專利名稱：具有混合光源的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有混合光源的照明裝置，特別是涉及一種利用不同的照明模組及預(yù)設(shè)的波形資料庫(kù)，以適應(yīng)不同植物的不同照明需求而設(shè)計(jì)的植物栽培裝置。
背景技術(shù)：
過去在組培室中栽培組織培養(yǎng)苗，常使用熒光燈管(tube fluorescentlamp)做為人工光源，然而熒光燈管屬發(fā)熱光源，將導(dǎo)致在燈光下的組培瓶?jī)?nèi)有過熱現(xiàn)象，須另行設(shè)法改善，否則有傷害到培養(yǎng)苗生長(zhǎng)的可能，因而近來(lái)不斷有人研究利用發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)來(lái)栽培組織培養(yǎng)苗。發(fā)光二極管為冷光源，在栽培時(shí)可與植物非常接近而提高空間的使用率，且具有壽命長(zhǎng)、耗電量小等特點(diǎn)。1992年Hoenecke等人以強(qiáng)光型紅光的發(fā)光二極管配合藍(lán)光燈管(tube fluorescent lamp)來(lái)栽培蔬菜種苗而獲致成功(Hoenecke，M.E.，R.J.Bula，and T.W.Tibbitts.1992.Importance of‘Blue’photon levels for lettuce seedlings grownunder red-light-emitting diodes.HortScience 27(5)427-430)。其后，藍(lán)光LED于1993年問世，Okamoto于1996年使用強(qiáng)光型紅光LED與藍(lán)光LED，在藍(lán)、紅光量子數(shù)的比例為1∶2下可培育正常蔬菜(Okamoto，K.，T.Yanagi，and S.Takita.1996.Development of plant growth apparatusu弦g blue and red LED as artificial light source.Acta Hort.，440111-116)。Yanagi等人于1996年將萵苣栽培于純藍(lán)光LED(170μmole/m2/s)的環(huán)境中，證實(shí)確可分化生長(zhǎng)，雖然干物重小于純紅光或紅、藍(lán)光并存下的植株，但純藍(lán)光下的植株顯得更矮壯而健康(Yanagi，T.，K.Okamoto，and S.Takita.1996.Effects of blue，red and blue/redlights of two different PPF levels on growth and morphogensis oflettuce plants.Acta Hort.440117-122)。
只是前人多以小規(guī)模試驗(yàn)來(lái)研究發(fā)光二極管作為植物栽培的可行性，但是并沒有特別針對(duì)以量產(chǎn)為出發(fā)點(diǎn)所設(shè)計(jì)的植物栽培裝置。此外，一般實(shí)驗(yàn)室中的植物生長(zhǎng)箱也僅限于特定幾種波長(zhǎng)的光源，并沒有對(duì)各種植物作不同的照明模塊化設(shè)計(jì)，因此，要更改實(shí)驗(yàn)的照明方式時(shí)，常常需要借助電子電路方面的專業(yè)技術(shù)人員才能對(duì)生長(zhǎng)箱作修改，故使用上也不很方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于使傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室或量產(chǎn)用的小型植物栽培裝置模塊化，當(dāng)培養(yǎng)的植物不同時(shí)，可簡(jiǎn)單且快速更換不同的照明模組，以縮短修正裝置的時(shí)間。
本發(fā)明的另一目的提供一種具有可控制照明狀態(tài)的植物栽培裝置，透過特定的控制模組及波形資料庫(kù)，使植物栽培裝置可針對(duì)不同的植物，提供預(yù)設(shè)的最佳照明狀態(tài)，以符合植物栽培量產(chǎn)的需求。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種具有混合光源的照明裝置，包括至少一個(gè)滑軌及其上的至少一個(gè)燈具，各個(gè)燈具是以可拆卸方式設(shè)置于滑軌上；數(shù)種照明模組分別具有以不同排列方式所設(shè)置的數(shù)種類型的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管，其中任一個(gè)照明模組是以可替換的方式安裝于燈具上；波形產(chǎn)生器具有數(shù)個(gè)波形產(chǎn)生電路，其透過排線連接設(shè)置在各燈具上的照明模組；控制模組內(nèi)含預(yù)設(shè)的波形資料庫(kù)，其中上述波形資料庫(kù)內(nèi)對(duì)應(yīng)于照明模組預(yù)設(shè)有數(shù)種波形資料，可根據(jù)安裝在燈具上對(duì)應(yīng)的照明模組形式，控制波形產(chǎn)生器的波形產(chǎn)生電路，以波形產(chǎn)生器提供照明模組上的發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，用于栽培植物。
