一种养殖照明设备的透镜系统

1.本实用新型涉及植物照明技术领域，尤其涉及一种养殖照明设备的透镜系统。

背景技术：

2.现有的植物照明光源普遍使用的是led光源，但是建设一所人工光型植物工厂，其led光源的安装量非常大，将会造成能源的大量消耗。现有实验结果表明相较于led光源使用激光光源进行植物照明的效率有了巨大的提高，这就使得使用小功率激光器替代相当大量的led光源进行植物照明成为了可能。现有技术通常利用透镜来解决作为点光源的激光光源照射范围较小的缺陷，例如：
3215982371u公开了一种用于植物照明激光光源补光器，所述补光器主体的端部固定设置有透镜座，所述透镜座中固定设置有波纹板透镜。安装使用时，根据需求将该波纹板透镜安装在补光器中，激光通过波纹板透镜或波纹板组合透镜后，将点光源展宽为长条形或长方形照射面或平行四边形照射面。不同的形状的照射面能够应用于多种植物照明应用场景中，在植物生长过程中给予一定的补光刺激。将led光源替换成激光光源，能够大幅降低人工光型植物工厂能耗，降低运行成本，推动人工光型植物工厂的商业化应用与产业化推广。
4209949944u公开了一种植物照明装置，植物照明装置包括激光组件、光学透镜、控制模组及电源，激光组件包括多个激光器，多个激光器中的至少一个用于发射激光束，以形成目标激光束，且各激光器发射的激光束能够混合，光学透镜用于扩散目标激光束，控制模组与各激光器均电连接，电源与控制模组电连接。当激光组件工作时，控制模组能控制激光器的工作数量，以得到合适的目标激光束，目标激光束经过光学透镜后，得以扩散，从而能扩大照射范围，再加上激光具有方向性好、亮度高、能量损耗小的特点，因此，与传统的led照明相比，该植物照明装置的使用成本更低，适用性更高。控制模组还能控制目标激光束的亮度，以适用于不同的植物。
5.但是现有技术通常仅在透镜朝向激光组件的一侧配置多个珠点及纹理面，以简单地扩大激光组件的照明范围，然而，影响激光组件照明范围的因素还有很多，例如：透镜背向激光组件的一侧的配置方式、激光组件中多个激光器的出光角度和/或与透镜之间的相对位置、透镜与反射镜之间的相对位置关系、反射镜的设置角度等，不同因素所对应的配置方式能够很大程度地影响激光组件的照明范围，进而影响养殖区域中植物的受光情况。换言之，现有技术中带有透镜的植物照明装置泛用性过小，不能灵活地满足不同养殖区域的不同植物的不同光照需求，无法实现植物工厂的高效节能养殖。
6.此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种养殖照明设备的透镜系统，以解决上述技术问题。
8.本实用新型公开了一种养殖照明设备的透镜系统，其包括：以不直接接触的方式间隔设置的光照单元、透射单元和反射单元，透射单元配置有主体透镜层、入射透镜层和出射透镜层，光照单元配置有若干以不同的出光角度射向透射单元的激光组件，激光组件射出的光线从入射透镜层进入主体透镜层，并能够以光路方向被改变的方式从出射透镜层射出，进而射向反射单元，其中，入射透镜层和出射透镜层分别配置于主体透镜层的相对两侧，且入射透镜层和出射透镜层呈连续波纹状。
9.根据一种优选实施方式，光照单元至少配置有第一激光组件、第二激光组件和第三激光组件，其中，透镜系统在对养殖区域进行照明时，多个激光组件中的至少一个能够电连接至电源，以形成目标光束。
10.根据一种优选实施方式，光照单元的多个激光组件能够发射相同或不同颜的目标光束，其中，光照单元的多个激光组件与透射单元的相对位置及光照单元的多个激光组件的出光角度能够基于各激光组件发射的目标光束的颜而调整。
11.根据一种优选实施方式，透射单元能够以相同或不同的波纹延伸方向配置入射透镜层和出射透镜层，其中，入射透镜层和出射透镜层的连续波纹状呈周期性的起伏变化。
12.根据一种优选实施方式，入射透镜层和出射透镜层的波纹延伸方向与相应的连续波纹状结构在任一起伏周期内波幅最大值所在点的连线或波幅最小值所在点的连线并行，其中，入射透镜层和出射透镜层的波纹延伸方向之间设置有夹角。
13.根据一种优选实施方式，反射单元至少配置有反射镜层，其中，在反射镜层朝向出射透镜层的一侧涂覆有荧光粉层。
14.根据一种优选实施方式，反射镜层与荧光粉层之间通过连接层连接。
15.根据一种优选实施方式，光照单元与驱动单元的第一调节组件活动连接，其中，第一调节组件能够以改变光照单元的多个激光组件的出光角度和/或与透射单元之间的相对位置的方式带动相应激光组件运动。
