一种远距离激光光照补光设备及照明基站的制作方法

1.本发明涉及植物生长促进技术领域，尤其涉及一种远距离激光光照补光设备及照明基站。


背景技术：

2.大部分地区的农作物、大棚内的植物花卉、畜牧业的家禽家畜养殖和渔业养殖，都需要光照。光照不仅是农业中植物生长的必要条件，也是畜牧业、渔业等行业动物健康生长的必要条件。然而，受限于山区、高纬度、大棚或长时间阴雨环境的影响，有大部分地区的光照时间并不充足，对农业、畜牧业和渔业等行业的育种、茎叶生长、催花、果实染色、口感改善、动物生长发育都有严重的限制。因此，利用现代的光电手段，对相应农林牧副渔业产品进行光照补足，不仅可以做到无化肥或者农药污染，而且有着显著的改善生长和培育新品种的效果。
3.当前现有的农业补光设备，大多数依赖于led的直接照射，照射范围近，在大面积光照补足的应用场景中，需要密集部署和相应配套的电学设施，不仅能耗高，而且植物对光照的利用效率低，部署所需成本高，并且受到环境的限制，在高温高湿或者无法做到防水防雨的环境中难以应用。
4.因此，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种远距离激光光照补光设备及照明基站，旨在解决现有技术中的农业补光设备主要依赖于led的直接照射，照射范围近，能耗高，且植物对光照的利用效率低，容易受到环境的限制等问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供一种远距离激光光照补光设备，其中，所述激光光照补光设备包括：
8.激光光源，所述激光光源包括至少一个激光器；
9.整形光路，所述整形光路与所述激光光源连接，用于将所述激光光源发出的光进行整形与合束处理；
10.光缆，所述光缆与所述整形光路连接，用于将光延伸至指定位置；
11.照明组件，所述照明组件与所述光缆连接，用于对被照射物体进行照明。
12.在一种实现方式中，所述激光光源为紫外光源和/或农业所需波段的照明光源，所述紫外光源用于杀灭病菌，所述农业所需波段的照明光源用于相应的农产品补光和照明。
13.在一种实现方式中，所述激光器为相同波长光源或者不同波长光源所对应的激光器。
14.在一种实现方式中，所述整形光路中包括至少一个整形透镜，所述整形透镜与所述激光器连接，用于对所述激光光源所发出的光进行整形与合束处理。
15.在一种实现方式中，所述光缆包括至少一个导出光纤，所述导出光纤的两端分别与所述透镜和所述照明组件连接。
16.在一种实现方式中，所述导出光纤的长度均不相同。
17.在一种实现方式中，当所述光缆由多个所述导出光纤组成时，所述光缆内的每一个所述导出光纤分别与不同形式的照明组件连接。
18.在一种实现方式中，所述照明组件包括：定向式照明组件、漫反射式照明组件以及光纤式照明组件。
19.第二方面，本发明实施例还提供一种照明基站，其中，所述照明基站包括如上述方案任一项所述的远距离激光光照补光设备。
20.在一种实现方式中，所述照明基站还包括电源，所述电源与所述激光光源连接。
21.有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种远距离激光光照补光设备，包括：激光光源、整形光路、光缆以及照明组件。所述激光光源包括多个激光器；所述整形光路与所述激光光源连接，用于将所述激光光源发出的光进行整形与合束处理；所述光缆与所述整形光路连接，用于将光延伸至指定位置；所述照明组件与所述光缆连接，用于对被照射物体进行照明。本发明使用激光光源作为照明光源，使得被照射物体的能量利用率高且能耗低。并且，本发明中的激光光源与照明组件之间设置有光缆，使得激光光源与照明组件分别位于不同的位置，提升照明组件部署的灵活性，即便是高温高湿、水下应用等场景也可以进行照明组件的部署，提高了本发明的适用性，且有利于实现远距离补光。此外，本发明中的激光光源可集中部署，避免大面积的线缆部署成本。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的远距离激光光照补光设备的第一实施例的示意图。
23.图2为本发明实施例提供的远距离激光光照补光设备的第二实施例的示意图。
24.图3为本发明实施例提供的远距离激光光照补光设备的第三实施例的示意图。