在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明植物栽培裝置的各照明模組所采用的發(fā)光二極管包括紅外光、紅光、橙光、黃光、綠光、藍(lán)光、紫光以及紫外光等發(fā)光二極管，而各個(gè)照明模組可根據(jù)不同的植物類別，適用不同數(shù)量、不同波長(zhǎng)不同的混合比例的發(fā)光二極管。
在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明混合光源的照明裝置的控制模組為微控制器或?yàn)橛?jì)算機(jī)，上述波形資料庫(kù)是儲(chǔ)存于微控制器的內(nèi)存內(nèi)或是計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存裝置內(nèi)(如硬盤)。
在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明植物栽培裝置的波形產(chǎn)生電路所輸出的電源波形訊號(hào)可為脈波、方波、鋸齒波、弦波或?yàn)槠渌幸嬗谥参锷L(zhǎng)的波形訊號(hào)。又，上述波形產(chǎn)生電路另可調(diào)整電源波形訊號(hào)的頻率、電壓及電流大小，以改變發(fā)光二極管所發(fā)出的光量、光質(zhì)及對(duì)應(yīng)的照明工作比。
本發(fā)明的技術(shù)效果是以量產(chǎn)為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展出一種以超高亮度發(fā)光二極管作為混合光源的照明裝置，其中波形產(chǎn)生器可分別調(diào)整發(fā)光二極管的光量、光質(zhì)及照明工作比，以適合各類植物的栽培，再配合計(jì)算機(jī)、微控制器等控制模組，使用上更顯彈性，且對(duì)于研究單位而言，可以用來(lái)評(píng)估各種作物生長(zhǎng)所適合的光量與光質(zhì)，以及評(píng)估可允許的照明工作比，而適當(dāng)?shù)恼彰鞴ぷ鞅?，將使工廠在生產(chǎn)時(shí)得以節(jié)省電力，或可改變植物生長(zhǎng)速度、植物生理狀態(tài)等，提供特殊物種生長(zhǎng)需求，進(jìn)而降低量產(chǎn)時(shí)的成本。


圖1A為本發(fā)明具有混合光源的照明裝置的方塊圖。
圖1B為本發(fā)明具有混合光源的照明裝置的立體圖。
圖2為本發(fā)明的燈具的立體圖。
圖3為本發(fā)明的燈具上的照明模組上視圖。
圖4A-4E為本發(fā)明中波形產(chǎn)生電路可產(chǎn)生的波形圖。
圖5A為本發(fā)明第二實(shí)施例具有混合光源的照明裝置的方塊圖。
圖5B為本發(fā)明第二實(shí)施例具有混合光源的照明裝置的立體圖。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例并配合所附圖式做詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1圖1A為本發(fā)明具有混合光源的照明裝置的方塊圖。請(qǐng)參閱圖1A，本發(fā)明的具有混合光源的照明裝置主要包括控制模組17、波形產(chǎn)生器16及數(shù)個(gè)照明模組126a-126c。其中，各照明模組126a-126c分別透過排線連接，并再以排線18與波形產(chǎn)生器16的連接座162連接；波形產(chǎn)生器16具有數(shù)個(gè)波形產(chǎn)生電路161a-161c，分別與控制模組17及連接座162電性連接，用于產(chǎn)生具有不同波形的驅(qū)動(dòng)電壓；控制模組17內(nèi)含預(yù)設(shè)的波形資料庫(kù)19，其中上述波形資料庫(kù)19內(nèi)對(duì)應(yīng)于不同型號(hào)的照明模組預(yù)設(shè)有數(shù)種波形資料(未顯示)，可根據(jù)對(duì)應(yīng)的照明模組126a-126c形式，控制波形產(chǎn)生器16的波形產(chǎn)生電路161a-161c，以波形產(chǎn)生器16提供照明模組126a-126c上的發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，用于栽培植物。
圖1B為本發(fā)明的植物栽培裝置較佳實(shí)施例的立體圖。請(qǐng)參閱圖1B，植物栽培裝置1被分隔成上、下二層(或更多層)空間，于每一層的頂面皆設(shè)置有數(shù)條滑軌11，且每一條滑軌11上安裝有數(shù)個(gè)燈具12，在燈具12下方則對(duì)應(yīng)放置有組培瓶2，組培瓶2內(nèi)則放置欲栽培的植物。在植物栽培裝置1的一側(cè)設(shè)置有定時(shí)器13、開關(guān)14、電源15、波形產(chǎn)生器16以及控制模組17，且為了簡(jiǎn)化圖示，圖1B僅顯示二組波形產(chǎn)生電路161a，161b。
