CN111226632A - 植物栽培面板光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物栽培面板光源。植物栽培面板光源包括基板和光源组件，光源组件设置在基板上，光源组件包括LED，LED包括：蓝光芯片，蓝光芯片中的蓝光量子数与LED上的总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.13；绿光芯片，绿光芯片中的绿光量子数与总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.17；红光芯片，红光芯片中红光量子数与总光量子数的比例大于等于0.7且小于等于0.9。本发明解决了现有技术中存在植物在合成光源照射下光合速率低的问题。

Description

植物栽培面板光源

技术领域

本发明涉及植物种植及蔬菜生产设备技术领域，具体而言，涉及一种植物栽培面板光源。

背景技术

现在市场上也有给植物补光的光源，有在室内进行无土栽培所采用的光源，光源主要有两种：一种是荧光灯管光源，即普通家用的荧光灯，使用此种光源必须使用220电压，配镇流器，使用寿命短，而灯管的功率一般是40瓦，较费电。此外，长时间使用，灯管会产生很高的温度，影响周围环境温度，对有些喜低温的植物生长有一定的影响。而且，对于水培植物并不是很友好，在水培环境中使用220的电压，人容易触电，存在安全隐患。荧光灯外壳大部分是玻璃制的，易碎、危险，而且玻璃破碎时，荧光粉容易对植物、环境和设备造成污染，存在安全隐患。对于荧光灯管光源来说，光谱单一，缺少许多光，例如红色光，有的企业将灯管表面涂敷一层红染料或者灯管表面包上一层红色的纸和膜，但又影响了光照的强度，使光照强度减弱，影响植物光合作用。另一种是LED照明光源，目前国内外也有采用LED光做光源，来给植物进行补光的，LED作为光源有很多优点，耗电量低、寿命长、使用安全，LED的电压一般都采用直流低电压，36V以下，但LED光源也有缺点，LED发出光的波长为设定的数值，波长是非常小范围的波段，这样就无法和太阳光相比，使得光合作用的效率较低。

也就是说，现有技术中存在植物在合成光源照射下光合速率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种植物栽培面板光源，以解决现有技术中存在植物在合成光源照射下光合速率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种植物栽培面板光源，包括基板和光源组件，光源组件设置在基板上，光源组件包括LED，LED包括：蓝光芯片，蓝光芯片中的蓝光量子数与LED上的总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.13；绿光芯片，绿光芯片中的绿光量子数与总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.17；红光芯片，红光芯片中红光量子数与总光量子数的比例大于等于0.7且小于等于0.9。

进一步地，LED发射出的光源的光通量密度大于等于20PPFD且小于等于450PPFD。

进一步地，红光芯片包括：第一红光芯片，第一红光芯片与蓝光芯片的数量相同，第一红光芯片、蓝光芯片和绿光芯片合成白光，以提供人体适应的光；第二红光芯片，第二红光芯片的数量多于第一红光芯片，以提供适应植物生长的光。

进一步地，光源组件包括红光开关件，红光开关件控制第二红光芯片的开闭，在人进入植物培养棚时，红光开关件关闭，以使光源组件提供人体适应的白光，在人离开植物培养棚时，红光开关件打开，以使光源组件提供适应植物生长的光。

进一步地，蓝光芯片发射波长大于等于430nm且小于等于480nm的光；绿光芯片发射波长大于等于505nm且小于等于565nm的光；红光芯片发射波长大于等于605nm且小于等于675nm的光。

进一步地，光源组件包括：智能时间控制器，智能时间控制器控制LED通电的时间；电压调节器，电压调节器控制LED的通电电压，以调节LED的发光强度。

进一步地，基板由金属材质构成，基板安装LED一侧的表面形成反光面。

进一步地，光源组件包括多个PCB板，LED安装在PCB板上，反光面具有粘贴凹槽，粘贴凹槽为多个，多个粘贴凹槽间隔设置，PCB板安装在粘贴凹槽中，以将光反射到植物上。

进一步地，植物栽培面板光源还包括护线圈，粘贴凹槽内具有安装孔，护线圈安装在安装孔处。

进一步地，植物栽培面板光源还包括光通量检测器，光通量检测器与光源组件之间的距离大于等于10厘米且小于等于20厘米，以检测光源组件发出的光的光通量密度。

应用本发明的技术方案，植物栽培面板光源包括基板和光源组件，光源组件设置在基板上，光源组件包括LED，LED包括蓝光芯片、绿光芯片和红光芯片，蓝光芯片中的蓝光量子数与LED上的总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.13；绿光芯片中的绿光量子数与总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.17；红光芯片中红光量子数与总光量子数的比例大于等于0.7且小于等于0.9。

