一种用于植物生长的供光系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及植物生长补光技术领域，尤其涉及一种用于植物生长的供光系统，包括主控板、控制装置和可切换光谱的光照装置，所述主控板与所述控制装置及光照装置连接，所述控制装置用于根据预设程序或接收到的植物株高信号向主控板发射改变供光模式的信号，所述主控板用于根据接收到的控制装置的信号控制所述光照装置切换光谱及改变光照强度。该系统能够实现自动化、智能化的光谱切换和光强度调节，更有利于植物的生长。
【专利说明】
一种用于植物生长的供光系统
技术领域
[0001]本发明涉及植物生长补光技术领域，尤其涉及一种用于植物生长的供光系统。
【背景技术】
[0002]绿色植物光合色素在红光660nm与蓝光450nm处达到光吸收的最大值，红蓝光被认为是植物光合作用最有效且不能缺乏的光，因此，红、蓝光是应用最早、最广泛的波段。然而，绿色植物是在全光谱的自然光环境中进化而来的，各波段的光在作用于植物的光合作用等生理过程时可能并非独立而是相互依赖或相互影响的。
[0003]越来越多的研究表明，绿光、黄光、红外光对植物的光合过程、生长代谢等也具有一定的作用，且不同光谱波段对植物生长的作用与其生育期密切相关，同种作物在不同生育阶段所需的光谱不同。由此，植物在不同生育时期应该给予不同的光配方以最大化地适应植物生长，同时最大化的提高电能利用率。现在已有的用于植物生长的供光系统提供的光源配色较为单调，多为单色或双色，且无法实现自动化、智能化的光谱切换和光强度调节，因此不利于植物的光合作用和生长代谢。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有的用于植物生长供光系统无法实现自动化、智能化的光谱切换和光强度调节的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于植物生长的供光系统，包括主控板、控制装置和可切换光谱的光照装置，所述光照装置设于植物的上方，所述主控板与所述控制装置及光照装置连接，所述控制装置用于根据预设程序或接收到的植物株高信号向主控板发射改变供光模式的信号，所述主控板用于根据接收到的控制装置的信号控制所述光照装置切换光谱和改变光照强度。
[0008]其中，所述光照装置包括灯组板和发光单元，所述发光单元的数量若干，若干个所述发光单元设于所述灯组板的下表面上，每个发光单元至少包括可提供红光、蓝光、绿光、红外光和白光光谱的五个LED灯珠，通过控制每个所述LED灯珠的开关和亮度来控制所述光照装置切换光谱及改变光照强度。
[0009]其中，所述发光单元还包括聚光环，所述聚光环套设于所述LED灯珠上，且所述聚光环与所述灯组板的下表面固定连接。
[0010]其中，还包括机盒，所述机盒由金属材料制成，且所述主控板设于所述机盒内，所述灯组板为铝基板，所述灯组板的上表面通过磁钉与所述机盒的下表面固定连接。
[0011]其中，所述光照装置的数量为多个，多个所述光照装置平行且间隔的设于机盒的下表面。
[0012]其中，所述机盒的下表面设有多个与所述主控板连接的USB插口，所述灯组板上设有USB插线，所述USB插线与所述USB插口——对应相连接。
[0013]其中，所述灯组板的上表面均设有多片散热片，多片所述散热片平行且间隔设置。
[0014]其中，所述机盒内还设有开关电源，所述开关电源与所述主控板及多个所述USB插口连接。
[0015]其中，还包括激光测距仪，所述激光测距仪用于检测植物的株高信号，并将株高信号传递给控制装置，所述控制装置与所述主控板及激光测距仪均为无线连接。
[0016]其中，所述控制装置控制所述光照装置改变供光模式的最小的时间间隔为I分钟。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的上述技术方案具有如下优点:
[0019](I)本发明提供的一种用于植物生长的供光系统，包括主控板、控制装置和可切换光谱的光照装置，光照装置设于植物的上方，用于对植物进行供光，主控板与控制装置及光照装置连接，控制装置可以根据预设的程序或接收到的植物株高信号向主控板发射改变供光模式的信号，主控板根据接收到的控制装置的信号控制光照装置切换光谱和改变光照强度，该供光系统能够根据植物的生长周期或者是检测到的植物当前的株高，改变在不同时间段内向植物提供的光谱及光照的强度，该系统能够实现自动化、智能化的光谱切换和光强度调节，更有利于植物的生长。
