[发明专利]一种可调节LED植物灯及其应用于不同场合的调节方式

说明书

本发明涉及一种可调节LED植物灯及其应用于不同场合的调节方式，包括底杆、竖杆、侧向支撑杆、中横杆，竖杆右侧两侧设有侧高度调节孔，竖杆相对一侧设有内高度调节孔，两个竖杆同侧的侧向支撑杆之间连接有侧横杆，侧横杆上设有植物灯体，侧向支撑杆设有侧向调节孔，侧横杆端部通过螺栓或者插销与侧向支撑杆连接，植物灯体包括灯壳、灯珠，灯珠为多波段发光芯片集成灯珠，多波段发光芯片集成灯珠上设有透镜。本发明能够精确调整灯光分布，减少无效光照面积，灯珠为多波段发光芯片集成灯珠便于发射出不同光质比和光照强度的照射光。

技术领域

本发明涉及植物灯技术领域，特别涉及一种可调节LED植物灯及其应用于不同场合的调节方式。

背景技术

植物生长照明系统是智慧大棚和植物工厂等室内种植中的重要单元，光照在植物光形态建成、质体分化和植物生长发育中具有关键作用，不仅是植物光合作用的推动力，更是植物生长的调控信号，通过激发相关基因表达来调节植物的生长发育过程，影响种植物产量和品质形成。植物体内存在一系列光受体，使得植物可以准确和及时地感应光环境的变化。现有研究表明，对植物生长的光环境（光照强度、光质配比、光照周期和光照时间和空间分布）进行全面、精细的调控，制定合理的光照调控方案和光配方，不仅能显著改善植物品质，而且能有效降低光源能耗。

LED照明灯在室外路灯、建筑照明、室内日常照明领域已经广泛应用。LED光源除了充分利用LED本身具备的光质纯、节能、耐用性、光谱调控、冷光源、安全环保等优势外，作为设施园艺用专用光源，能够达到高效运用目标。将LED光源应用于植物照明时，在设计上应提高光源性能和设施园艺生产的适用性，充分发挥LED光源高自由度的优势。在LED植物灯本体方面，应该使光质、光强可调，达到一灯多用，具有广谱适用性。在LED植物灯的悬挂和照射方式上，需要能够满足不同种类植物栽培平台的需求，最大程度地让植物叶片获得短距离传输的垂直光照。

LED植物补光灯装置的设计原则包括：贴近原则，通过机械悬挂或固定，在保证一定有效照射面积基础上，光源位置应尽量贴近冠层叶片，减少应距离拉大导致的光衰减。照射面积原则，LED光源应有一定的有效冠层照射面积，过高或过低的照射面积将影响光强及其补光效果。垂直叶片原则，针对叶菜类、果蔬类、直立叶片型的不同植物，光照应尽量垂直于叶片，提高补光光合效率，促进增产。动态原则，光质比、光周期、光照强度等光质条件应该能够针对植物种类在不同生长阶段动态调节。

在光质条件方面：植物光合作用效率、产量和品质与光质条件密切相关，光质条件是植物生长中最不易调节的环境因子。植物在进行光合作用时，叶绿素吸收光谱最强的区域在波长为600~700nm的红光波段和420~470nm的蓝光波段，即植物光合作用在蓝光和红光波段的光量子效率最高。除了影响光合作用速率，白光、红光、黄光、蓝光、绿光等不同光质对植物的生长发育有不同的调控作用，影响植物叶绿体形成、光合色素合成、叶片气孔运动、叶片伸展、碳同化和根茎生长，影响可溶性蛋白质和糖类的生物合成，调控植物生理生化、碳水化合物代谢、蛋白质生成、总酚、花青素和抗坏血酸等次生代谢产物合成。目前应用于植物补光灯的光源光质主要通过将波长660nm的红光和460nm的蓝光单色LED芯片进行组合，通过若干单芯片LED交替排布组合成灯管或灯板，一些新开发的LED光源也会在其中添加少量的紫外和远红光。LED荧光植物生长灯通过在低波长的蓝、紫光LED芯片表面涂敷组分经过调制的荧光粉，将部分蓝紫光转变成红光或其他光。此类LED植物灯由于采用固定灯珠组合，光质不易调节，在照射面上容易产生光斑问题。

在光源空间管理方面：照明系统的高能耗是制约LED植物补光装置规模化推广的主要因素之一。调整LED光源的空间分布，能够实现在高效培育的情况下减少能耗。LED灯珠的发光角度一般在120~140度，过于贴近植物，容易使冠层叶片一直处于光抑制状态，而远离植物，容易增加无效照射面积，降低光源的电能利用效率。植物的冠层结构也导致光照条件的空间不均匀，冠层内部和中下部叶片长期处于光照不足的状态，影响植物产量和品质。调节光源高度、照射角度和发光角度，能够减少LED光源的用量，减少无效光照面积，提高电能利用率。