一種帶有水冷式led光源模塊的培育架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能農業裝備領域，具體涉及一種帶有水冷式LED光源模塊的培育架。
【背景技術】
[0002]在全封閉的植物工廠中，電費是生產的主要成本所在。舊時的植物補光常采用高壓鈉燈或熒光燈等，存在能耗高、光譜與植物需求相差大的缺陷，很難保證設施作物的高效生產的需求。而且這些光源在工作時產生大量的熱，若距離植物過近會使其“燙傷”。被稱作第四代光源的LED是一種固態光源，具有體積小、重量輕、節能環保、長壽命、光譜展寬小等優點，較傳統光源具有無法比擬的優勢，是替代傳統光源進行高效補光的理想光源。更為重要的是，LED光源為冷光源，工作時隨光輻射出的熱較少，可貼近植物葉片表面照射，減少了照射距離，提高了光照效率。
[0003]但是LED作為一種電光轉換器件，其轉換效率僅有30%左右。其余的能量均以熱能的方式釋放。當LED芯片的結溫過高時，會出現波長漂移、壽命縮短等問題，因此有必要對LED光源配備散熱措施。傳統的LED植物燈采用的散熱技術，大多在LED背后安裝散熱器，利用空氣自然對流或風扇強制對流使熱散發到環境中。但植物工廠是一個密閉的恒溫環境，大量的LED必將導致室內溫度提升，因此需要使用冷風機等制冷手段才能使環境溫度符合需求，而這些制冷手段也將使植物工廠的整體耗能大大提高。
【發明內容】
[0004]本發明為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種適用于植物工廠的帶有水冷式LED光源模塊的培育架。
[0005]本發明采用如下技術方案:
[0006]—種帶有水冷式LED光源模塊的培育架，包括培育架本體、水冷散熱模塊及多個LED光源模塊，所述LED光源模塊為可拆卸結構；
[0007]所述培育架本體包括多層結構，所述每層結構均包括支架及隔板，所述多個LED光源設置在每層的頂部；
[0008]所述水冷散熱模塊包括進、出水口及水流管道，所述水流管道設置在每層的支架及隔板上，所述進水口設置在支架的頂端，出水口設在支架的底端；
[0009]所述LED光源模塊具體為兩端封閉的方形空心鋁管，方形空心鋁管的底面設置多個LED芯片，頂面的兩端設置與水流管道連接的通孔作為LED光源模塊的進出水口。
[0010]所述通孔為方形或圓形，所述通孔四周設置強永磁鐵與培育架連接。
[0011]所述方形空心鋁管的左側面設置用于與電源連接的電路接口，所述方形空心鋁管底面的內側設置導熱微溝槽。
[0012]優選地，還包括水流控制系統，所述水流控制系統設置在出水口的前端。
[0013]優選地，還包括用于與LED光源模塊通孔配合的培育架端接口，所述培育架端接口設置水流管道上。
[0014]所述水流控制系統還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在水流管道上。
[0015]所述水冷散熱模塊的出水口與室外的換熱器連接。
[0016]所述培育架端接口設置橡膠防水墊圈及強永磁鐵，該強永磁鐵的極性與LED光源模塊的強永磁鐵極性配合。
[0017]本發明的有益效果:
[0018](1)本發明采用集成化、模塊化設計，散熱系統一部分與培育架集成，另一部分與LED光源模塊集成。能有效減少制造與安裝維修成本，更有益于大規模應用。并且可以根據實際植物的需要更換不同光譜組成、不同光量子通量的LED光源模塊，相較于現有的固定結構有更大的靈活性。
[0019](2)本發明采用水冷散熱方式，將LED散發出的熱能通過水或其它液態介質運輸到室外后通過換熱器散發到大氣中，將能在保證LED散熱符合要求的同時避免室內環境溫度升高。從而減少室內制冷系統的能耗，更有利于成本的降低。
[0020](3)本發明散熱系統可根據培育架水流出口的水溫調整水流速度。溫度過高時增大流速，溫度較低時減速，以自動適配不同發熱功率不同數量的LED光源模塊，且能在保證散熱效果的前提下使水栗能耗降到最低。
[0021](4)本發明所使用的LED屬于冷光源，能以相對于熒光燈更近的距離照射植物，同時由于LED發出的熱被水冷系統運輸到室外，大大改善熱堆積現象，因此可以加大排布密度，從而實現更大的種植密度。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的結構示意圖；
[0023]圖2是本發明的LED光源模塊的左上側視圖；
[0024]圖3是本發明的LED光源模塊的右上側視圖；
[0025]圖4是本發明的培育架端接口；
[0026]圖5是本發明的培育架端接口與LED光源模塊的配合圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0028]實施例
[0029]如圖1-圖5所示，一種帶有水冷式LED光源模塊的培育架，該培育架集成部分散熱系統與供電系統，散熱系統的另一部分集成在光源模塊中。培育架的水冷管道與室外換熱器相連，使得LED所發出的熱能傳遞到室外，在保證LED散熱條件的前提下避免室內溫度升高的問題。
[0030]具體包括培育架本體、水冷散熱模塊及多個LED光源模塊，所述LED光源模塊為可拆卸結構，并集成有部分水冷散熱系統，通過磁力與培育架連接，達到便于更換不同光譜、光量子通量的LED光源模塊的目的。
