專利名稱：一種升降式led可調光培養架的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采用LED生物光源的組培或栽培裝置，特別涉及一種升降式LED可調光培養架。
背景技術：
現有培養架光源主要采用熒光燈管，存在四個明顯的缺點一是生物可用光能效低，熒光燈中的綠光、紅外和遠紅外光比例較大，植物不能利用，造成了電能的浪費和電能利用率的降低；二是發熱量大，有相當多的能量以熱效應方式傳遞到空氣中，使環境溫度上升，增加了空調制冷的能耗，同時由于燈具表面溫度高，不能近距離照射植物，導致層間距超出需求間距，降低了培養空間的利用率；三是光衰快，壽命短(3000-8000小時)，且報廢材料含汞、玻璃等對環境污染物質；四是不可根據組培生物不同生長階段進行光環境因子(指光譜、光強、光周期、光頻率等環境因子的總稱，以下統稱為光環境因子)調控。目前有科研院所進行技術創新采用LED燈管或LED光源板替代熒光燈管，較上述方案相對優化，但LED燈管或LED光源板均為通用型補光板，不同品種LED光源板需求差異大，能耗浪費較大且不能達到最佳促進成長的目的；另外LED燈管或LED光源板不可升降，有的培養架能夠結合LED光源板控制器進行光強和光環境因子雙向無極立體調控，但能耗較大，且其僅研究光照環境因子，未研究與其它環境因子的協同效應等。目前科研院所研發的LED生物培養裝置均為實驗室使用，初始投入成本高，運營成本高，所以從節約能源、降低運營成本、提高單位面積培養密度及更好促進生物成長的角度，需要進一步地發展專用LED生物照明產業化技術。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種節省能源、光源高度可調、單位面積產出高的升降式LED可調光培養架。本發明是通過如下技術方案實現的—種升降式LED可調光培養架,包括架體,在架體上設有若干層托板,在每層托板的上方均設有一 LED光源架，在每層托板上均設有一升降裝置，該層的LED光源架與該層的升降裝置相連接；架體上端設有控制器，每層的LED光源架分別通過導線與控制器相連。所述升降裝置包括牽引繩，牽引繩的一端與LED光源架相連，另一端繞過架體上的滑輪組后纏繞于設在托板一側的卷軸上，卷軸的一端與驅動裝置相連。所述牽引繩為四根，四根牽引繩的一端分別與LED光源架的四角相連，另一端分別繞過架體上相對應的一組滑輪組后纏繞于設在托板一側的卷軸上，卷軸的一端與驅動裝置相連。 所述驅動裝置為手動搖柄或電機和減速器，電機和減速器通過導線與控制器相連。在每層托板上均設有一照度儀，各照度儀分別通過導線與控制器相連。
在每層托板上分別還設有一溫度傳感器和一濕度傳感器，各溫度傳感器和濕度傳感器分別通過導線與控制器相連。
本發明升降式LED可調光培養架的有益效果是1、LED光源架光生物效能高，通過控制器控制LED生物光源，只選用對該生物生長促進的有益波段，并根據不同生長階段需求自動立體調控不同的光強、光周期和光頻率等光環境因子，促進生物生長速率并提高品質；2、LED光源架可半自動或自動升降，并可結合控制器進行雙向無極調控，較普通固定式不可調控LED光源架節能60%以上，較固定式可調控LED光源架節能30%以上；3、LED光源架設計有板式、管式和點式三種，其中板式光源架采用模組化設計，方便根據不同生物培養品種進行更換；管式光源架可根據需要下降至培養罐中間，并根據需要設計為一面、雙面或多面發光；點式光源架發光為四面發光，可根據需求下降至培養罐中間；板、管、點可根據需求結合使用，營造立體式光照空間，使光照最均勻，也可適合生物不同部位的特殊需求，并且最節能；4、LED光源架發熱量小，因本發明采用最優雙向立體式節能模式，因此本發明LED光源架較固定式LED光源架功率需求更低，能更近距離地照射生物，減小培養層間距，進而增大單位面積培養密度，提高產量；同時因發熱量更小，相應的強制性降溫所需的空調能耗更小，進一步節能和降低生物培養運營成本；5、設置了照度儀，通過控制器進行光照等其它環境因子的控制。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。圖I為本發明的結構示意圖。圖中，I架體，2托板，3LED光源架，4控制器，5卷軸，6牽引繩，7驅動裝置，8照度儀，9溫度傳感器，10濕度傳感器。