25.图4为本发明实施例提供的远距离激光光照补光设备的第四实施例的示意图。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.由于现有的农业补光设备大多数依赖于led的直接照射，led的发光多为自发辐射或者荧光粉吸收紫外光泵浦后激发的相应颜色，具有光谱比较宽的特点。然而农业中应用的光照，往往只需要特定光谱内的能量，对于led直接照射而言，大部分能量无法被农副产品直接利用，只有一少部分可以进入生物体内参与生物活动的反应，因而能量利用率比较低，能耗较高。此外，led的光没有特定的方向性，光斑弥散大，被照射物的距离越远，受到的照射能量就越低，只能用在近距离的光照补足应用中。因而在大面积耕种的农田，需要密集的部署led灯珠，这不仅需要相应的布置密集的配电设施，成本较高，而且在高温潮湿或者水下应用的时候，受限于短路等因素无法正常工作。
28.为此，本实施例提供一种远距离激光光照补光设备，包括：激光光源、整形光路、光
缆以及照明组件。所述激光光源包括至少一个激光器；所述整形光路与所述激光光源连接，用于将所述激光光源发出的光进行整形与合束处理；所述光缆与所述整形光路连接，用于将光延伸至指定位置；所述照明组件与所述光缆连接，用于对被照射物体进行照明。本发明使用激光光源作为照明光源，使得被照射物体的能量利用率高且能耗低。并且，本发明中的激光光源与照明组件之间设置有光缆，使得激光光源与照明组件分别位于不同的位置，提升照明组件部署的灵活性，即便是高温高湿、水下应用等场景也可以进行照明组件的部署，提高了本发明的适用性，且有利于实现远距离补光。此外，本发明中的激光光源可集中部署，避免大面积的线缆部署成本。
29.本实施例的激光光源设置在整个设备的前端，负责提供所有光照能量的供应。并且，本实施例使用激光光源替代led实现对被照射物体的照明，激光光源具有能量利用率高、能耗低的特点。激光光源可设置为多个相同波长光源或者不同波长光源的激光器，每一个激光器都可以单独发光，这样有利于部署激光光源，便于满足被照射物体对某个特定波段的光照需求。整形光路用于连接所述激光光源与光缆，整形光路将所述激光光源所发出的光进行整形以及合束处理，然后汇聚至所述光缆中输出。光缆用于将所述整形光路中耦合进入的照明光导出至指定位置，比如被照射物体与激光光源之间相隔较远，通过该光缆就可以将照明光延伸至被照射物体的附近。在本实施例中，光缆由若干导出光纤组成，导出光纤具有插入损耗低、传输损耗低的优点，因此激光光源发出的照明光经过导出光纤的传输达到照明组件，整个过程只会对照明光的能量造成较小的损耗，保证了照明光的能量。此外，现有的普通光纤只能用于对光进行传输，而本实施例中导出光纤不但可以实现对光的传输，还可以在传输的过程中发光，这样就增加了发光长度，从而实现对被照射物体的长距离补光。本实施例中的导出光纤是可以应用于水田等高潮湿环境或者水产品等水中应用领域，不会出现漏电等风险。照明组件设置在整个设备的末端，与导出光纤连接，用于将导出光纤输出的照明光，照射到被照射物体上，从而实现对被照射物体的补光。
30.在一种实施例中，如图1中所示，在本实施例中，激光光源1可为紫外光源，该紫光光源可以杀灭病菌，该紫外光源与整形光路2连接，紫外光源发出的紫外光经过整形光路2的整形与合束后进入光缆3，该光缆3中设置有导出光纤，通过该导出光纤将紫外光输入至照明组件4中，最后通过照明组件4将紫外光照射在被照射物体上，比如植物上。本实施例中照明组件4设置在被照射物体的附近，比如照明组件4可设置在植物的上方，便于对整个植物进行照射。在本实施例中，整形光路2可设置为整形透镜，基于该整形透镜来对紫外光进行整形与束光。此外，在其他应用场景时，本实施例的激光光源1还可以为农业所需波段的照明光源，该农业所需波段的照明光源用于相应的农产品补光和照明。比如，波长为610nm-640nm的红光有利于提高光合作用效率，有利于植物碳水化合物的合成，因此，当将激光光源设置为波长为610nm-640nm的红光对需要长日照的植物进行补光时，可有利于该植物的生长。
31.在一种实施例中，如图2中所述，本实施例中的激光光源1包括有至少一个激光器，并且激光器为相同波长光源或者不同波长光源所对应的激光器。整形光路2中设置有至少一个整形透镜，整形光路2的整形透镜将激光器发出的光进行整形和合束后经过光缆3传输至照明组件4。当本实施例的整形光路2中设置有多个整形透镜时，整形透镜可呈阵列排布。在具体应用时，激光光源1中的激光器与整形光路2中的整形透镜的数量以及激光器与整形
