【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业的植物补光灯领域，特别涉及一种旋转镜植物补光灯。
技术介绍
1、农业补光技术自上世纪60年代起在荷兰等国家兴起，在光照不足的冬春季、阴雨天气和夜间，对温室中的农作物进行人工光补光可以有效促进植物生长，提升产量，提升经济效益。现代农业常见的植物补光灯有农用高压钠灯、金卤灯以及led补光灯，其中农用高压钠灯有发光效率高、单光源功率大、设备成本低的优势，适合在空间开阔的温室大棚补光。led补光灯有光谱可控、近距离补光不灼伤植物的优势，适合在种植空间紧凑的垂直农场作为主要照明光源，或在温室大棚中用于番茄等高大植物的株间补光。
2、农业补光的光照强度需要超过植物的光合作用补偿点，植物才能积累有机物，达到促进生长的目的。在一定范围内，人工光补光的光照强度和植物的生长速度成正比。但是，农业补光除了前期需要投入较高的补光设备成本之外，在日常运行过程中能耗成本也很高。以农用高压钠灯为例，正常运行一年的电费成本就接近甚至超过了补光灯前期投入的设备成本。同等补光需求下，led补光灯的前期设备成本投入比农用高压钠灯高5倍左右，能耗水平差别不大。因此现阶段农业补光还是以农用高压钠灯的方案为主。因为农业补光会显著提高农业生产成本，实际生产中只能在种植较高价值的农作物的温室内进行补光，高成本限制了农业补光的应用范围。
3、光合作用由光反应和暗反应这两个相互依赖反应产物的反应阶段组成，短暂进行的光反应所吸收的光能就需要长时间的暗反应来生成有机物。光反应的速度至少比暗反应快一个数量级，因此植物在连续的光照条件下，大部分光
4、现有温室大棚普遍使用的植物补光灯，以连续光的方式补光，存在光能利用率低、单位面积铺设光源功率大、能耗成本高的问题。
5、为实现脉冲光补光照明，多年来，很多科研团队探索利用led脉冲光作为植物补光灯，比如cn110856316，cn106538257等专利公开的技术方案。led脉冲光种植虽然实现了增加植物光能利用率及降低能耗成本的目标，但是存在驱动电路更复杂、设备成本更高的问题，抵消了节省能耗的优势。另外，相同补光面积和植物生长效果的前提下，脉冲光照明的led补光灯和连续照明的led的额定功率相同，只是以较低的平均功率，以明暗交替发光的方式发出脉冲光。led光源的额定功率和价格成正比，因此脉冲光led补光灯也不能降低led光源的成本。
6、实现脉冲光补光照明的方式除了让光源直接发出脉冲光照明植物，还可以让连续发光的光源通过机械运动扫描式照明的方式让植物获得脉冲光照明。
7、专利cn 102318522公开的技术方案是光源固定在小车上，小车往返行走于种植架上方的导轨，随着小车的移动，固定光源照射的范围也随着移动，在不同种植区域之间扫描式照明。不足是只能实现低频的脉冲光照明，提高光能利用率的效果不明显。
8、日本专利jpa 2016077264，公开了一种激光扫描技术用于植物补光照明的方案。该方案的不足是：只适用点状激光光源，激光设备成本过高。
9、本申请人在2019年提交的cn 201911209799.4专利，公开了一种植物补光灯方案，人工光源发出的大角度光经过聚光灯罩汇聚成近平行光束，近平行光束经过运动的多面转镜/振镜反射转变成扫描光束对植物进行扫描式照明，植物获得脉冲光照明。这个方案的缺陷是不能将人工光源发出的大角度光同时转变成多束扫描光束。
技术实现思路
1、基于现有技术的上述缺陷，本专利技术拟提供一种新型植物补光灯，能将连续发光的人工光源发出的大角度光转变成多束扫描光束，让植物获得脉冲光照明，提高光合作用的光能利用率，节省补光能耗。
2、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种旋转镜植物补光灯，包括：光源、驱动电机和多光束旋转镜；光源设置于多光束旋转镜的多个焦点附近，驱动电机连接多光束旋转镜；工作时，驱动电机驱动多光束旋转镜旋转，光源发出的光经过多光束旋转镜的反射和/或折射后形成多个转动的光束对被照物进行扫描式照明，被照物是导光装置或光合自养生物。
3、本专利技术实现了将连续发光的人工光源发出的大角度光转变成多束扫描光束对被照物进行扫描式照明，被照物获得脉冲光照明。
4、与申请号cn201911209799.4的对比方案相比，本专利技术的功能差别在于：1.同时形成多束扫描光束，2.形成扫描光束前无需转变成近平行光束的装置，3.能实现更大的扫描式照明角度，4.工作时，运动的光学表面相对光源的角度不变。
5、相比专利cn 102318522的技术方案，本专利技术能轻松实现扫描式频率100hz以上，运动部件是驱动电机和多光束旋转镜，相比整个小车都是运动部件的方案能耗更低。
6、相比日本专利jpa 2016077264的技术方案，本专利技术适合农用高压钠灯、led灯等常见农用补光光源，光源成本更低，光谱更适合植物生长所需。
7、经检索，在农业补光照明领域，暂无其他与本专利技术相近的技术方案。在航海
，灯塔的光学原理及机械式闪光警笛灯和本专利技术光学结构类似，但
不相同，解决的技术问题不相同，被照物不相同，不作为抵触技术方案。
8、光源可以是气体放电光源、白炽灯或led等光源。根据光源类型不同给光源供电的是镇流器、电子镇流器、恒流驱动电路或脉冲驱动电路。
9、驱动电机可以是交流电机、直流电机、有刷电机、无刷电机、中空电机、外转子电机等，驱动电机的转子可以直接连接多光束旋转镜的边缘或旋转轴，也可以是间接连接方式，电机的转子通过联轴器、磁力联轴器或齿轮皮带等传动装置、变速装置连接多光束旋转镜。
10、多光束旋转镜可以将光源的光转变成多个光束。多光束旋转镜是由多个聚光装置以焦点朝向光源方向、围绕旋转轴排列的方式组成。光源发出的光经过多光束旋转镜，被多个聚光装置分别汇聚成多个光束，沿者各自的光轴对外照射。多光束旋转镜旋转时，多个光束同时转动，实现对被照物的扫描式照明。
