一种用于藻类养殖的发光二极管LED补光装置的制作方法

本发明涉及发光二极管的技术领域，具体而言，涉及一种用于藻类养殖的发光二极管led补光装置。

背景技术：

随着现代养殖业和生物技术的发展，具有经济价值或附加值较高的植物，尤其是藻类植物的人工养殖逐渐规模化。藻类植物的健康生长和代谢需要太阳光，经过科研人员的长期实践，逐渐探索不同藻类植物的不同生长阶段所需要的光能，以提高光能利用率，提高藻类植物的产量和质量。补光灯是依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用灯光代替太阳光来提供植物生长发育所需光源的一种灯具。

目前，藻类养殖或生态照明大多采用荧光灯或led来提供光量子，然而，由于现有提供光量子的补光灯的波长和能量与藻类所需要的波长和能量不能完全匹配，从而导致光能利用率较低，无法很好的满足藻类光合作用多光线波长以及强度的需求，导致藻类生长速率低，累积生物质能力差。现有的植物补光灯对植物的照射形式比较单一，多为固定位置或原地旋转。另一方面，补光灯发光时产生的热量较高，传统的散热手段已经无法满足藻类的高能量需求。

针对现有技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于藻类养殖的发光二极管led补光装置，所述led补光装置包括：长条形的发光部，以及与所述发光部形状适配的透明灯罩；所述发光部设置有多种波长范围的led发光芯片；所述发光部设置在所述透明灯罩中，所述透明灯罩内部填充散热液体。

可选地，所述多种波长范围为以下两种或两种以上波长范围：

390-420nm、440-470nm以及640-680nm。

本发明意想不到地发现，所述发光芯片发出具有不同波长的光线，即发光芯片的多光谱功能，能够满足藻类培养的要求，在本发明的所述发光波长的范围内，尤其是不同波长范围的组合形式，藻类能够更好地吸收发光芯片提供的光能，并转化成自身生长、代谢的生物能，有利于提高养殖藻类的数量和质量。

可选地，与波长范围为390-420nm对应的第一led发光芯片、与波长范围为440-470nm对应的第二led发光芯片以及与波长范围为640-680nm对应的第三led发光芯片的能量比为0-1：32-50：66-70。

优选地，与波长范围为390-420nm对应的第一led发光芯片、与波长范围为440-470nm对应的第二led发光芯片以及与波长范围为640-680nm对应的第三led发光芯片的能量比为0.1-0.9：35-49：67-69。

可选地，所述发光部包括多个灯条和截面呈多边形的基座；每个所述灯条对应设置在所述基座的一外表面上，每个所述灯条设置有所述多种波长范围的led发光芯片。

可选地，所述灯条包括灯芯板座以及设置在所述灯芯板座的多组led发光芯片组；每组所述led发光芯片组设置有多个与所述多种波长范围对应的led发光芯片，多个led发光芯片排列成一行，并与所述轴线方向垂直。

本发明意想不到地发现，所述发光芯片在灯芯板座上的布置方式，配合发光芯片的波长设计，能够实现不同波长的光线充分混合，并在所述培养容器中均匀分布，最终均匀照射在藻类上，被藻类吸收利用。所述发光芯片在灯芯板座上的布置方式和波长设计提高了所述led补光灯的光能利用率，同时为藻类的生长和代谢提供适宜的光照，并保证所述适宜的光照能够以最佳的空间匹配关系照射到藻类上。

可选地，所述基座为截面呈四边形的筒状铝管，所述灯芯板座为pcb铝基板；所述铝管的每个外表面的两侧设置有卡槽；所述pcb铝基板卡接在所述卡槽内。

可选地，所述透明灯罩中设置有散热液体，所述基座和灯条设置在所述散热液体中。

可选地，所述散热液体为无色透明硅油。

所述透明灯罩的内部填充散热液体，所述发光部沉浸在所述散热液体中，散热液体在本发明中具有以下作用：(1)无色透明硅油的导热性较好，能够将所述发光芯片发光时产生的热量及时导出至透明灯罩以及透明灯罩的外部；(2)无色透明硅油的腐蚀性较小，不会对所述发光部造成严重的腐蚀；(3)所述发光芯片的光线透过无色透明硅油的保真率高于透过空气的保真率，所以无色透明硅油对发光芯片的光线无影响；(4)无色透明硅油疏水性较好，能够防止透明灯罩外部的培养液深入并接触所述发光部，在密封部件和透明灯罩之后形成又一层防水保护层，进一步提高所述led补光装置的防水性能。

本发明采用无色透明硅油填充到所述透明灯罩内部的设计，能够极大地提高所述led补光装置的散热性能，有效地将所述发光芯片发光时产生的大量热量转移出去，从而允许发光芯片在较高的功率下长时间运行。无色透明硅油的散热作用与所述灯芯板座和基座的导热散热作用相配合，进一步提高所述led补光装置的散热性能，提高发光芯片的功率，本发明所述的led补光装置的功率可以达到300w。