具體實施例方式附圖為本發明的一種具體實施例。該實施例包括架體1，在架體I上設有若干層托板2，在每層托板2的上方均設有一 LED光源架3，在每層托板2上均設有一升降裝置，該層的LED光源架3與該層的升降裝置相連接；架體I上端設有控制器4，每層的LED光源架3分別通過導線與控制器4相連；升降裝置包括牽引繩6，牽引繩6的一端與LED光源架3相連，另一端繞過架體I上的滑輪組后纏繞于設在托板2 —側的卷軸5上，卷軸5的一端與驅動裝置7相連；牽引繩6為四根，四根牽引繩6的一端分別與LED光源架3的四角相連，另一端分別繞過架體I上相對應的一組滑輪組后纏繞于設在托板2 —側的卷軸5上，卷軸5的一端與驅動裝置7相連；驅動裝置7可以為手動搖柄，也可以為電機和減速器，電機和減速器通過導線與控制器4相連；在每層托板2上均設有一照度儀8，各照度儀8分別通過導線與控制器4相連；在每層托板2上分別還設有一溫度傳感器9和一濕度傳感器10，各溫度傳感器9和濕度傳感器10分別通過導線與控制器4相連。升降裝置還可以為液壓升降、齒輪配合升降、滑軌升降等其他升降方式。該升降式LED可調光培養架采用LED光源架3可升降式結構，放置或取出培養體時通過驅動裝置7將LED光源架3升起來；LED光源架3工作時，再通過驅動裝置7將LED光源架3降下以增加光強，升降裝置可結合控制器4進行協同最優化調節，同時可通過調節LED光源架3的高低以調節光強度，本調節為根據需要的無極調節，以達到最優化節能的目的。LED光源架3設計有板式、管式和點式三種，其中板式光源架采用模組化設計，方便根據不同生物培養品種進行更換；管式光源架可根據需要下降至培養罐中間，并根據需要設計為一面、雙面或多面發光；點式光源架發光為四面發光，可根據需求下降至培養罐中間；板、管、點可根據需求結合使用，營造立體式光照空間，使光照最均勻，也可適合生物不同部位的特殊需求，并且最節能。當LED光源架3升降到一定位置后，還可以通過控制器4來調節光照強度。控制器4可根據托板2上的照度儀8監測的光照強度值，獨立控制每一層的LED光源架3上的燈，來調節該層的照度或聯動調節該層的高度。本發明升降式LED可調光培養架采用可調高度的LED光源架3，光強度大(可控制發光角度使光全部集中在組培所需受光面上)，光衰小，壽命長(30000小時以上)，發熱量小，有效解決了原有培養架光與熱的突出矛盾，本發明在現有托板2層間距基礎上減少30%以上，即提高單位面積培養密度30%以上；LED光源架3針對不同的生物品種選用不同的LED光源架3，選用對該生物生長促進的有益波段，并根據不同生長階段需求自動立體調控不同的光強、光周期和光頻率等光環境因子，促進生物生長速率，大大縮短生長周期，提高培養的質量或誘導產生新品種；LED光源架3上的燈采用低壓設計，較熒光燈管安全可 靠，可人工帶電進行光源板升降操作。本發明升降式LED可調光培養架可以在植物不同的生長周期，分別通過物理升降LED光源架3和通過控制器4調節LED光照強度的雙重方式對光強度進行調節，以達到最佳節能使用的目的，較僅通過調光控制器調節光強度的固定式培養架(第一方案)節能約30%左右，較普通光強度不可調的固定式培養架(第二方案)節能60%左右，以上不計LED光源較傳統燈管的節能。本發明升降式LED可調光培養架與兩種固定式培養架方案對比說明設定某植物整個生長過程最高高度為60CM，照度最大需求為30000LUX，最大LED光源功率需求為300W，3種培養架層間距和光源功率初始設定為相同條件。假設該植物生長周期分5個生長階段，每個生長階段時間約7天，光照時間為每天24小時。①使用本發明升降式LED可調光培養架調節使用說明如下第一生長階段最大高度約10CM，需要光強3000LUX，將本發明LED光源架3降至10CM，通過控制器4調節光強至3000LUX,則所耗功率約為30W ;第二生長階段高度約為20CM，需要光強5000LUX，將本發明LED光源架3升至20CM，通過控制器4調節光強至5000LUX，則所耗功率約為50W ;第三生長階段高度最大約30CM，需要光強15000LUX，將本發明LED光源架3升至30CM，通過控制器4調節光強至15000LUX，則所耗功率約為150W ;第四生長階段高度最大約50CM，需要光強20000LUX，將本發明LED光源架3升至50CM，通過控制器4調節光強至20000LUX，則所耗功率約為200W ;第五生長階段高度最大約60CM，需要光強30000LUX，將本發明LED光源架3升至60CM，通過控制器4調節光強至30000LUX，則所耗功率約為300W ;則本植物一個生長周期光照耗能為(30W+50W+150W+200W+300W)/1000*24H/D*7D = 122. 