CN204201522U - 基于led光源的植物照明控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的实施例揭示一种基于LED光源的植物照明控制系统，可提供一适于植物生长的照明条件，该植物照明控制系统包含有：一灯具，包含有：一第一LED模块；及一第二LED模块，其中该第一LED模块与第二LED模块所发射的光谱不同；以及一控制模块，依据该照明条件以控制该第一LED模块以及一第二LED模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种植物照明控制系统。
背景技术
太阳光是植物生长的重要元素之一。随着科技的发展，人造光源已可全面或部分取代太阳光提供植物生长所需的光线。用于植物成长的常见人造光源包含白炽灯、萤光灯、或高压灯等。
传统植物灯的照明光谱通常是固定用来照明特定的植物。如此，针对需要不同照明波长的植物，就必须使用不同的植物灯。
此外，适合特定植物的照明光谱，可能随着农业科技的进步，而有所改变。一旦新科技提供更适合特定植物栽培的照明光谱，采用旧照明光谱的植物灯便可能因较不适用于特定植物的生长而遭到弃置，这可能是个相当的浪费。
实用新型内容
本实用新型的实施例揭示一种基于LED光源的植物照明控制系统。一种植物照明控制系统，可提供一适于植物生长的照明条件，该植物照明控制系统包含有：一灯具包含有一第一LED模块；一第二LED模块，其中该第一LED模块与第二LED模块所发射的光谱不同；以及一控制模块，依据该照明条件以控制该第一LED模块以及一第二LED模块。
附图说明
图1显示依据本实用新型而实施的植物照明控制系统。
图2举例显示一LED植物灯。
图3举例显示依据本实用新型而实施的一LED灯板。
图4A显示一智能手机，其具有数个手机应用程序。
图4B举例显示一智能手机通过无线网络设定一LED植物灯时，所出现的画面。
图5举例显示依据本实用新型而实施的另一LED灯板。
【符号说明】
10 植物照明控制系统
12 便携式单元
14、14a、14b、14c LED植物灯
16 云端服务器
22 光传感器
24 存储器
26 无线通信模块
28a～28e 驱动器
30 电源模块
32 时钟产生器
34 控制器
36a～36e LED模块
38 LED灯板
39 插头
40 红光LED模块
42 冷白光LED模块
44 蓝光LED模块
46 UV LED模块
48 暖白光LED模块
50 光传感器
52 控制模块
54 触控屏幕
56 智能手机
58 图标
60a、60b以及60c 植物
80 LED灯板
82 综合LED模块
84 红光LED
86 蓝光LED
88 UV光LED
90 暖白光LED
92 冷白光LED
VAC-MAIN交流市电
具体实施方式
图1显示依据本实用新型而实施的植物照明控制系统。植物照明控制系统10包含有一便携式单元12以及数个光谱可调的LED植物灯14a、14b、14c。在一实施例中，便携式单元12可以连接到互联网，由云端服务器16抓取并记录植物照明条件。图1以三个LED植物灯作为例子，但本实用新型不限于此。在其他实施例中，LED植物灯可以只有一个，或是有数十个。如图1所示，LED植物灯14a、14b、14c受市电所供电，可以对植物提供照明。便携式单元12可以用有线(例如：电力线通信(Power Line Communication；PLC))或是无线的方式(例如：Wifi、Bluetooth、Zigbee等)，与LED植物灯14a、14b、14c相互通信，且依据便携式单元12中所记录的植物照明条件(例如：发光强度或光谱)，来使LED植物灯14a、14b、14c发射出所记录的植物照明条件。
图2举例显示一LED植物灯14，其包含有光传感器22、存储器24、无线通信模块26、驱动器28a～28e、电源模块30、时钟产生器32、控制器34、以及LED模块36a～36e。
电源模块30可以电连接到一交流市电VAC-MAIN，用来提供适当的电源，供电给LED植物灯14中的电路。举例来说，电源模块30提供5V电源给控制器34，12V电源给无线通信模块26，但提供40V电源给LED模块36a～36e。
无线通信模块26可以是一无线收发器，用来提供LED植物灯14与便携式单元12之间的通信通道。无线通信模块26的通信协议，举例来说，可以是无线局域网络(WIFI)、Zigbee、蓝牙(Bluetooth)、或NFC(Near FieldCommunication)。
控制器34可以依据从无线通信模块26所收到的指令与参数，在存储器24记忆了一控制条件(例如：植物照明条件)，举例来说，控制条件是以一查找表(lookup table)的形式，记录在存储器24中。控制器34可以依据控制条件，分别控制驱动电路28a～28e。