如圖1B所示，電源15用于提供電力、經(jīng)波形產(chǎn)生器16的波形產(chǎn)生電路161a-161b、連接座162以及排線18(請(qǐng)參考圖1A)使設(shè)置于燈具12上的照明模組126a-126c為位于組培瓶2內(nèi)的植物照明。開關(guān)14用于控制電源15的開/關(guān)(ON/OFF)。定時(shí)器13用于顯示燈具12照明的時(shí)間。波形產(chǎn)生器16除了可調(diào)整電源輸出的電壓、電流、頻率、工作比(duty ratio)之外，還可依控制模組17的指令產(chǎn)生具有不同波形的驅(qū)動(dòng)電壓，由此控制燈具12的光量、光質(zhì)及對(duì)應(yīng)的照明工作比。
圖2為本發(fā)明的燈具的立體圖，圖3為本發(fā)明的燈具上的照明模組上視圖。請(qǐng)參閱圖2及圖3，本發(fā)明實(shí)施例的燈具12均可安裝照明模組126，在照明模組126上插置有排成一列列的不同類形的發(fā)光二極管121，122，發(fā)光二極管121，122可以是相互交錯(cuò)配置，或是可依據(jù)位置編號(hào)作不同的設(shè)置。例如實(shí)施例的圖3是以紅光發(fā)光二極管121及藍(lán)光發(fā)光二極管122相互交錯(cuò)配置，又紅光列的發(fā)光二極管121彼此間距較小，而藍(lán)光列的發(fā)光二極管122彼此間距較大，在此實(shí)施例中，強(qiáng)光型紅光的發(fā)光二極管121的數(shù)目約為藍(lán)光發(fā)光二極管122的二倍。又，各編號(hào)位置的發(fā)光二極管121，122分別與連接座127，128的特定腳位連接，并透過排線18與波形產(chǎn)生器16的波形產(chǎn)生電路161a，161b連接，以接受波形產(chǎn)生電路161a，161b所提供不同的電壓波形訊號(hào)，使照明模組126產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的光量、光質(zhì)及照明工作比。
圖4A-4E為本發(fā)明中波形產(chǎn)生電路可產(chǎn)生的波形圖。如圖4A-4E所示，本發(fā)明植物栽培裝置的波形產(chǎn)生電路所輸出的電源波形訊號(hào)可為脈波、方波、鋸齒波、弦波或?yàn)槠渌幸嬗谥参锷L(zhǎng)的波形訊號(hào)(圖4E)，且波形產(chǎn)生電路另可調(diào)整電源波形訊號(hào)的頻率、工作比、電壓、電流大小及不同電源波形間的觸發(fā)時(shí)間與同步效應(yīng)，以改變發(fā)光二極管所發(fā)出的光量、光質(zhì)及對(duì)應(yīng)的照明工作比。
又，本發(fā)明植物栽培裝置的各照明模組可適用各種波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，如紅外光、紅光、橙光、黃光、綠光、藍(lán)光、紫光以及紫外光等發(fā)光二極管，各個(gè)照明模組可根據(jù)不同的植物類別，適用不同數(shù)量、不同波長(zhǎng)不同的混合比例的發(fā)光二極管。
其次，在圖1B所示的本實(shí)施例中，控制模組17為單芯片微控制器，并在其中內(nèi)含預(yù)設(shè)的波形資料庫(kù)19，此上述波形資料庫(kù)19可由外界輸入，對(duì)于不同照明模組126a-126c可用不同的波形數(shù)據(jù)，以對(duì)應(yīng)不用使用狀況的需求。
再次，若本發(fā)明的控制模組為個(gè)人計(jì)算機(jī)，則通過一接口系統(tǒng)，如推薦標(biāo)準(zhǔn)RS-232(Recommended Standard 232，RS-232)等與波形產(chǎn)生器連接，就可以利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算功能，儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)不同植物、不同的照明模組的最佳波形訊號(hào)，使用者只要在計(jì)算機(jī)上依據(jù)不同的植物種類、各燈具上使用的照明明模塊，即可提供最佳的植物培養(yǎng)光源，且波形資料庫(kù)亦可隨時(shí)更新，以符合量產(chǎn)需要。