16.根据一种优选实施方式，透射单元与驱动单元的第二调节组件活动连接，其中，透射单元在主体透镜层上开设有与第二调节组件结构匹配的安装孔。
17.根据一种优选实施方式，反射单元与驱动单元的第三调节组件活动连接，以通过第三调节组件改变反射单元的出光位置和/或出光方向。
18.本发明的有益技术效果为：
19.1、本实用新型的透镜系统包含有光源，以使得在光源与透镜的相互配合下能够满足不同养殖区域中不同种类和/或处在不同生长阶段的植物的光照需求，其中，作为光源的光照单元配置有多个激光组件，相比于传统的led照明，由于激光具有方向性好、亮度高、能量损耗小等优点使得本实用新型的光照单元的使用成本更低，适用性更高；
20.2、本实用新型的透射单元在主体透镜层的两侧分别设置有呈连续波纹状的入射透镜层和出射透镜层，以通过改变主体透镜层的厚度和/或入射透镜层和出射透镜层的波纹延伸方向之间夹角的大小来将点光源展宽为不同形状的照射面，从而应用于不同的养殖区域；
21.3、本实用新型的驱动单元通过不同调节组件与光照单元、透射单元和反射单元中的一个或多个活动连接，以使得驱动单元可以改变上述功能单元的空间状态，进而满足不同的光照需求。
附图说明
22.图1是本实用新型的透镜系统在一种优选实施方式中的简化整体结构示意图；
23.图2是本实用新型的透射单元在一种优选实施方式中的结构示意图；
24.图3是本实用新型的反射单元在一种优选实施方式中的结构示意图。
25.附图标记列表
26.10：光照单元；20：透射单元；30：反射单元；40：驱动单元；50：养殖区域；11：第一激光组件；12：第二激光组件；13：第三激光组件；21：主体透镜层；22：入射透镜层；23：出射透镜层；24：安装孔；31：反射镜层；32：荧光粉层；33：连接层；41：第一调节组件；42：第二调节组件；43：第三调节组件。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
28.图1是本实用新型的透镜系统在一种优选实施方式中的简化整体结构示意图；图2是本实用新型的透射单元20在一种优选实施方式中的结构示意图；图3是本实用新型的反射单元30在一种优选实施方式中的结构示意图。
29.本实用新型公开了一种养殖照明设备的透镜系统，养殖照明设备除了透镜系统外还可包括为养殖照明设备各用电装置提供电能的电源系统、为植物提供生长空间的养殖区域50等。由于为养殖区域50中的植物提供光照是基于光源与透镜的综合作用而实现的，因此，本实用新型将光源置入透镜系统中，以通过光源与透镜的更好地配合来实现对植物的照明。
30.透镜系统至少包括用于为栽种在养殖区域50的植物提供光线的光照单元10，光照单元10发出的光线可以经透射单元20和/或反射单元30的处理而改变光照的范围和/或角度。
31.优选地，光照单元10、透射单元20和反射单元30能够以不直接接触的方式间隔设置。
32.优选地，光照单元10配置有若干可发射激光光束的激光组件，其中，各激光组件的出光口可朝向透射单元20设置，以使得相应激光组件在与电源电连接时可以向透射单元20发射激光形式的目标光束。
33.优选地，光照单元10可设置有三个能够发射相同或不同颜的目标光束的激光组件，其分别为第一激光组件11、第二激光组件12和第三激光组件13。
34.优选地，光照单元10的多个激光组件可以发射红激光束、蓝激光束、绿激光束中的一种或多种。
35.进一步地，第一激光组件11可以发射波长为442～458nm的激光光束、第二激光组件12可以发射波长为652～668nm的激光光束和第三激光组件13可以发射波长为722～738nm的激光光束。
36.特别优选地，第一激光组件11发射的激光光束的波长可以是452nm，第二激光组件12发射的激光光束的波长可以是662nm，第一激光组件11发射的激光光束的波长可以是732nm。
37.优选地，第一激光组件11、第二激光组件12和第三激光组件13的出光口能够以不同的出光角度设置，以使得多个激光组件中的至少一个在与电源电连接时，均可以向透射单元20发射目标光束。
38.优选地，光照单元10的多个激光组件与透射单元20的相对位置可基于各激光组件发射的目标光束的颜或波长而调整。
39.优选地，光照单元10的多个激光组件的出光角度可基于各激光组件发射的目标光束的颜而调整。