[0020](2)本发明提供的一种用于植物生长的供光系统的光照装置包括灯组板和发光单元，发光单元的数量若干，且均设于灯组板的下表面上，每个发光单元至少包括可提供红光、蓝光、绿光、红外光和白光光谱的五个LED灯珠，在植物的不同生长阶段，根据植物所需要的光照模式，控制装置控制LED灯珠的开关和亮度来实现供光模式的改变，本发明的发光单元提供的光谱种类较多，满足植物的不同生长阶段对不同光照配方的需求。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例提供的用于植物生长的供光系统(除控制装置外)；
[0022]图2是本发明实施例提供的灯组板与机盒的连接结构；
[0023]图3是本发明实施例提供的灯组板的结构示意图；
[0024]图4是本发明实施例提供的机盒的结构示意图。
[0025]图中:1:机盒；2:USB插口;3:灯组板;4:磁钉;5:发光单元;6:USB插线;7:散热片;8:主控板;9:开关电源;1-1:盖板;1-2:盒体;5-1: LED灯珠;5-2:聚光环。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种用于植物生长的供光系统，包括主控板8、控制装置和可切换光谱的光照装置，光照装置设于植物的上方，对植物生长阶段进行供光，在本实施例中，主控板8设于机盒I内，机盒I包括盒体1-2和盖板1-1，盒体1-2与盖板1-1形成一个封闭的空间，机盒I内设有主控板8，主控板8固定设于盒体1-2的底板上，且主控板8与控制装置及光照装置连接，控制装置用于根据预设程序或接收到的植物株高信号向主控板8发射改变供光模式的信号，主控板8用于根据接收到的控制装置的信号控制光照装置切换光谱及改变光照强度。
[0030]在本实施例中使用的控制装置为远程的PC端，远程PC端与主控板8采用无线连接，PC端有两种方式设置光谱及光照强度，一种为在PC端设置界面根据植物的生长阶段进行时间段设定，通过设置界面将程序写入到主控板8内，系统根据写入的预设程序，控制光谱的切换及光照强度的改变，例如种植生菜的周期共为30天，设置生长期第1-10天的光谱为:白光，强度为150μπιΟ1.m—S—1，光期16h;生长期第11-20天的光谱为:红光+蓝光，强度分别为200μπιο1.m—2s—1和ΙΟΟμπιοΙ.m—2s—S光期16h;生长期第21-30天的光谱为:红光+蓝光+绿光，强度为分别为200μπιο1.m—2s—1JOOymol.m—2s—1 和50μπιο1.m—2s—、光期 16h。另一种方式为在机盒I的下表面(植物栽培面的垂直正上方)安装激光测距仪，激光测距仪检测植物的株高，并反馈到PC端，PC端根据植物的长势进行光谱模式设置，例如，种植生菜的周期共为30天，设置植株高度< 1cm时光谱为:白光，强度为150μπιο1.m—2s—I光期16h; 1cm 2植株高度< 20cm时光谱为:红光+蓝光，强度分别为200μπιο1.m—2S+1和10ymol.m—2s—、光期16h;植株高度2 1cm时光谱为:红光+蓝光+绿光，强度为分别为200μπιο1.m—2S'10ymol.m—2S+1和50μηιο1.m—2s—S光期16h。根据实际情况可以自由的选择上述两种方式实现光谱的切换和光照强度的改变。
[0031]进一步地，如图1所示，光照装置包括灯组板3和发光单元5，灯组板3的上表面与机盒I的下表面连接，发光单元5的数量若干，若干个发光单元5设于灯组板3的下表面上，每个发光单元5至少包括可提供红光、蓝光、绿光、红外光和白光光谱的五个LED灯珠5-1，控制装置通过控制每个LED灯珠5-1的开关和亮度来控制光照装置切换光谱及改变光照强度。在本实施例中，每个灯组板3的下表面设有7个发光单元5，每个发光单元5包括5个LED灯珠5-1，5个LED灯珠5-1分别照射红光、蓝光、绿光、红外光和白光，PC端根据预设程序或者接收到的植物的株高信号控制各个灯珠的开关和亮度，从而实现对不同生长阶段的植物提供不同光谱和强度的光照。LED灯珠5-1具有窄波段、冷光源和寿命长等优点，特别适合用于植物生理研究及设施作物的补光，本实施例通过控制不同光谱的LED的开关和光照强度得到全新组合的多色光，有利于植物的生长。
[0032]进一步地，如图3所示，灯组板3为铝基板，LDE灯珠焊接在铝基板上，机盒I由金属材料制成，铝基板的上表面通过磁钉4与机盒I的下表面固定连接。便于灯组板3的安装和拆卸。
[0033]进一步地，如图2所示，发光单元5还包括聚光环5-2，聚光环5-2套设于LED灯珠5-1上，且聚光环5-2与灯组板3的下表面固定连接，聚光环5-2为由聚烯烃材料制成的环状结构，在LED灯珠5-1的外围设置聚光环5-2能够减少光的发散，增强照射植物的光强度。
[0034]进一步地，光照装置的数量为多个，多个光照装置平行且间隔的设于机盒I的下表面。如图1所示，在本实施例中光照装置的数量为6个，每个光照装置的灯组板3分别通过6个磁钉4与机盒I连接，6个磁钉4分别位于灯组板3的4个顶点及两个长边的中点处。根据植物的生长需要可以适当的增减灯组板3的数量，采用磁钉4将灯组板3与机盒I连接，便于拆卸和安装。