透镜之间的对应关系可按照实际的补光需求进行设置。比如，对于增加光照强度的植物，可设置2或者3个相同波长光源的激光器，且这2或者3个相同波长光源的激光器可以与整形光路2中的同一个整形透镜连接，从而基于这一个整形透镜来对这2或者3个相同波长光源的激光器发出的光进行整形与合束，然后再经过光缆3传输至照明组件4。在其他应用场景中，整形光路2中整形透镜的数量可设置成与激光器的数量相同，并且每一个激光器分别连接一个所述整形透镜。这样当任何一个激光器发出照明光后，均可通过对应的整形透镜来对该照明光进行整形与合束，然后再汇聚至光缆中，再由该整形透镜将照明光输入照明组件4中，由照明组件4将照明光照射在被照射物体上，从而实现补光。此外，由于本实施例中激光器设置有多个，且可设置为不同波长光源的激光器，因此在对被照射物体进行照明补光时，可根据被照射物体所需要的光能量控制对应波长的激光器工作，从而实现对激光光源1的调节与控制，满足被照射物体对多种不同波长光源的需求。并且，本实施例中的多个激光器如果都为相同波长光源的激光器，则同样可以通过控制激光器的工作来实现对激光光源1的调节与控制，此时可满足被照射物体的不同照射亮度的需求。同样地，本实施例中的激光光源也同样可为紫外光源或者农业所需波段的照明光源，并且由于本实施例中的激光光源1中设置有多个激光器，也就是说，该激光光源1中可设置有多个发光部件，因此在实际应用时，可在激光光源中同时设置紫外光源与农业所需波段的照明光源，这样就方便基于同一个补光设备实现对不同被照射物体的不同光照需求进行补光。
32.本实施例中的照明组件4包括定向式照明组件、漫反射式照明组件以及光纤式照明组件。在具体应用时，该照明组件4可选择光纤式照明组件，由于传统的照明组件的照明长度有所限制，通常只能实现一段长度的照明，而本实施例中的照明组件4为光纤式照明组件，该光纤式照明组件可应用于水田等高潮湿环境或者水产品等水中应用领域，
33.在另一种实施例中，如图3中所示，在本实施例中，激光光源1同样设置有至少一个激光器，整形光路2中也同样设置有至少一个整形透镜，此外，本实施例中的光缆3也可由至少一个导出光纤组成。整形光路2的整形透镜将激光器发出的光进行整形和合束后，经过光缆3中的多个导出光纤传输至照明组件4。在具体应用时，激光器、整形透镜以及导出光纤的数量可按照实际的补光需求进行设置。比如，激光光源1中设置5个激光器，整形光路2中设置2个整形透镜，光缆由2个导出光纤组成。此外，激光器、整形透镜以及导出光纤之间的对应关系也可按照补光需求进行设置。比如，在具体应用时，本实施例中的激光光源1中的3个激光器为435nm-490nm的蓝光光源，另外2个激光器为610nm-640nm的红光光源，其中，3个蓝光光源经过对应的整形透镜a的整形并合束后，经过对应的导出光纤a传输至照明组件4；2个红光光源经过对应的整形透镜b的整形并合束后，经过对应的导出光纤b传输至照明组件4。该照明组件4可设置为一个，也可设置为多个，具体可根据实际的应用场景进行设置。
34.在其他应用场景中，本实施例也可将激光光源1中的激光器、整形光路2中的整形透镜以及光缆3中的导出光纤的数量设置为相同，且呈一一对应关系，即，一个激光器对应连接一个整形透镜，每一个整形透镜对应连接一个导出光纤，这样每一个激光器发出的光都可以通过对应的整形透镜进行整形与合束处理，然后每一个导出光纤都只对其对应的整形透镜输出的照明光进行传输。此外，照明组件4也设置有多个，且照明组件4的数量与导出光纤的数量相同，也就是说，每一个导出光纤均与一个照明组件4连接，这样使得每一个激光器发出的照明光都会由对应的整形透镜耦合、对应的导出光纤传输以及由对应的照明组
件4进行照射，彼此之间不会产生干扰。本实施例中的激光器同样可以选用相同波长光源的激光器还可以选用不同波长光源的激光器。当采用不同波长光源的激光器时，则可按照被照射物体的光能量需求来控制对应波长光源的激光器工作，然后经过对应的整形透镜来对该激光器发出的照明光进行整形与合束，并经过对应的导出光纤将整形与合束后的照明光传输至对应的照明组件4上，以实现被照射物体对于特定波长光源的需求。
35.此外，本实施例可选用不同长度的导出光纤，即光缆3由不同长度的导出光纤组成。也就是说，针对不同的激光器，本实施例设置不同长度的导出光纤来对照明光进行传输，将照明光导出到不同距离处，这样可满足不同距离的被照射物体的光照需求，有助于实现远距离补光。并且，本实施例中的激光光源1和整形光路2可以在有条件的地方集中部署，节省部署成本。由于导出光纤具备传输损耗低的优点，通过设置导出光纤的长度，因此，本实施例将每一个激光器所对应的导出光纤均设置成不同长度，可将照明所需要的光传输至不具备通电条件的远距离环境中进行光照补足。此外，本实施例中照明组件4可选用光纤式照明组件，有利于进一步延伸照明距离，兼顾在远距离照明和长距离照明的应用。