40.进一步地，光照单元10的多个激光组件可与控制器电连接，以调节激光组件的工作数量。
41.优选地，透射单元20可包括主体透镜层21、入射透镜层22和出射透镜层23，其中，入射透镜层22和出射透镜层23分别配置于主体透镜层21的相对两侧。
42.进一步地，入射透镜层22和出射透镜层23可呈连续波纹状。
43.优选地，能够将点光源展宽为长条形、长方形照射面或平行四边形照射面的透射单元20能够以相同或不同的波纹延伸方向配置入射透镜层22和出射透镜层23。
44.入射透镜层22和出射透镜层23的连续波纹状呈周期性的起伏变化。
45.优选地，入射透镜层22和出射透镜层23的波纹延伸方向与相应的连续波纹状结构在任一起伏周期内波幅最大值所在点的连线或波幅最小值所在点的连线并行。
46.优选地，连续波纹状结构能够被配置为在任一起伏周期内经过所有波幅最大值所在点的直线与经过所有波幅最小值所在点的直线平行，且平行方向与波纹延伸方向并行。
47.进一步地，连续波纹状结构能够被配置为在所有起伏周期内波纹延伸方向相互平行，且波幅最大值均相等、波幅最小值均相等。
48.优选地，入射透镜层22和出射透镜层23的波纹延伸方向之间设置有夹角，其中，夹角限定在0～90
°
。
49.进一步地，夹角越大，照射面的四边形的夹角越大。
50.进一步地，主体透镜层21厚度越大，入射透镜层22和出射透镜层23之间的间距也越大，进而使得照射面的四边形的长宽比越大。
51.当使用入射透镜层22或出射透镜层23进行展宽时，射出的激光能够以光点往单一方向拉长的方式在照射面上形成长条形光斑。当使用入射透镜层22和出射透镜层23进行展宽，且夹角限定在90
°
时，射出的激光能够在照射面上形成长方形光斑。当使用入射透镜层22和出射透镜层23进行展宽，且夹角限定在0～90
°
的区域内的特定角度时，射出的激光能够在照射面上形成平行四边形光斑，且平行四边形的锐角与入射透镜层22和出射透镜层23的波纹延伸方向之间的夹角相同。
52.优选地，反射单元30至少配置有反射镜层31，其中，在反射镜层31朝向出射透镜层23的一侧涂覆有荧光粉层32，以通过接收不同激光组件发射的不同波长的激光光束，在按照一定比例混合后得到所需的光线。
53.优选地，反射镜层31可以是镜面铝板或棱镜。
54.进一步地，荧光粉层32可通过喷涂的方式涂覆在反射镜层31上，或通过具有粘性的连接层33实现与反射镜层31的连接，其中，连接层33可采用硅胶等物质。
55.优选地，透镜系统可配置有驱动单元40，以用于对光照单元10、透射单元20和反射单元30中的一个或多个进行运行状态的调节。
56.进一步地，驱动单元40调节光照单元10、透射单元20和/或反射单元30的运行状态主要是对其空间位置的调节，其中，空间位置可包括相对位置和相对角度。
57.优选地，驱动单元40可包括第一调节组件41、第二调节组件42和第三调节组件43中的一个或多个。
58.优选地，第一调节组件41可通过夹持件活动连接于光照单元10。
59.进一步地，第一调节组件41可配置有转轴，以改变光照单元10的多个激光组件的出光角度。
60.进一步地，第一调节组件41可配置有滑槽和通过滑块与滑槽活动连接的伸缩杆，以改变光照单元10的多个激光组件与透射单元20之间的相对位置，其中，滑块可在滑槽中可拆卸地固定，且伸缩杆能够沿长度方向伸长或缩短。
61.优选地，光照单元10的多个激光组件可配置于一个伸缩杆上或配置于不同的伸缩杆上。
62.优选地，第二调节组件42可活动连接于透射单元20，以调节透射单元20的空间位置。
63.透射单元20在主体透镜层21上开设有与第二调节组件42结构匹配的安装孔24。
64.优选地，第三调节组件43可活动连接于反射单元30，以通过第三调节组件43改变反射单元30的出光位置和/或出光方向。
65.本实用新型的电连接于多个激光组件的控制器是与现有技术相同的，例如，中国专利cn209949944u公开了一种植物照明装置，其设置的控制模组与各激光器均电连接，电源与控制模组电连接，当激光组件工作时，控制模组能控制激光器的工作数量，以得到合适的目标激光束。本实用新型可采用相同的控制器以调控光照单元10中各激光组件的启停状态，即本实用新型无意对控制器进行改进，不涉及方法或计算程序的改进。
66.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