[0031]所述培育架本體包括多層結構，所述每層結構均包括支架1及隔板2，所述多個LED光源模塊3設置在每層的頂部，光源模塊中的LED發光面朝下，使LED光源發出的光可以照向植物;如圖1所示，其中一層結構中，包括隔板及支架。
[0032]所述水冷散熱模塊包括進、出水口12、13及水流管道14、水流控制系統15、LED光源模塊3內部的管道及培育架端接口 5構成，
[0033]進水口12設置在培育架上方即支架的頂端，出水口 13設置在培育架下方即支架的底端。工作時水流以進水口壓力以及自身重力為動力自上而下流動且流經LED光源模塊3。水流控制系統15設置在出水口之前，通過溫度傳感器收集流過的水溫，經計算后利用電控水流控制閥控制水流速，以達到控制LED光源溫度的目的。
[0034]如圖2、3所示，所述LED光源模塊為兩端封閉的方形空心鋁管，所述鋁管的外側底面涂敷絕緣層、電路層、保護層等膜層6并安裝所需的多個LED芯片7，外側底面的一端即鋁管的左側面安裝電路接口 8連接培育架電路及LED光源模塊電路，所述鋁管的兩端設置與水流管道連接的通孔作為LED光源模塊的進出水口，通孔周圍設置四塊強永磁鐵10用于培育架的配合，鋁管的底面內側面設置微溝槽11用于增大固液接觸界面，提高換熱系數。所述通孔9和四塊強永磁鐵10構成光源端接口 4。
[0035]如圖4及圖5所示，所述培育架端接口5設置在水流管道14上，培育架端接口為兩個，培育架端接口的通口形狀為方形，外端為方形平臺，接口四周設置有凸起的橡膠防水墊圈16及強永磁鐵，該磁鐵的極性與光源端接口的磁性向匹配。
[0036]供電系統集成在培育架支架1中，在一邊的培育架端接口5附近留有連接線用于連接LED光源模塊，同時也為水冷系統提供電能。附圖中尚未畫出。
[0037]安裝時，需要在植物工廠天花板設置給水管道，流經水流開關后接入培育架進水口 12。植物工廠地板應設置排水管，與培育架出水口 13連接。給水管與排水管在室外連接換熱器兩端以及水栗、蓄水池形成水回路。植物工廠的電力系統與培育架的供電系統連接。如圖5所示，安裝LED光源模塊3時只需要將光源端接口 4與培育架端接口 5靠近，便可依靠磁力實現連接。再將培育架供電系統的預留連接線與光源模塊的電路接口 8連接即可。
[0038]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種帶有水冷式LED光源模塊的培育架，其特征在于，包括培育架本體、水冷散熱模塊及多個LED光源模塊，所述LED光源模塊為可拆卸結構； 所述培育架本體包括多層結構，所述每層結構均包括支架及隔板，所述多個LED光源設置在每層的頂部； 所述水冷散熱模塊包括進、出水口及水流管道，所述水流管道設置在每層的支架及隔板上，所述進水口設置在支架的頂端，出水口設在支架的底端； 所述LED光源模塊具體為兩端封閉的方形空心鋁管，方形空心鋁管的底面設置多個LED芯片，頂面的兩端設置與水流管道連接的通孔作為LED光源模塊的進出水口。2.根據權利要求1所述的培育架，其特征在于，所述通孔為方形或圓形，所述通孔四周設置強永磁鐵與培育架連接。3.根據權利要求1所述的培育架，其特征在于，所述方形空心鋁管的左側面設置用于與電源連接的電路接口，所述方形空心鋁管底面的內側設置導熱微溝槽。4.根據權利要求1所述的培育架，其特征在于，還包括水流控制系統，所述水流控制系統設置在出水口的前端。5.根據權利要求1所述的培育架，其特征在于，還包括用于與LED光源模塊通孔配合的培育架端接口，所述培育架端接口設置水流管道上。6.根據權利要求4所述的培育架，其特征在于，所述水流控制系統還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在水流管道上。7.根據權利要求1所述的培育架，其特征在于，所述水冷散熱模塊的出水口與室外的換熱器連接。8.根據權利要求5所述的培育架，其特征在于，所述培育架端接口設置橡膠防水墊圈及強永磁鐵，該強永磁鐵的極性與LED光源模塊的強永磁鐵極性配合。
【專利摘要】本發明公開了一種帶有水冷式LED光源模塊的培育架，包括培育架本體、水冷散熱模塊及多個LED光源模塊，所述LED光源模塊為可拆卸結構；所述培育架本體包括多層結構，每層結構均包括支架及隔板，所述多個LED光源設置在每層的頂部；水冷散熱模塊包括進、出水口及水流管道，所述水流管道設置在每層的支架及隔板上，所述進水口設置在支架的頂端，出水口設在支架的底端；所述LED光源模塊具體為兩端封閉的方形空心鋁管，方形空心鋁管的底面設置多個LED芯片，頂面的兩端設置與水流管道連接的通孔作為LED光源模塊的進出水口。本發明將能有效減少制造與安裝更換成本，更有益于大規模應用。
【IPC分類】A01G7/04, F21V33/00, A01G9/02, F21V29/56, F21Y115/10
【公開號】CN105453933
【申請號】CN201510940930
【發明人】文尚勝, 陳浩偉, 符民, 馬丙戌, 吳玉香
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月15日