實(shí)施例2圖5A為本發(fā)明第二實(shí)施例具有混合光源的照明裝置的方塊圖。請(qǐng)參考圖5A，本發(fā)明的具有混合光源的照明裝置20主要包括微控制器22以及數(shù)個(gè)可替換的照明模組21a-21c，其中微控制器22包括控制電路221及波形產(chǎn)生電路223。其中各個(gè)照明模組21a:21c分別以不同的排列方式、不同類型的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管區(qū)分為不同型式的照明模組21a-21c，可提供不同需求的照明。波形產(chǎn)生電路223分別連接控制電路221以及照明模組21a-21c的其中之一，波形產(chǎn)生電路223可產(chǎn)生具有不同波形的驅(qū)動(dòng)電壓，且控制電路221中預(yù)先儲(chǔ)存波形資料庫(kù)222，上述波形資料庫(kù)222內(nèi)對(duì)應(yīng)于不同型號(hào)的照明模組21a-21c預(yù)設(shè)有數(shù)種波形數(shù)據(jù)，因此微控制器22的控制電路221可根據(jù)對(duì)應(yīng)照明模組21a-21c的形式，控制微控制器22內(nèi)的波形產(chǎn)生電路223，提供照明模組21a-21c上的發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，作為照明或是用于栽培植物。
圖5B為第二實(shí)施例具有混合光源的照明裝置的立體圖。本發(fā)明第二實(shí)施例具有混合光源的照明裝置20是將第一實(shí)施例的電源模塊、波形產(chǎn)生電路及控制模組整合在單一燈具25內(nèi)，如圖5B所示，照明裝置20的燈具25的內(nèi)具有電路板26，在電路板26上分別設(shè)置微控制器22、電源模塊23以及電連接器24，電連接器24可與外部的直流或是交流電源連接，而電源模塊23可將外界直流或是交流電源轉(zhuǎn)換為裝置所需的直流電源，以驅(qū)動(dòng)微控制器22及可替換的照明模組21a，其中微控制器22內(nèi)包括如圖5A所示的控制電路221及波形產(chǎn)生電路223，以產(chǎn)生具有不同波形的驅(qū)動(dòng)電壓。照明模組21a上具有間隔設(shè)置的發(fā)光二極管212，213，照明模組21a透過燈具25上滑槽251以可替換的方式設(shè)置于燈具25上，并透過照明模組21a背面的金屬接點(diǎn)211與燈具25上的彈片252接觸，而彈片252另與燈具25內(nèi)部的電路板26電性連接，有此接收微控制器22所提供的驅(qū)動(dòng)電壓，以供照明之用。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
符號(hào)說(shuō)明1植物栽培裝置2組培瓶
11滑軌 12燈具120盒體121-122發(fā)光二極管126照明模組127，128，162連接座13定時(shí)器 14開關(guān)15電源 16波形產(chǎn)生器161a-161c波形產(chǎn)生電路 17控制模組18排線 19波形資料庫(kù)20照明裝置 21a-21c照明模組211金屬接點(diǎn)212-213發(fā)光二極管22微控制器 221控制電路222波形資料庫(kù) 223波形產(chǎn)生電路23電源模塊 24電連接器25燈具 251滑槽252彈片26電路板t時(shí)間 v電壓
權(quán)利要求
1.一種具有混合光源的照明裝置，其特征在于包括至少一個(gè)滑軌；至少一個(gè)排線；至少一個(gè)燈具，以可拆卸方式設(shè)置于該滑軌上；數(shù)種照明模組，分別具有以不同排列方式所設(shè)置的數(shù)種類型的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管，其中任一個(gè)照明模組是以可替換的方式安裝于該燈具上；波形產(chǎn)生器，具有數(shù)個(gè)波形產(chǎn)生電路，透過該排線連接設(shè)置于上述燈具上的照明模組；可根據(jù)安裝于上述燈具上的照明模組的形式，控制波形產(chǎn)生器的波形產(chǎn)生電路，使波形產(chǎn)生器提供發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，以供照明之用的控制模組，其具有波形資料庫(kù)，其中該波形資料庫(kù)內(nèi)預(yù)設(shè)有數(shù)種波形數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于照明模組。
2.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紅外光的發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紅光的發(fā)光二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為橙光的發(fā)光二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為黃光的發(fā)光二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為綠光的發(fā)光二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為藍(lán)光的發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紫光的發(fā)光二極管。