64KWH，強制性空調散熱耗能約50KWH，則總耗能約172. 64KWH ；②使用僅通過控制器調節光強度的固定式培養架(第一方案)調節使用說明如下第一生長階段需要光強3000LUX，通過控制器調節光強至3000LUX，則所耗功率約為60W ;第二生長階段需要光強5000LUX，通過控制器調節光強至5000LUX，則所耗功率約為IOOff ;第三生長階段需要光強15000LUX，通過控制器調節光強至15000LUX，則所耗功率約為200W;第四生長階段需要光強20000LUX，通過控制器調節光強至20000LUX，則所耗功率約為250W ;第五生長階段高度最大約60CM，需要光強30000LUX，通過控制器調節光強至30000LUX，則所耗功率約為300W ;則本植物一個生長周期光照耗能為(60W+100W+200W+250W+300W)/1000*24H/D*7D = 152. 88KWH，強制性空調散熱耗能約100KWH，則總耗能約252.88KWH ；③使用普通光強度不可調的固定式培養架(第二方案)，則整個生長周期所耗能均為300W，則本植物一個生長周期光照耗能為300W/1000*24*7*5 = 252KWH，強制性空調散熱耗能約250KWH，則總耗能約502KWH。綜上所述，本發明升降式LED可調光培養架較第一方案光照節能約(152. 88-122. 64)/152. 88 = 20%，整體節能約(252. 88-172. 64)/252. 88 = 32% ;本發明 LED升降式可調光培養架較第二方案光照節能約(252-122.64)/252 = 51%，整體節能約(502-172. 64)/502 = 66%。
權利要求
1.一種升降式LED可調光培養架，包括架體，其特征是在架體上設有若干層托板，在每層托板的上方均設有一 LED光源架，在每層托板上均設有一升降裝置，該層的LED光源架與該層的升降裝置相連接；架體上端設有控制器，每層的LED光源架分別通過導線與控制器相連。
2.根據權利要求I所述的一種升降式LED可調光培養架，其特征是所述升降裝置包括牽引繩，牽引繩的一端與LED光源架相連，另一端繞過架體上的滑輪組后纏繞于設在托板一側的卷軸上，卷軸的一端與驅動裝置相連。
3.根據權利要求2所述的一種升降式LED可調光培養架，其特征是所述牽引繩為四根，四根牽引繩的一端分別與LED光源架的四角相連，另一端分別繞過架體上相對應的一組滑輪組后纏繞于設在托板一側的卷軸上，卷軸的一端與驅動裝置相連。
4.根據權利要求2或3所述的一種升降式LED可調光培養架，其特征是所述驅動裝置為手動搖柄或電機和減速器，電機和減速器通過導線與控制器相連。
5.根據權利要求I所述的一種升降式LED可調光培養架，其特征是在每層托板上均設有一照度儀，各照度儀分別通過導線與控制器相連。
6.根據權利要求I所述的一種升降式LED可調光培養架，其特征是在每層托板上分別還設有一溫度傳感器和一濕度傳感器，各溫度傳感器和濕度傳感器分別通過導線與控制器相連。
全文摘要
本發明涉及一種采用LED生物光源的組培裝置，特別公開了一種升降式LED可調光培養架。該升降式LED可調光培養架，包括架體，其特征在于在架體上設有若干層托板，在每層托板的上方均設有一LED光源架，在每層托板上均設有一升降裝置，該層的LED光源架與該層的升降裝置相連接；架體上端設有控制器，每層的LED光源架分別通過導線與控制器相連。本發明的有益效果是光生物效能高，LED光源架可半自動或自動升降，并可結合控制器進行雙向無極調控；發熱量小，培養層間距小，單位面積培養密度增大，提高了產量；相應的強制性降溫所需的空調能耗更小，進一步節能和降低生物培養運營成本。
文檔編號A01H4/00GK102613077SQ20121008307
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者劉世琦, 彭艷艷, 易國文, 易春雨, 胡龍 申請人:山東純英光電科技有限公司