驱动电路28a～28e分别控制LED模块36a～36e的发光强度，而LED模块36a～36e所发射的光谱可为相同或不相同。在图2的例子中，LED模块36a～36e可分别提供紫外或近紫外光(ultraviolet、UV)、暖白光、冷白光、蓝光、以及红光。这里所谓的紫外或近紫外光是指其光谱中的波长峰值大约位于350nm～410nm；蓝光是指其光谱中的波长峰值大约位于430nm～460nm；红光是指其光谱中的波长峰值大约位于600nm～900nm或650nm～750nm。暖白光的色温大约落于2200～3500K之间，而冷白光的色温大约是落在5000～6700K之间。在一实施例中，一驱动电路以脉冲宽度调制(pulse-widthmodulation，PWM)模式，驱动一LED模块。PWM模式下，LED模块发光时驱动电流固定，而PWM模式控制LED模块的发光时间与不发光时间之间的比例(例如：在400μs的一周期中，200μs为发光时间，200μs为不发光时间)，来达到调整LED模块的有效发光亮度的目的。在另一实施例中，一驱动电路以线性方式，控制流经一LED模块的电流。线性控制方式，表示LED模块的发光强度跟驱动LED模块的电流，彼此为一线性关系。因为LED模块彼此发射的光谱不相同，因此只要适当地控制个别LED模块的发光强度，其组合所产生的光谱，可达到植物所需的生长条件。须注意的是，发光强度是指LED模块所发出的光量子强度(Quantum，单位为μmol m-2s-1)。在一实施例中，LED模块所发出的发光强度介于50～500μmol m-2s-1。
光传感器22可以用来监测LED植物灯14所在环境的光线。举例来说，光传感器22可以感知目前LED植物灯14被外界太阳光照的程度，然后提供一检测结果给控制器34。进一步地，控制器34可根据检测结果以调整LED模块36a～36e的发光强度，以供给植物一稳定的环境，亦即植物所需的光谱、强度能维持在一大约的预设值。详细的举例说明可参考后续描述。
时钟产生器32可以提供控制器34时间讯息。举例来说，时钟产生器32可以使控制器34得知当下为一天中的几点几分。如此，控制器34可根据时钟产生器32以调控LED植物灯14的开关时间。详细的举例说明也可参考后续描述。
图3举例显示依据本实用新型而实施的一LED灯板或灯具38，其可作为一LED植物灯，可以通过插头39，由交流市电所供电。LED灯板38有八个红光LED模块40、四个蓝光LED模块44、一个UV LED模块46、一个冷白光LED模块42、一个暖白光LED模块48。因此，LED灯板38可发出一紫外光、一蓝光、一红光、一暖白光、以及一冷白光。选择性地，LED灯板38可不包含UV LED模块46。或者，LED灯板38包含上述至少三种不同的LED模块以发出至少三种光选自一群组包括：一紫外光、一蓝光、一红光、一暖白光、以及一冷白光。在此例子中，每个LED模块中有四个相同颜色的LED。举例来说，每个红光LED模块40具有四个红光LED、每个冷白光LED模块42具有四个冷白光LED。LED灯板38还有控制模块52以及两个光传感器50。举例来说，控制模块52容纳有图2中的存储器24、控制器34、时钟产生器32、无线通信模块26等。图4A显示一智能手机56，其可作为一便携式单元。智能手机56有一触控屏幕54，其可以显示一些图形，来做为一图形化人机接口。智能手机56可以有互联网连接器，用来连接至互联网；并且，智能手机56有存储器，可以记忆可用以控制图3中的LED灯板38的应用软件与相关的信息，或是记忆图2的LED植物灯14的应用软件与相关的信息。举例来说，智能手机56的操作系统为安卓(android)，且存有与图2的LED植物灯14相容的手机应用程序(App)，如同图4A中的图标58所示。举例来说，操作图标58的App时，智能手机56可以连接到互联网，下载并记录由厂商、研究单位或个人所提供的各样植物照明条件。图4B举例显示智能手机56通过无线网络设定LED植物灯14时，所出现的画面，其中显示植物60a、60b以及60c。举例来说，当使用者通过触控屏幕54选择植物60c时，智能手机56便依据植物60c的照明条件，传送一信号给LED植物灯14以使LED模块36a～36e发射出植物60c所需的照明条件。举例来说，照明条件可包含有LED模块36a～36e的自动开关时间、发光强度、光场、色温、或光谱。在一个实施例中，LED植物灯14的开启时间与关闭时间分别设定为早上6点与晚上7点。LED模块36a～36e可同时全部发光或者只有部分的模块发光，例如暖白光LED模块36b的发光强度为5个单位，其余LED模块的发光强度为0个单位；红光LED模块36e的发光强度为9个单位，蓝光LED模块36d的发光强度为1个单位，其余LED模块的发光强度为0个单位。
在一实施例中，当使用者通过触控屏幕54选择一植物的幼苗期后，智能手机56依据所记录的相对应的一植物照明条件，以使冷白光LED模块36c在一特定的时间内发出适合植物成长条件的光线。例如，适合植物幼苗期生长的光线的色温约为5000K～6500K的白光光谱且具有50～400μmol m-2s-1的发光强度。当使用者通过触控屏幕54选择一植物的成长期后，智能手机56依据所记录的相对应的一植物照明条件，以使红光LED模块36e及蓝光LED模块36d在一特定的时间内发出适合植物成长条件的光线。例如，偏红光加蓝色的光谱且具有50～400μmol m-2s-1的发光强度。