11、导光装置是指把光经过反射、折射、散射、全反射等方式传导给光合自养生物进行照明的光学装置。导光装置可以是导光板，入光口朝向多光束旋转镜，出光面靠近光合自养生物。也可以是光导管、组合反射镜等装置。光合自养生物包括微藻、光合细菌、有光合色素的原生动物、植物等。
12、优选的，光源是更适合农业补光照明使用的光源类型，比如农用高压钠灯、金卤灯或led光源。
13、这些光源类型已经经过长期实践获得良好的农业补光效果，本专利技术的多光束旋转镜可以将这类大角度发光的光源转变成多束扫描光束。
14、优选的，多个聚光透镜的排列方式可以是位于光源同一侧，多个焦点朝向光源或光源周围，或指向光源虚像方向，多个聚光透镜围绕旋转轴排列成碟形、环形、碗形，多个聚光透镜延旋转轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋转镜植物补光灯，其特征在于，包括：光源、驱动电机和多光束旋转镜；光源设置于多光束旋转镜的多个焦点附近，驱动电机连接多光束旋转镜；工作时，驱动电机驱动多光束旋转镜旋转，光源发出的光经过多光束旋转镜的反射和/或折射后形成多个转动的光束对被照物进行扫描式照明，被照物是导光装置或光合自养生物。
2.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜由多个凸透镜和/或凸柱面透镜组合形成碟形、管形或桶形，多个凸透镜和/或凸柱面透镜围绕旋转轴线排列成一圈或多圈。
3.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜由多个聚光面镜组合形成棱锥面形、涡轮风扇形或风轮形，多个聚光面镜围绕旋转轴线排列成一圈或多圈。
4.根据权利要求3所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述聚光面镜为抛物面镜，所述光源发出的光经过旋转的多个抛物面镜反射形成多个转动的光束对被照物进行扫描式照明。
5.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜是由等效于多个凸透镜和/或凸柱面透镜的阵列菲涅尔透镜组成，
6.根据权利要求1至5之一所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜有位于边缘或旋转轴的连接端，所述驱动电机的转子和所述多光束旋转镜的连接端连接并驱动所述多光束旋转镜进行旋转，所述驱动电机的定子安装于灯座或支架上。
7.根据权利要求1至5之一所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜有位于边缘或旋转轴的连接端，所述驱动电机是中空电机，中空电机的转子和所述多光束旋转镜的连接端连接并驱动所述多光束旋转镜进行旋转，中空电机的中间通孔作为通光孔或光源接线孔。
8.根据权利要求1至5之一所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：还应设置相对光源位置固定的反射曲面和/或透镜，设置于所述多光束旋转镜的前光路和/或后光路，其作用是改变所述多光束旋转镜的前光路和/或后光路的光强分布。
9.根据权利要求6所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：还应设置相对光源位置固定的反射曲面和/或透镜，设置于所述多光束旋转镜的前光路和/或后光路，其作用是改变所述多光束旋转镜的前光路和/或后光路的光强分布。
10.根据权利要求1至5之一所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜和所述光源都处于同一密封透光罩内，密封透光罩内气压低于大气压或充入平均分子量低于28的气体。
...【技术特征摘要】
1.一种旋转镜植物补光灯，其特征在于，包括：光源、驱动电机和多光束旋转镜；光源设置于多光束旋转镜的多个焦点附近，驱动电机连接多光束旋转镜；工作时，驱动电机驱动多光束旋转镜旋转，光源发出的光经过多光束旋转镜的反射和/或折射后形成多个转动的光束对被照物进行扫描式照明，被照物是导光装置或光合自养生物。
2.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜由多个凸透镜和/或凸柱面透镜组合形成碟形、管形或桶形，多个凸透镜和/或凸柱面透镜围绕旋转轴线排列成一圈或多圈。
3.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜由多个聚光面镜组合形成棱锥面形、涡轮风扇形或风轮形，多个聚光面镜围绕旋转轴线排列成一圈或多圈。
4.根据权利要求3所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述聚光面镜为抛物面镜，所述光源发出的光经过旋转的多个抛物面镜反射形成多个转动的光束对被照物进行扫描式照明。
5.根据权利要求1所述一种旋转镜植物补光灯，其特征在于：所述多光束旋转镜是由等效于多个凸透镜和/或凸柱面透镜的阵列菲涅尔透镜组成，阵列菲涅尔透镜外形是碟形、管形或桶形，阵列菲涅尔透镜围绕旋转轴线排列成一圈或多圈。
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁廷山，
申请(专利权)人：广州清凉农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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