9.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紫外光的發(fā)光二極管。
10.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的控制模組為微控制器。
11.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的控制模組為計(jì)算機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為脈波。
13.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為弦波。
14.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為方波。
15.如權(quán)利要求1所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為鋸齒波。
16.一種具有混合光源的照明裝置，其特征在于包括燈具；以可替換的方式設(shè)置于該燈具上的數(shù)個(gè)照明模組，其分別具有不同排列方式、不同類型的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管；波形產(chǎn)生電路，與該照明模組電性連接；以及根據(jù)安裝的照明模組的形式，控制波形產(chǎn)生電路，使波形產(chǎn)生電路提供給發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，以供照明之用并與上述波形產(chǎn)生電路電性連接的控制電路，其具有波形資料庫(kù)，波形資料庫(kù)內(nèi)對(duì)應(yīng)于照明模組預(yù)設(shè)有數(shù)種波形數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紅外光的發(fā)光二極管。
18.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紅光的發(fā)光二極管。
19.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為橙光的發(fā)光二極管。
20.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為黃光的發(fā)光二極管。
21.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為綠光的發(fā)光二極管。
22.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為藍(lán)光的發(fā)光二極管。
23.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紫光的發(fā)光二極管。
24.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管為紫外光的發(fā)光二極管。
25.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于還包括微控制器，且控制模組及波形產(chǎn)生電路是整合于該微控制器內(nèi)。
26.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為脈波。
27.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為弦波。
28.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為方波。
29.如權(quán)利要求16所述的具有混合光源的照明裝置，其特征在于所述的電源波形訊號(hào)為鋸齒波。
全文摘要
一種具有混合光源的照明裝置，包括至少一個(gè)滑軌及其上的至少一個(gè)燈具，各個(gè)燈具是以可拆卸方式設(shè)置于滑軌上；數(shù)種照明模組分別具有以不同排列方式所設(shè)置的數(shù)種類型的數(shù)個(gè)發(fā)光二極管，其中任一個(gè)照明模組是以可替換的方式安裝于燈具上；波形產(chǎn)生器具有數(shù)個(gè)波形產(chǎn)生電路，其透過排線連接設(shè)置于各燈具上的照明模組；控制模組內(nèi)含預(yù)設(shè)的波形資料庫(kù)，其中上述波形資料庫(kù)內(nèi)對(duì)應(yīng)于照明模組預(yù)設(shè)有數(shù)種波形資料，可根據(jù)安裝于燈具上對(duì)應(yīng)的照明模組形式，控制波形產(chǎn)生器的波形產(chǎn)生電路，以波形產(chǎn)生器提供照明模組上的發(fā)光二極管數(shù)種電源波形訊號(hào)，用于栽培植物。
文檔編號(hào)A01G9/20GK1729749SQ20041007019
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者李登華, 蔡鉅鋒, 方煒 申請(qǐng)人:秉津股份有限公司