个别LED模块的发光强度，可以随着光传感器22的检测结果，而做改变。举例来说，当光传感器22检测到太阳光很强或很弱时，控制器34依据光传感器22的检测结果来改变一个或是多个LED模块的发光强度或光谱。如此，可以大约地稳定给予植物的照明条件。
图5举例显示依据本实用新型而实施的另一LED灯板80，其可做为一LED植物灯。LED灯板80有八个综合LED模块82，每一综合LED模块82包含有五种不同的LED。因此，每一LED模块82至少可发出一紫外光、一蓝光、一红光、一暖白光、以及一冷白光。如同图5所举例的，每个LED模块82有八个红光LED 84、三个蓝光LED 86、一个UV光LED 88、一个暖白光LED 90、以及一个冷白光LED 92。在一实施例中，一或多个LED模块82可不包含UV光LED88。或者，一或多个LED模块82可包含至少三种不同的LED以发出至少三种光，此三种光可以选自紫外光、蓝光、红光、暖白光、以及冷白光之中。控制模块52设置于LED灯板80的中央位置附近，而光传感器50位于控制模块52的两旁。控制模块52可以控制每个LED模块82中，个别LED的发光强度，使LED灯板80产生所预定的总发光强度与光谱。
依据本实用新型而实施的LED照明控制系统，可以有以下的优点：
1.可以依据当下所需要照明的植物，来设定LED植物灯的照明条件，提供适当的照明光谱。因此，只要一种LED植物灯就可以应付多种植物的使用。
2.最新的植物照明条件，可以由LED植物灯厂商提供于云端服务器，而使用者可以很方便地通过云端服务器而获得，并更新植物灯的照明条件。因此，使用者可以迅速地让LED植物灯操作于最适切的状态。
3.依据光传感器所提供的检测结果，LED植物灯可以自动调整，以使植物照明的发光强度或光谱大致稳持在一定值。
尽管在本实用新型中，手机为控制LED植物灯的一个相当便利的装置，但本实用新型并不限于此。本实用新型的一些其他实施例，可以采用平板计算机、遥控器、笔记型计算机、或是桌上计算机，通过有线或是无线的方式，来控制一个或数个LED植物灯，一样也可能可以达到上述LED照明控制系统的优点。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，凡依本实用新型权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种植物照明控制系统，可提供适于植物生长的照明条件，其特征在于，该植物照明控制系统包含有：
灯具，包含有：
第一LED模块；及
第二LED模块，其中该第一LED模块与第二LED模块所发射的光谱不同；以及
控制模块，依据该照明条件以控制该第一LED模块以及第二LED模块。
2.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，还包含控制单元，用以存储该照明条件。
3.如权利要求2所述的植物照明控制系统，其特征在于，该控制单元包含有：
互联网连接器，用以连接至互联网；
存储器，用以记忆应用软件；以及
图形化人机接口，提供该控制单元使用者接口；
其中，该控制单元通过该互联网连接器，取得并存储该照明条件。
4.如权利要求2所述的植物照明控制系统，其特征在于，该灯具还包含无线通信模块，用以与该控制单元互相通信。
5.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该控制模块包含有：
光传感器，用以监测该灯具所在的环境的光线；
其中，该控制模块依据该光传感器的检测结果以及该照明条件，控制该第一LED模块与该第二LED模块。
6.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该控制模块控制该第一LED模块以及该第二LED模块的发光强度以及发光时间。
7.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该灯具还包含电源模块，电连接至市电，用以供电给该控制模块、该第一LED模块以及该第二LED模块。
8.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该灯具可发出紫外光、蓝光、红光、暖白光、以及冷白光中至少其中三个。
9.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该灯具还包含有：
第一驱动电路以及第二驱动电路，受控于该控制模块；
其中，该第一驱动电路与该第二驱动电路以脉冲宽度调制模式，分别驱动该第一LED模块以及该第二LED模块。
10.如权利要求1所述的植物照明控制系统，其特征在于，该灯具还包含有：
第一驱动电路以及第二驱动电路，受控于该控制模块；
其中，该第一驱动电路与该第二驱动电路以线性方式，分别控制流经该第一LED模块以及该第二LED模块的电流。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20150311 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |