一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源制造技术

本发明专利技术公开了一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源。所述光源包括增亮膜、双面棱镜扩散板、面光源边框、RGB三色LED灯珠、PCB电路板、混光罩、反光背板、聚光杯、聚光透镜；通过外部驱动电路产生的多路PWM信号可以调整灯具的发光光谱，以满足不同植株在不同生长阶段对不同光谱的需求。RGB三色LED灯珠封贴在PCB电路板上，PCB电路板安装在面光源边框上，在灯珠的上方安装表面有大量微结构的混光罩，聚光透镜为一种两面有半圆柱的长条形聚光板，安装在聚光杯的上面，使用双面棱镜扩散板解决由于掠射角过大而产生的严重的菲涅尔反射的问题。本发明专利技术可提高植物生长灯的散热效果、提高植物生长灯对多色光的混光均匀度、提高植物生长灯的光能利用率。

A high uniformity side entry led plant light source without light guide plate

【技术实现步骤摘要】
一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源
本专利技术涉及植物照明光源领域，具体涉及一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源。
技术介绍
随着城市化进程不断加快，发达地区人口密集度高，土地日益紧缺。传统农业无法适应环境变化日益衰退。为了满足发达地区的粮食需求，建立植物工厂发展垂直农业和现代农业成为大势所趋。光是植物生长必不可少的要素，在植物生长过程中对植物施加光辐射以缩短植物生长周期，提高植物产品质量的做法已在植物工厂得到普遍应用。LED光源以其光谱可控、光谱范围窄、节能环保等优点在植物工厂与设施园艺的应用上有无可比拟的优越性。但是目前市面上的植物照明光源普遍光学结构简单，多为LED射灯的光学结构、LED广告灯的光学结构、以及一些简单的阵列灯具。这样虽然节省了设计成本，但是因为结构粗放，无法满足植物工厂对光源散热、均匀度等性能的需求。同时光源发光利用不高，能耗较大。传统LED光源根据光源的位置分为直下式LED面光源和侧入式LED面光源，侧入式面光源由于采用了导光板这种光学元件因此可以制做的非常薄，但是，由于导光板的引入，使得光效大幅度下降，并且由于LED在照明过程中产生大量的热量，因此在侧入式面光源狭小的腔体内会造成温度过高，进而引发导光板的翘曲问题，从而引起光效的进一步下降，并且随着导光板材料的老化，会对特定的发光波长产生消光，这些问题都会影响植物对光的吸收。针对上述问题，本专利公开了一种使用无导光板的高均匀度侧入式LED面光源的植物照明光源。无导光板的设计简化了面光源的光学结构，在从光学角度提高光效的同时解决了导光板重量大成本高的问题，也避免了导光板的热翘曲问题对于光学性能的影响。
技术实现思路
：本专利技术提出一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，以提高植物生长灯的散热效果、提高植物生长灯对多色光的混光均匀度、提高植物生长灯的光能利用率。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，包括增亮膜、双面棱镜扩散板、面光源边框、RGB三色LED灯珠、PCB电路板、混光罩、反光背板、聚光杯、聚光透镜。RGB三色LED灯珠封贴在两个PCB电路板上，两个PCB电路板分别安装在两侧的面光源边框上。两侧的面光源边框安装在后方反光背板上，面光源边框与反光背板成90度角结合在一起；为实现良好的混光效果，在RGB三色LED灯珠上方安装混光罩得到混合均匀的初涉光；为了获得均匀的出光采用将光源发出的光线汇聚并掠射的方案，聚光杯安装在混光罩上，以使得光线汇聚，聚光透镜安装在聚光杯上面对光线进行二次聚光，对发出的光线进行汇聚，以期望得到小角度的出射光，进而可以在扩散板上获得较大较均匀的掠射光斑。为避免扩散板上发生大角度掠射进而产生严重的菲涅尔反射现象，采用双面棱镜扩散板，对大角度掠射的光线进行收集，双面棱镜扩散板放置在面光源边框前方，双面棱镜扩散板与反光背板平行。增亮膜放置在双面棱镜扩散板前方，增亮膜与反光背板平行。进一步地，所述RGB三色LED灯珠是COB封装的红绿蓝三基色RGB三色LED灯珠，或者是两种或者多种的1W单色RGB三色LED灯珠，又或者是单颗3W的红绿蓝三基色RGB三色LED灯珠；RGB三色LED灯珠用于针对不同类型植株、植株不同生长阶段，通过外部驱动送出的多路PWM信号调整灯具的发光光谱，以满足不同植株幼苗对不同光谱的需求。进一步地，所述混光罩为一种PMMA材质制备的出射面具有丰富表面微结构的混光光学元件，表面微结构通过压印工艺制备。进一步地，所述聚光杯为耐热塑料材质的一种形状为倒梯形反射面的聚光光学元件。进一步地，所述聚光透镜为采用PMMA材质一体化注塑加工的具有双面圆柱的长条形透镜。进一步地，所述双面棱镜扩散板使用PMMA材质一体化注塑加工而成，并且所属双面棱镜扩散板的下棱柱面的三角形底边大于上棱镜面的三角形底边，上下棱镜面高度一致。进一步地，所述反光背板为普通反光背板或漫反射背板。进一步地，所述增亮膜为一种棱镜片薄膜，用于改善系统发光效率。本专利技术相对于现有技术有以下优点：1.