可选地，所述透明灯罩设置有一开口端；所述发光部设置有防水导线；所述防水导线从所述开口端延伸出所述透明灯罩；所述开口端与所述防水导线之间设置有密封部件。

可选地，所述led补光装置还包括排气管；所述排气管设置在所述防水导线中。所述透明灯罩内部填充无色透明硅油，无色透明硅油吸收所述发光芯片的热量而膨胀，并挤压透明灯罩内部的空气，为防止多余的空气将透明灯罩挤压破裂，所述排气管用于配合无色透明硅油的散热功能，将透明灯罩内的多余空气引导并排出放空，同时，排气管可以将透明灯罩内部的受热膨胀空气导出。

可选地，所述密封部件包括端盖帽以及设置在所述端盖帽两端的第一喉箍和第二喉箍。

可选地，所述led补光装置还包括与所述防水导线连接的驱动控制器。

本发明中设置驱动控制器控制具有不同波长的发光芯片的功率在0-100％的范围调节，进而控制所述发光芯片的能量比，以适应不同藻类或藻类不同生长代谢阶段的对光能的需求。本发明中也意料不到地发现，调节具有不同波长的发光芯片的能量比的设计，能够配合不同波长的光线，提供可变化的光照条件，再配合所述发光芯片在灯芯板座上的排布设计，实现光照条件的多维度调节，有利于不同藻类或藻类不同生长阶段对光照的不同需求，提高藻类的产量和质量。

本发明还提供了所述led补光装置在藻类养殖中的应用，优选的，所述藻类养殖为水下藻类养殖，优选的，所述藻类为微藻，更优选的，所述藻类为雨生红球藻。

本发明还提供了所述led补光装置的使用方法，所述方法包括：(1)将所述发光部装入所述透明灯罩内部；(2)所述防水导线穿过所述密封部件后接通所述驱动控制器；(3)将所述led补光装置放入藻类培养液，使排气管的顶端开口露出液面，连通空气环境，通过驱动控制器调节所述发光芯片的能量和功率。

应用本发明实施例的技术方案，提供了多种光谱能量，从而可以使发出的波长范围和能量与藻类及其他植物所能吸收的波长和能量相符，能够提高藻类的产量和质量，并提高其生长速率，增强累积生物质能力。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于藻类养殖的发光二极管led补光装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于藻类养殖的发光二极管led补光装置的爆炸图；

图3是根据本发明实施例的灯条的爆炸图；

图4是根据本发明实施例的发光部的a向视图；

图5是根据本发明实施例的led发光芯片的光谱图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种用于藻类养殖的发光二极管led补光装置，如图1-图4所示，该led补光装置包括：长条形的发光部1，以及与所述发光部形状适配的透明灯罩2；所述发光部1设置有多种波长范围的led发光芯片；所述发光部1设置在所述透明灯罩2中。

本发明实施例中led补光装置也可以描述为led补光灯，主要用于藻类养殖，特别适用于微藻养殖。其中，透明灯罩2可以是呈圆筒状的透明玻璃管。

本发明实施例的led补光装置具有两种以上波长范围的led发光芯片，可以提供了多种光谱能量，从而可以使发出的波长范围与微藻及其他藻类所能吸收的波长相符，能够提高藻类的产量和质量，并提高其生长速率，增强累积生物质能力。本发明实施例的led补光装置用于微藻养殖，不仅具有上述技术效果，而且还可以有效降低led补光装置提供的波长与微藻实际能够吸收的波长的范围差异。

在一些实施方式中，所述透明灯罩2设置有一开口端；所述发光部设置有防水导线3；所述防水导线从所述开口端延伸出所述透明灯罩；所述开口端与所述防水导线之间设置有密封部件。

其中，基于在开口端与防水导线之间设置有密封部件，从而使得led补光装置能够长时间潜入水中，防水等级能达到ip68使灯管满足全地域养殖需求和全密闭养殖需求，同时没有污染。

可选地，所述密封部件包括端盖帽5以及设置在所述端盖帽两端的第一喉箍6和第二喉箍7。在本发明实施例中，基于端盖帽、第一喉箍和第二喉箍的结构而构成的密封部件，结构简单，成本低，并可以有效的使led补光装置的防水等级达到ip68。其中，端盖帽5可以为硅胶端盖帽，硅胶端盖帽上设置有防水接头。

在一些实施方式中，所述led补光装置还包括与所述防水导线连接的0-10v驱动控制器8，驱动控制器控制所述发光芯片的功率在0-100％中任意调节。也就是说，由于led灯的波长不同，所以能量不同，而驱动控制器8调节led灯的电压，从而控制/调节led补光装置的能量都降低或升高，从而实现led补光装置的光谱能量可调，并且功率能达到300w以上。

在一些实施方式中，所述多种波长范围符合藻类生长所需的波长。

本实施方式通过提供与藻类生长所需的波长对应的光谱能量，从而发出的波长范围与藻类及其他微藻所能吸收的波长范围相符，有效提高藻类的产量和质量。

可选地，所述多种波长范围为以下两种或两种以上波长范围：390-420nm、440-470nm以及640-680nm。优选，所述多种波长范围包括上述三种波长范围，从而使得led补光装置可以有效提供植物生长所需的各种光谱，如图5所示。