[0035]进一步地，如图1和图2所示，机盒I的下表面设有多个与主控板8连接的USB插口2，灯组板3上设有USB插线6，USB插线6与USB插口 2—一对应相连接，将各个灯组板3与主控板8进行连接实现通信和控制信号的传输。
[0036]进一步地，如图3所示，灯组板3的上表面均设有多片散热片7，多片散热片7平行且间隔设置，散热片7由铝制材料制成，起到对灯组板3散热的效果，避免因长时间使用造成灯组板3温度过高，延长了灯组板3的使用寿命。
[0037]进一步地，如图4所示，机盒I内还设有开关电源9，开关电源9与主控板8及多个USB插口 2连接，开关电源9为各个灯组板3提供24V的电。
[0038]进一步地，PC端控制光照装置改变供光模式的最小的时间间隔为I分钟。
[0039]使用时，供光系统根据设定好的时间段自动切换供光模式，或者是根据反馈到PC端的植物的株高进行智能变光，实现在植物的不同生长时期自动的、智能的向植物提供不同光谱和强度的光照，用于植物的光合作用和生长。
[0040]综上所述，本发明提供的用于植物生长的供光系统，能够根据植物的生长特点或是植物的生长动态(如株高)，控制向植物提供的光谱种类和光照强度，实现自动化、智能化的光谱切换和光强度调节，满足植物在不同时期对光照的需要，更加有利于植物的光合作用和生长代谢。
[0041]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种用于植物生长的供光系统，其特征在于:包括主控板、控制装置和可切换光谱的光照装置，所述主控板与所述控制装置及光照装置连接，所述控制装置用于根据预设程序或接收到的植物株高信号向主控板发射改变供光模式的信号，所述主控板用于根据接收到的控制装置的信号控制所述光照装置切换光谱和改变光照强度。2.根据权利要求1所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述光照装置包括灯组板和发光单元，所述发光单元的数量若干，若干个所述发光单元设于所述灯组板的下表面上，每个发光单元至少包括可提供红光、蓝光、绿光、红外光和白光光谱的五个LED灯珠，通过控制每个所述LED灯珠的开关和亮度来控制所述光照装置切换光谱及改变光照强度。3.根据权利要求2所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述发光单元还包括聚光环，所述聚光环套设于所述LED灯珠上，且所述聚光环与所述灯组板的下表面固定连接。4.根据权利要求2所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:还包括机盒，所述机盒由金属材料制成，且所述主控板设于所述机盒内，所述灯组板为铝基板，所述灯组板的上表面通过磁钉与所述机盒的下表面固定连接。5.根据权利要求4所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述光照装置的数量为多个，多个所述光照装置平行且间隔的设于机盒的下表面。6.根据权利要求5所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述机盒的下表面设有多个与所述主控板连接的USB插口，所述灯组板上设有USB插线，所述USB插线与所述USB插口 对应相连接。7.根据权利要求2所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述灯组板的上表面均设有多片散热片，多片所述散热片平行且间隔设置。8.根据权利要求5所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述机盒内还设有开关电源，所述开关电源与所述主控板及多个所述USB插口连接。9.根据权利要求1所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:还包括激光测距仪，所述激光测距仪用于检测植物的株高信号，并将株高信号传递给控制装置，所述控制装置与所述主控板及激光测距仪均为无线连接。10.根据权利要求1-9任一项所述的用于植物生长的供光系统，其特征在于:所述控制装置控制所述光照装置改变供光模式的最小的时间间隔为I分钟。
【文档编号】H05B33/08GK105873274SQ201610245495
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】陈晓丽, 薛绪掌, 郭文忠, 王利春, 孙维拓, 陈菲, 余礼根, 李银坤
【申请人】北京农业信息技术研究中心