技术特征：

1.一种养殖照明设备的透镜系统，其包括：以不直接接触的方式间隔设置的光照单元(10)、透射单元(20)和反射单元(30)，所述透射单元(20)配置有主体透镜层(21)、入射透镜层(22)和出射透镜层(23)，其特征在于，所述光照单元(10)配置有若干以不同的出光角度射向所述透射单元(20)的激光组件，所述激光组件射出的光线从所述入射透镜层(22)进入所述主体透镜层(21)，并能够以光路方向被改变的方式从所述出射透镜层(23)射出，进而射向所述反射单元(30)，其中，所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)分别配置于所述主体透镜层(21)的相对两侧，且所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)呈连续波纹状。2.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述光照单元(10)至少配置有第一激光组件(11)、第二激光组件(12)和第三激光组件(13)，其中，所述透镜系统在对养殖区域(50)进行照明时，多个激光组件中的至少一个能够电连接至电源，以形成目标光束。3.根据权利要求2所述的透镜系统，其特征在于，所述光照单元(10)的多个激光组件能够发射相同或不同颜的目标光束，其中，所述光照单元(10)的多个激光组件与所述透射单元(20)的相对位置及所述光照单元(10)的多个激光组件的出光角度能够基于各激光组件发射的目标光束的颜而调整。4.根据权利要求3所述的透镜系统，其特征在于，所述透射单元(20)能够以相同或不同的波纹延伸方向配置所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)，其中，所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)的连续波纹状呈周期性的起伏变化。5.根据权利要求4所述的透镜系统，其特征在于，所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)的波纹延伸方向与相应的连续波纹状结构在任一起伏周期内波幅最大值所在点的连线或波幅最小值所在点的连线并行，其中，所述入射透镜层(22)和所述出射透镜层(23)的波纹延伸方向之间设置有夹角。6.根据权利要求5所述的透镜系统，其特征在于，所述反射单元(30)至少配置有反射镜层(31)，其中，在所述反射镜层(31)朝向所述出射透镜层(23)的一侧涂覆有荧光粉层(32)。7.根据权利要求6所述的透镜系统，其特征在于，所述反射镜层(31)与所述荧光粉层(32)之间通过连接层(33)连接。8.根据权利要求7所述的透镜系统，其特征在于，所述光照单元(10)与驱动单元(40)的第一调节组件(41)活动连接，其中，所述第一调节组件(41)能够以改变所述光照单元(10)的多个激光组件的出光角度和/或与所述透射单元(20)之间的相对位置的方式带动相应激光组件运动。9.根据权利要求8所述的透镜系统，其特征在于，所述透射单元(20)与所述驱动单元(40)的第二调节组件(42)活动连接，其中，所述透射单元(20)在所述主体透镜层(21)上开设有与所述第二调节组件(42)结构匹配的安装孔(24)。10.根据权利要求9所述的透镜系统，其特征在于，所述反射单元(30)与所述驱动单元(40)的第三调节组件(43)活动连接，以通过所述第三调节组件(43)改变所述反射单元(30)的出光位置和/或出光方向。

技术总结

本实用新型涉及一种养殖照明设备的透镜系统，其包括以不直接接触的方式间隔设置的光照单元、透射单元和反射单元，透射单元配置有主体透镜层、入射透镜层和出射透镜层，光照单元配置有若干以不同的出光角度射向透射单元的激光组件，激光组件射出的光线从入射透镜层进入主体透镜层，并能够以光路方向被改变的方式从出射透镜层射出，进而射向反射单元，其中，入射透镜层和出射透镜层分别配置于主体透镜层的相对两侧，且入射透镜层和出射透镜层呈连续波纹状。续波纹状。续波纹状。