一种基于照明强度均匀性的照明设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于照明强度均匀性的照明设备及方法，照明设备包括用于产生第一波长的光线的第一发光件、用于产生第二波长的光线的第二发光件以及用于产生第三波长的光线的第三发光件，若干个发光组的每一个发光组包括若干个第一发光件以及至少一个第三发光件，若干个第一发光件布置在定位在距第三发光件的不同的径向距离处的若干个同心群组中；照明方法包括以下步骤：提供第一波长的光线和第二波长的光线；将第一波长的光线和第二波长的光线组合以提供第一预设光质的光合有效辐射以照射植物；以及调整第一波长的光线，以使随着第一波长的光线的改变，将光合有效辐射调整至第二预设光质。二预设光质。二预设光质。

【技术实现步骤摘要】
一种基于照明强度均匀性的照明设备及方法


[0001]本专利技术涉及照明
，尤其涉及一种基于照明强度均匀性的照明设备及方法。

技术介绍

[0002]光是植物生长发育的重要环境因子，适宜的光环境是实现高产优质生产的先决条件。随着科学技术进步与农业生物技术的不断发展，人工光源应运而生，它可以补充或者完全代替自然光源，弥补设施农业中冬季或连阴天的弱光、日照不足的弱势，保障作物正常的光合作用，实现设施作物高产高效优质生产。大量研究表明，光环境变化对树木、花卉、蔬菜、藻类等生长发育有显著的调控作用。随着基础研究的扩展深入与农业技术应用的不断推广，光环境调控照明技术在设施栽培领域的应用正在日益扩大并呈现出良好的发展前景。设施农业中使用的传统人工光源主要有白炽灯、生物效应灯等，然而这些人工光源能耗大、运行成本高。
[0003]随着工业技术进步，被称为21世纪新型照明光源的LED研发成功。与传统人工光源相比，LED具有电源电压低、能量转换效率高、低热量输出、响应时间快、体积小、环保、寿命长、光质和光强可调节、易于分散或组合控制等优点。基于这些优点，LED被成功应用于园艺作物照明，如可控环境基础研究、植物组织培养、植物工厂育化设施农业补光照明及航天生态系统等。此外，LED面板光源系统的成功研发，能实现精确调控人工光源的光强、光质及光周期，不仅为基础理论研究提供便利，还能依据植株不同生长时期与生长状态进行及时变化。光调控技术作为一项简便易行、经济有效且节能环保的新方法，在设施农业调控中具有突出优势。
[0004]现有技术中如公开号为CN113958901A的专利文献所提出的一种光质比和光照强度均匀性高的LED植物灯装置，包括架体，所述架体的底部设置有植物种植盆机构，所述架体包括两个立柱，两侧立柱的上端两侧分别固定连接有第二固定杆以及第一固定杆，两侧所述第二固定杆、两侧所述第一固定杆以及两侧所述立柱之间固定连接有安装板，该专利技术的LED灯22CN0389AF定稿
[0005]August 2,2022
[0006]珠结构设计及布局为最能够适应植物生长的光源空间结构，能够实现水平轴线方向上的光质对称，垂直轴线上的光照均匀性有效提升，LED灯具结构采用二次光学设计，能够尽量减少光损失，提高光利用率，并且该专利技术设计的LED光源布局采用非等间距方式，各个灯珠之间距离不同，可以有效提高光源在空间上的光照强度均匀性。
[0007]如公开号为CN106714547B的专利文献所提出的一种用于照射植物的园艺照明装置包括具有多个照明元件的照明模块。该照明模块限于在多个离散模式下操作，这些模式通过以不同的预定组合从照明元件发射光而发射具有不同离散频谱组成的光。这些模式包括配置有促进植物生长的频谱的生长模式以及配置有操控植物的另一个生物过程的频谱的至少一个操控模式，其中所述照明元件中的至少一个被布置成在生长模式和操控模式下
均发射。所述装置进一步包括控制器，其被布置成在所述多个离散模式之间切换照明模块。
[0008]上述专利所提出的技术方案针对光照的均匀性和光质问题进行设计，其一定程度上保证了灯光的效果，但在实际使用的过程中，照明设备照射时间较长，照明设备的温度随之升高，照明设备的温度会对LED灯的发光效果造成干扰，进而影响光照的均匀程度，因此需要结合散热对灯珠排布进行设计以提高照明设备的稳定性，进一步提高光照的均匀程度；并且在植株生长的过程中，其叶面面积会不断增长，因而在植株生长的不同时期采用相同的光照，必然会造成能源浪费；光照度不足以精确地评估叶片受光量，因此需要针对植株的生长形态对光照设备进行调整。
[0009]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0010]本专利技术公开了一种基于照明强度均匀性的照明设备，包括：用于产生第一波长的光线的第一发光件、用于产生第二波长的光线的第二发光件以及用于产生第三波长的光线的第三发光件，并且第一发光件、第二发光件22CN0389AF定稿
[0011]August 2,2022
[0012]以及第三发光件被配置为形成若干个发光组，若干个发光组的每一个发光组包括若干个第一发光件以及至少一个第三发光件，若干个第一发光件布置在定位在距第三发光件的不同的径向距离处的若干个同心群组中。