由于将植物栽培面板光源中红光芯片的占比较高，以使得植物栽培面板光源在对植物进行照射时，红光占主导。植物中的叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两部分，主要是红光部分，其次是蓝光部分，另外红萝卜素和叶黄素的吸收光谱最大吸收带在蓝紫光部分，不吸收红光；蓝光还起到光能传递作用。而植物中类胡萝卜素分子主要吸收400-500nm波长的光，并将能量传递给叶绿素分子，增加植物的光合速率。进而使得植物在红光和蓝光的照射下光合作用速率最高。因此，采用本申请中的植物栽培面板光源来照射植物可以大大增加植物的光合作用，促进植物生长，减小植物的成熟周期，增加了植物的种植效率，以带来更大的收益。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例一的植物栽培面板光源的整体结构示意图；

图2示出了图1中基板的整体结构示意图；

图3示出了图2中基板的一个角度的结构示意图；

图4示出了图1中光源组件的PCB板的结构示意图；

图5示出了图1中光源组件的工作的电路图；

图6示出了图1中光源组件与光通量检测器的位置关系示意图；

图7示出了图1中光源组件与粘贴凹槽的位置关系示意图；

图8示出了图1中植物栽培面板光源的护线圈的结构示意图；

图9示出了图8中护线圈的另一个角度的示意图；

图10示出了本发明的实施例二的植物栽培面板光源的基板的整体结构示意图；

图11示出了图10中基板的一个角度的结构示意图；以及

图12示出了与图10中相适配的光源组件的PCB板的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基板；11、粘贴凹槽；111、安装孔；12、安装通孔；13、定位孔；20、光源组件；21、LED；22、红光开关件；23、智能时间控制器；24、电压调节器；25、PCB板；26、蓝光芯片；27、绿光芯片；28、第一红光芯片；29、第二红光芯片；30、护线圈；40、风扇；50、光通量检测器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中存在植物在合成光源照射下光合速率低的问题，本发明提供了一种植物栽培面板光源。

如图1至图12所示，植物栽培面板光源包括基板10和光源组件20，光源组件20设置在基板10上，光源组件20包括LED21，LED21包括蓝光芯片26、绿光芯片27和红光芯片，蓝光芯片26中的蓝光量子数与LED21上的总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.13；绿光芯片27中的绿光量子数与总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.17；红光芯片中红光量子数与总光量子数的比例大于等于0.7且小于等于0.9。

由于将植物栽培面板光源中红光芯片的占比较高，以使得植物栽培面板光源在对植物进行照射时，红光占主导。植物中的叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两部分，主要是红光部分，其次是蓝光部分，另外红萝卜素和叶黄素的吸收光谱最大吸收带在蓝紫光部分，不吸收红光；蓝光还起到光能传递作用。而植物中类胡萝卜素分子主要吸收400-500nm波长的光，并且将能量传递给叶绿素分子，增加植物的光合速率。进而使得植物在红光和蓝光的照射下光合作用速率最高。因此，采用本申请中的植物栽培面板光源来照射植物可以大大增加植物的光合作用，促进植物生长，减小植物的成熟周期，增加了植物的种植效率，以带来更大的收益。

具体的，LED21发射出的光源的光通量密度大于等于20PPFD且小于等于450PPFD。由于植物本身既进行光合作用又进行呼吸作用，只有当光合速率大于呼吸速率时植物才能生长，而由于植物自身的光合作用的局限性，也并不是光照强度越大越好，当到达某一强度的光照强度再增加，光合速率也不会再继续增加了，容易造成能量的浪费。也就是说，只有当光照强度大于植物的光补偿点，植物的光合速率大于呼吸速率，植物才能生长，但是当光照强度超过植物的光饱和点，光合速率就不会再增加，多余的光子就会产生浪费，浪费资源能耗。而光合速率在光补偿点与光饱和点之间时，光合速率会随着光照强度的增加而增加的。因此将LED21发射的光源的光通量密度限定在20PPFD至450PPFD的范围内，可以有效保证植物的光合速率大于呼吸速率且不会造成能源浪费。

需要说明的是，植物栽培面板光源还包括光通量检测器50，光通量检测器50与光源组件20之间的距离大于等于10厘米且小于等于20厘米，光通量检测器50检测到的光通量密度在20PPFD至450PPFD的范围内即可。

优选的，光通量检测器50与光源组件之间的具体为15厘米。

在本实施例中，红光芯片包括第一红光芯片28和第二红光芯片29，第一红光芯片28与蓝光芯片26的数量相同，第一红光芯片28、蓝光芯片26和绿光芯片27合成白光，以提供人体适应的光；第二红光芯片29的数量多于第一红光芯片28，以提供适应植物生长的光。由于植物栽培面板光源发射的光主要以红光为主，在人进入到植物生长的空间中后，人眼处在红光环境中不适应，舒适性较差。而将红光芯片分为第一红光芯片28和第二红光芯片29，可以在人进入到植物生长的空间中时，调整植物栽培面板光源提供人体适应的光，以增加人的舒适度。而当人离开植物生长的空间后，调整植物栽培面板光源提供适应植物生长的光，以使植物快速增长。

如图5所示，光源组件20包括红光开关件22，红光开关件22控制第二红光芯片29的开闭，在人进入植物培养棚时，红光开关件22关闭，以使光源组件20提供人体适应的白光，在人离开植物培养棚时，红光开关件22打开，以使光源组件20提供适应植物生长的光。通过在光源组件20上设置红光开关件22，以调节植物栽培面板光源的不同的光照需求。

可选地，红光开关件22可以是触发开关，在人进入植物培养棚时触发红光开关件22以关闭第二红光芯片29，在人离开植物培养棚时再触发红光开关件22以打开第二红光芯片29。当然，红光开关件22可以是感应开关，在人进入到植物培养棚时红光开关件22感应到人后关闭第二红光芯片29，在人离开植物培养棚时红光开关件22感应不到人后打开第二红光芯片29。

需要说明的是，上述所说的红光芯片、蓝光芯片26和绿光芯片27均是发光二极管，只是发射出的光的波长不同。而红光芯片、蓝光芯片26和绿光芯片27均为多个。

具体的，蓝光芯片26发射波长大于等于430nm且小于等于480nm的光；绿光芯片27发射波长大于等于505nm且小于等于565nm的光；红光芯片发射波长大于等于605nm且小于等于675nm的光。植物对上述波段的光的吸收效率高，可以减少LED21的使用数量，以节省能源。

优选地，蓝光芯片26发射波长大于等于450nm且小于等于480nm的光；绿光芯片27发射波长大于等于505nm且小于等于535nm的光；红光芯片发射波长大于等于605nm且小于等于635nm的光。

如图5所示，光源组件20包括智能时间控制器23和电压调节器24，智能时间控制器23控制LED21通电的时间；电压调节器24控制LED21的通电电压，以调节LED21的发光强度。智能时间控制器23能够控制LED21的通电时间，智能时间控制器能够根据不同品种的植物和不同生长时期的植物所需的最佳光照时间来进行调节LED21的通电时间，在保证植物快速生长的同时减少能源的浪费。电压调节器24能够调节LED21的电压，进而改变光照强度，根据不同品种的植物和不同生长时期的植物所需的光照强度来调节LED21的通电电压。

具体的，基板10由金属材质构成，基板10安装LED21一侧的表面形成反光面。金属材质具有良好的反光性，反光面可以反射LED21发射的光，以使得光全部照射到植物上，增加LED21发射的光的利用率，减少能源的浪费。

如图2和图4所示，光源组件20包括多个PCB板25，LED21安装在PCB板25上，反光面具有粘贴凹槽11，粘贴凹槽11为多个，多个粘贴凹槽11间隔设置，PCB板25安装在粘贴凹槽11中，以将光反射到植物上。PCB板25的设置便于将LED21安装到反光面上，PCB板便于为LED21供电，以保证LED21能够稳定的工作。粘贴凹槽11的设置便于将PCB板安装到反光面上，且粘贴凹槽11的槽壁也能够反光，进而将LED21发出的光反射到植物上，减少光射向别的方向，减少了能源的浪费。

如图2、图8和图9所示，植物栽培面板光源还包括护线圈30，粘贴凹槽11内具有安装孔111，护线圈30安装在安装孔111处。护线圈30套设在电线上，可以有效减少基板10对电线造成磨损，减少电线漏电的情况，增加了植物栽培面板光源工作的稳定性和安全性。

在图8和图9所示的具体实施例中，护线圈30是中空结构，便于电线穿过，以减少电线与基板10之间的摩擦，避免基板10将电线割断。护线圈30的外周壁具有卡接凹槽，卡接凹槽卡接在安装孔111处，以避免护线圈30与基板10脱离。