其中，与波长范围为390-420nm对应的第一led发光芯片112、与波长范围为440-470nm对应的第二led发光芯片113以及与波长范围为640-680nm对应的第三led发光芯片114的能量比为0.1-0.9：35-49：67-69。上述能量比是由发光部1制作时，通过调节不同发光芯片的数量和额定功率，来调节不同发光芯片的能量比。基于此，本实施方式实现多种光谱能量，进一步提供适合藻类生产的环境。

在一些实施方式中，所述发光部1包括多个灯条11和截面呈多边形的基座12；每个所述灯条11对应设置在所述基座的一外表面上，多边形的每个边对应一外表面，每个所述灯条设置有所述多种波长范围的led发光芯片。其中，灯条的数量至少为3个。

本实施方式通过在基座的每个表面上设置一个灯条，从而实现了led补光装置全角度的提供多种波长范围的光谱，进而更加有效满足藻类光合作用多光线波长以及强度的需求，进而提高藻类生长速率，增强累积生物质能力等。

可选地，所述灯条包括灯芯板座111以及设置在所述灯芯板座的多组led发光芯片组112；每组所述led发光芯片组设置有多个与所述多种波长范围对应的led发光芯片，多个led发光芯片排列成一行，并与所述轴线方向垂直；每个led发光芯片的波长对应一种波长范围。由此设置，可以使得每个灯条就可以提供满足藻类所需的各种波长，进一步有效满足藻类光合作用多光线波长以及强度的需求，进而提高藻类生长速率，增强累积生物质能力等。

可选地，所述基座12为截面呈四边形的筒状铝管，所述灯芯板座111为pcb铝基板；所述铝管的每个外表面的两侧设置有卡槽；所述pcb铝基板卡接在所述卡槽内。

在一些实施方式，所述透明灯罩中设置有散热液体，所述基座设置在所述散热液体中。可选地，所述散热液体为无色透明硅油。无色透明硅油的主要成分包括聚双甲基硅氧烷。灯条11全部浸泡无色透明硅油中。

本实施方式中，通过无色硅油进行冷却降温，从而可以有效进行散热，并且透光率高，光利用率高，能耗小，有效提高藻类的产量和质量。

可选地，所述led补光装置还包括排气管4；所述排气管4设置在所述防水导线3中。透明灯罩内部填充无色透明硅油，无色透明硅油吸收发光芯片的热量而膨胀，并挤压透明灯罩内部的空气，为防止多余的空气将透明灯罩挤压破裂，排气管4用于配合无色透明硅油的散热功能，将透明灯罩内的多余空气引导并排出放空，同时，排气管4可以将透明灯罩内部的受热膨胀空气导出。

在此需要说明的是，在具体实现过程中，本发明实施例的上述各个实施方式可以任意组合。

实施例二

本发明实施例提供一种可选地高功率全角度发光防水多种光谱能量可调藻类养殖led补光装置，如图1-图4所示，该led补光装置包括：发光部1、透明灯罩2、防水导线3、排气管4、端盖帽5、第一喉箍6、第二喉箍7和驱动控制器8。

其中，排气孔管4为塑料管，设置在防水导线3中，端盖帽5为硅胶，两端分别设置喉箍6和喉箍7。

透明灯罩2为透明玻璃管，呈筒状。透明玻璃管的端口设置有端盖帽5，透明玻璃管内设置有无色透明硅油。无色透明硅油的主要成分是聚双甲基硅氧烷。

发光部1包括多个灯条11和截面呈多边形的基座12；灯条11包括灯芯板座111以及设置在所述灯芯板座的多组led发光芯片组112。灯芯板座111为pcb铝基板。基座12为散热铝管，散热铝管四面上设置有pcb铝基板。第一led发光芯片112、第二led发光芯片113、第三led发光芯片114贴片焊接在pcb铝基板上。其中第一led发光芯片112、第二led发光芯片113、第三led发光芯片114、pcb铝基板以及散热铝管全部浸泡无色透明硅油中。

其中，第一led发光芯片112的波长范围为390-420nm，第二led发光芯片113的波长范围为440-470nm，第三led发光芯片114的波长范围为640-680nm。第一led发光芯片112、第二led发光芯片113、第三led发光芯片114的能量比为0.9：35：69。0-10v驱动控制器工作，将电能转化成光能的发光能。

综上，本发明实施例提供的高功率全角度发光防水多种光谱能量可调藻类养殖led补光灯功率能达到300w以上，能够长时间潜入水中，防水等级能达到ip68，使灯管满足全地域养殖需求和全密闭养殖需求，同时没有污染，发出的波长范围与藻类及其他微藻所能吸收的波长范围相符，并且透光率高，光利用率高，能耗小，能够提高藻类的产量和质量。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨以及权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。