[0013]根据一种优选的实施方式，若干个发光组的每一个发光组包括至少一个第二发光件，并且第二发光件与其处于同一径向距离处的若干个第一发光件相互对应以形成群组。
[0014]根据一种优选的实施方式，第一发光组在第一方向上具有至少一个第二发光件，并且第二发光组在与第一方向相对应的第二方向上具有至少一个第二发光件，以使第二发光件被配置在相对于第三发光件的若干个方向上。
[0015]在本专利技术中，植株覆盖面是叶片覆盖的范围，叶片覆盖范围在植株生长过程中逐渐增加，植株覆盖面是与时间相关的变量，也是叶片面积与叶片间隙面积之比(叶间空占比)相关的变量。
[0016]在本专利技术中，红光的半角值是指：以红光发光件(第一发光件)为顶点的光锥的开合角范围内的光锥所形成的照射面的光照度值。蓝光的半角值是指：以蓝光发光件(第二发光件)为顶点的光锥的开合角范围内的光锥所形成的照射面的光照度值。所述光照度值均是与时间相关、与植株覆盖面以及叶间空占比相关的变量。
[0017]在本专利技术中，红光与蓝光的半角值差异是指：基于相同的照射距离，满足植株所需的光照度值的红蓝光照射面面积之差异。
[0018]现有技术中的照明设备主要采用顶部面光源的形式对植物进行照射，并且其红光发光件以及蓝光发光件通常采用等间距且间隔排布的方式进行设计，上述排布方式所制造的照明设备在整个照射面上提高了均匀程度，但照明设备所对应的植物的叶片覆盖范围并不是整体的平面(植株覆盖面)，会有部分叶片未覆盖的区域(第一间隙)，并且培养坑具有
一定间距，进一步增加了未覆盖叶片(第二间隙)的面积，从而造成照射至植物间的部分的光照投射至在相邻植物的未覆盖叶片的间隙上，造成了大量的能源浪费；由于红光发光件和蓝光发光件的半角值差异，以相同的高度和相同间距的排布方式设置的现有技术中的照明设备通常会产生蓝色光覆盖范围(具有均匀照明强度的蓝色光覆盖范围)小于红色光覆盖范围的情22CN0389AF定稿
[0019]August 2,2022
[0020]况，进一步限制了光源的均匀照射面积；现有技术中的光源的排布方式进一步增加了照明设备的中央区域的热量，而现有技术中的散热机构的散热效果较为均匀，以使中央部分的光源相较于边缘的光源具有更高的结温，光源的发光效率受到影响，进一步影响照明设备的光照均匀程度。针对上述问题，本专利技术对发光件的排布结构进行设计，以第三发光件为分布中心，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于照明强度均匀性的照明设备，包括：用于产生第一波长的光线的第一发光件(11)、用于产生第二波长的光线的第二发光件(12)以及用于产生第三波长的光线的第三发光件(13)，并且所述第一发光件(11)、第二发光件(12)以及第三发光件(13)被配置为形成若干个发光组(100、200、300、400)，其特征在于，若干个所述发光组(100、200、300、400)的每一个发光组(100、200、300、400)包括若干个第一发光件(11)以及至少一个第三发光件(13)，若干个所述第一发光件(11)布置在定位在距所述第三发光件(13)的不同的径向距离处的若干个同心群组中，并且若干个所述发光组(100、200、300、400)的每一个发光组(100、200、300、400)包括至少一个第二发光件(12)，并且所述第二发光件(12)与其处于同一径向距离处的若干个所述第一发光件(11)相互对应以形成群组。2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，第一发光组(100)在第一方向上具有至少一个第二发光件(12)，并且第二发光组(200)在与第一方向相对应的第二方向上具有至少一个第二发光件(12)，以使所述第二发光件(12)被配置在相对于所述第三发光件(13)的若干个方向上。3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，发光组(100、200、300、400)的第二发光件(12)形成了第二照射面(600)，并且所述发光组(100、200、300、400)的若干个第一发光件(12)在对应的第二照射面(600)中形成了若干个第一照射面(500)。4.根据前述权利要求之一所述的照明设备，其特征在于，基于外部电路控制的第一发光件(11)能够调整所述照明设备的至少一个第一照射面(500)的照射参数，并且相对于第二照射面(600)的照射参数减小或增大所述第一照射面(500)的照射参数以调整所述照明设备的至少包括光质的照射参数。5.根据前述权利要求之一所述的照明设备，其特征在于，沿所述散热机构(1)的长度方向和/或宽度方向周期性或非周期性排列的第二发光件(12)和第三发光件(13)能够配合于群组设置，以优化所述照明设备的温度分布。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，杨其长，李宗耕，周成波，
申请(专利权)人：中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：