如图1所示，植物栽培面板光源还包括风扇40，风扇40设置在反光面上，风扇40与光源组件20间隔设置，风扇40吹动植物周围气体流动，以增强植物光合作用。通过在植物栽培面板光源上设置风扇40可以吹动植物周边的空气流动，以改变植物周边空气中的成分含量，以使得植物周围始终具有充足的二氧化碳，保证植物的光合速率。

如图2所示，基板10上具有安装通孔12，安装通孔12位于两个粘贴凹槽11之间，风扇40安装在安装通孔12处。基板10还具有定位孔13，基板10通过定位孔13安装到其他结构件上以对基板10进行定位。

需要说明的是，风扇40并不是为植物栽培面板光源进行散热的，而是使植物周围的空气进行流动，以便于二氧化碳快速流动到植物处，以为植物的光合作用提供原料。此外，由于植物栽培面板光源是在距离植物较近的位置安装的，风扇40也能够吹动植物叶片运动，进而使得植物叶片之间的空气流动，增大植物的光合速率，以使得植物快速成长。风扇40是小功率的风扇，吹出的风时微风，不会出现将植物的叶片吹断的情况。

实施例一

在图1至图9所示的具体实施例中，PCB板25和粘贴凹槽11均是长条形状的，而LED21沿PCB板25的长度方向依次间隔排布。

实施例二

与实施例一的区别是，PCB板25和粘贴凹槽11的形状不同。

在图10至图12所示的具体实施例中，PCB板25和粘贴凹槽11是方块形的，而LED21是在PCB板25上间隔设置的。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物栽培面板光源，其特征在于，包括基板(10)和光源组件(20)，所述光源组件(20)设置在所述基板(10)上，所述光源组件(20)包括LED(21)，所述LED(21)包括：

蓝光芯片(26)，所述蓝光芯片(26)中的蓝光量子数与所述LED(21)上的总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.13；

绿光芯片(27)，所述绿光芯片(27)中的绿光量子数与所述总光量子数的比例大于等于0.05且小于等于0.17；

红光芯片，所述红光芯片中红光量子数与所述总光量子数的比例大于等于0.7且小于等于0.9。

2.根据权利要求1所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述LED(21)发射出的光源的光通量密度大于等于20PPFD且小于等于450PPFD。

3.根据权利要求1所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述红光芯片包括：

第一红光芯片(28)，所述第一红光芯片(28)与所述蓝光芯片(26)的数量相同，所述第一红光芯片(28)、所述蓝光芯片(26)和所述绿光芯片(27)合成白光，以提供人体适应的光；

第二红光芯片(29)，所述第二红光芯片(29)的数量多于所述第一红光芯片(28)，以提供适应植物生长的光。

4.根据权利要求3所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述光源组件(20)包括红光开关件(22)，所述红光开关件(22)控制所述第二红光芯片(29)的开闭，在人进入植物培养棚时，所述红光开关件(22)关闭，以使所述光源组件(20)提供人体适应的白光，在人离开植物培养棚时，所述红光开关件(22)打开，以使所述光源组件(20)提供适应植物生长的光。

5.根据权利要求1所述的植物栽培面板光源，其特征在于，

所述蓝光芯片(26)发射波长大于等于430nm且小于等于480nm的光；

所述绿光芯片(27)发射波长大于等于505nm且小于等于565nm的光；

所述红光芯片发射波长大于等于605nm且小于等于675nm的光。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述光源组件(20)包括：

智能时间控制器(23)，所述智能时间控制器(23)控制所述LED(21)的通电时间；

电压调节器(24)，所述电压调节器(24)控制所述LED(21)的通电电压，以调节所述LED(21)的发光强度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述基板(10)由金属材质构成，所述基板(10)安装所述LED(21)一侧的表面形成反光面。

8.根据权利要求7所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述光源组件(20)包括多个PCB板(25)，所述LED(21)安装在所述PCB板(25)上，所述反光面具有粘贴凹槽(11)，所述粘贴凹槽(11)为多个，多个所述粘贴凹槽(11)间隔设置，所述PCB板(25)安装在所述粘贴凹槽(11)中，以将光反射到植物上。

9.根据权利要求8所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述植物栽培面板光源还包括护线圈(30)，所述粘贴凹槽(11)内具有安装孔(111)，所述护线圈(30)安装在所述安装孔(111)处。

10.根据权利要求7所述的植物栽培面板光源，其特征在于，所述植物栽培面板光源还包括光通量检测器(50)，所述光通量检测器(50)与所述光源组件(20)之间的距离大于等于10厘米且小于等于20厘米，以检测所述光源组件(20)发出的光的光通量密度。

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