本专利技术采用窄光谱RGB三色LED灯珠作为照明光源实现对光源光谱的精准调控。满足不同植物在不同生长阶段对特定光谱的需求。同时减少不必要的光浪费。2.本专利技术在灯珠上方增加混光罩以实现良好的混光效果。3.本专利技术采用将光源发出的光线汇聚并掠射的方案，设计了聚光杯和聚光透镜对光线进行汇聚，在扩散板上获得较大均匀的掠射光斑。以使输出射的光线尽可能多的被幼苗植株所吸收进而用于光合作用，从而提高灯具的光能利用率节省成本。4.本专利技术使用双面棱镜的扩散板，避免严重的菲涅尔衍射现象。附图说明图1是本专利技术实施例中的LED植物照明光源的整体结构图；图2a和图2b是本专利技术实施例中的光源模块的结构图；图3a是本专利技术实施例中的聚光杯结构图；图3b是本专利技术实施例中的聚光透镜结构图；图4是本专利技术实施例中的双面棱镜扩散板的设计原理图。具体实施方式：下面结合实施例及附图对本专利技术的具体实施作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例：一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，如图1所示，包括增亮膜1、双面棱镜扩散板2、面光源边框3、RGB三色LED灯珠4、PCB电路板5、混光罩6、反光背板7、聚光杯8、聚光透镜9。两侧的面光源边框3安装在后方反光背板7上，面光源边框3与反光背板7成90度角结合在一起；双面棱镜扩散板2放置在面光源边框3前方，双面棱镜扩散板2与反光背板7平行；增亮膜1放置在双面棱镜扩散板2前方，增亮膜1与反光背板7平行。如图2a和图2b所示，RGB三色LED灯珠4封贴在两个PCB电路板5上，两个PCB电路板5分别安装在两侧的面光源边框3上，在RGB三色LED灯珠4的上方安装表面有大量微结构的混光罩6，混光罩6的设置可以获得高混色、混光均匀度的出射光。采用掠射方案获得较大并且较为均匀的光斑的前提是获得小角度的出射光，而经过了混光罩6的光线相对发散因此设置了如图3a所示的聚光杯8和如图3b所示的聚光透镜9，聚光杯8安装在混光罩6上，以使得光线汇聚。所述聚光透镜9为一种两面有半圆柱的长条形聚光板，安装在聚光杯8的上面，对光线进行二次聚光。如图4所示，大角度掠射光经过上下两个棱镜面的多次折射，以小角度出射，以此解决了由于掠射角过大而产生的严重的菲涅尔反射的问题。所述RGB三色LED灯珠是COB封装的红绿蓝三基色RGB三色LED灯珠，或者是两种或者多种的1W单色RGB三色LED灯珠，又或者是单颗3W的红绿蓝三基色RGB三色LED灯珠。所述混光罩6为一种PMMA材质制备的出射面具有丰富表面微结构的混光光学元件，可以通过压印工艺制备表面微结构。所述聚光杯8为耐热塑料材质的一种形状为倒梯形反射面的聚光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，其特征在于，包括增亮膜、双面棱镜扩散板、面光源边框、RGB三色LED灯珠、PCB电路板、混光罩、反光背板、聚光杯、聚光透镜；/nRGB三色LED灯珠封贴在两个PCB电路板上，两个PCB电路板分别安装在两侧的面光源边框上；/n两侧的面光源边框安装在后方反光背板上，面光源边框与反光背板成90度角结合在一起；/n在RGB三色LED灯珠上方安装混光罩得到混合均匀的初涉光；聚光杯安装在混光罩上，以使得光线汇聚，聚光透镜安装在聚光杯上面对光线进行二次聚光，对发出的光线进行汇聚，以期望得到小角度的出射光，进而在扩散板上获得掠射光斑；采用双面棱镜扩散板，对大角度掠射的光线进行收集，双面棱镜扩散板放置在面光源边框前方，双面棱镜扩散板与反光背板平行；/n增亮膜放置在双面棱镜扩散板前方，增亮膜与反光背板平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，其特征在于，包括增亮膜、双面棱镜扩散板、面光源边框、RGB三色LED灯珠、PCB电路板、混光罩、反光背板、聚光杯、聚光透镜；
RGB三色LED灯珠封贴在两个PCB电路板上，两个PCB电路板分别安装在两侧的面光源边框上；
两侧的面光源边框安装在后方反光背板上，面光源边框与反光背板成90度角结合在一起；
在RGB三色LED灯珠上方安装混光罩得到混合均匀的初涉光；聚光杯安装在混光罩上，以使得光线汇聚，聚光透镜安装在聚光杯上面对光线进行二次聚光，对发出的光线进行汇聚，以期望得到小角度的出射光，进而在扩散板上获得掠射光斑；采用双面棱镜扩散板，对大角度掠射的光线进行收集，双面棱镜扩散板放置在面光源边框前方，双面棱镜扩散板与反光背板平行；
增亮膜放置在双面棱镜扩散板前方，增亮膜与反光背板平行。


2.根据权利要求1所述的一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，其特征在于，混光罩为一种PMMA材质制备的出射面具有丰富表面微结构的混光光学元件，表面微结构通过压印工艺制备。


3.根据权利要求1所述的一种无导光板的高均匀度侧入式LED植物照明光源，其特征在于，聚光杯为耐热塑料材质的一种形状为倒梯形反射面的聚光光学元件。
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【专利技术属性】
技术研发人员：文尚胜，张博，姜昕宇，焦飞宇，黄玮钊，卢允乐，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44