36.比如，海产养殖需要距离海岸线200米到260米的照明补足，但是海水中不适宜部署通电的电缆，电源只能布置在海岸边缘，并且照明组件的有效照明距离只有20米。因此，基于本实施例，可在海岸上集中部署激光光源1和整形光路2，然后，第一个激光器在连接对应的整形透镜后，由第一段200米长的导出光纤，搭配20米的光纤式照明组件，实现200米到220米处的照明需求。第二激光器在连接对应的整形透镜后，由第二段220米长的导出光纤，搭配20米光纤式照明组件，实现220米到240米处的照明需求。第三个激光器在连接对应的整形透镜后，由第二段240米长的导出光纤，搭配20米的光纤式照明组件，实现240米到260米处的照明需求。由此可以看出，本实施例兼顾了200m远距离和长距离60m的照明需求。并且，在实际应用中还可根据实际情况，这两个距离还可以进一步扩展。
37.在其他实施例中，如图4中所示，本实施例中的激光光源1中设置有至少一个激光器，整形光路2中设置有至少一个整形透镜，光缆3也可由至少一个导出光纤组成，本实施例中的照明组件4设置有多个，且照明组件4可同时包括定向式照明组件、漫反射式照明组件以及光纤式照明组件。在具体应用时，本实施例中的激光器、整形透镜以及导出光纤的数量及其对应关系同样也可按照补光需求进行设置。
38.在一种应用场景中，本实施例也可将激光光源1中的激光器、整形光路2中的整形透镜、光缆3中的导出光纤以及照明组件4的数量可设置为相同，且呈一一对应关系。这样每一个激光器发出的光都可以通过对应的整形透镜进行整形与合束处理，然后每一个导出光纤都只对其对应的整形透镜输出的照明光进行传输，并将照明光传输至对应的照明组件4。本实施例中，所有的导出光纤都汇聚在一起，形成光缆，便于对导出光纤的集中部署。照明组件4设置有多个，因此该光缆中的每一导出光纤均分别与一个照明组件4连接。由于被照射物体的生长环境以及种类可能不相同，且所需要的光能量也不相同，为了满足不同的被照射物体的光照需求，本实施例中的照明组件4设置成不同的形式，比如分别设置成定向式照明组件、漫反射式照明组件以及光纤式照明组件，这样就可以通过不同形式的照明组件来对特定的被照射物体进行补光。
39.当然，本实施例可按照不同被照射物体的分类进行照明组件的选型和更换，可以直接应用于农作物，家禽家畜养殖，水产品养殖等，提高产品品质，也可以更换激光光源，使
用针对病菌有杀灭作用的相应波段的光源，防止农产品发病。比如，定向式照明组件可用于对牲畜圈内饲养的动物进行照明补光，漫反射式照明组件可用于对稻田进行照明补光，光纤式照明组件可用于对池塘内饲养的鱼类进行照明补光。
40.基于上述实施例，本发明还提供一种照明基站，所述照明基站包括上述实施例中的远距离激光光照补光设备以及电源，所述电源用于为所述远距离激光光照补光设备提供电能。具体地，该远距离激光光照补光设备包括：激光光源、整形光路、光缆以及照明组件。所述激光光源包括至少一个激光器；所述整形光路与所述激光光源连接，用于将所述激光光源发出的光进行整形与合束处理，该整形光路中设置有至少一个整形透镜；所述光缆与所述整形光路连接，用于将光延伸至指定位置，该光缆由至少一个导出光纤组成；所述照明组件与所述导出光纤连接，用于对被照射物体进行照明。本发明使用激光光源作为照明光源，使得被照射物体的能量利用率高且能耗低。并且，本发明中的激光光源与照明组件之间设置有导出光纤，使得激光光源与照明组件分别位于不同的位置，提升照明组件部署的灵活性，即便是高温高湿、水下应用等场景也可以进行照明组件的部署，提高了本发明的适用性，且有利于实现远距离补光。此外，本发明中的激光光源可集中部署，避免大面积的线缆部署成本。
41.举例说明，本实施例的照明基站可应用于农庄中，用于对该农庄中的动植物进行光照补充，以保证动植物的健康生长。在具体应用时，本实施例中的激光光源1中设置有至少一个激光器，整形光路2中设置有至少一个整形透镜，光缆3也可由至少一个导出光纤组成，本实施例中的照明组件4设置有多个，且照明组件4可同时包括定向式照明组件、漫反射式照明组件以及光纤式照明组件。在具体应用时，本实施例中的激光器、整形透镜以及导出光纤的数量及其对应关系同样也可按照补光需求进行设置。为了满足农庄内不同动植物的光照需求，本实施例中的照明组件也设置有多个，并且可设置成定向式照明组件、漫反射式照明组件或光纤式照明组件，且每个照明组件都与一个导出光纤连接，用于对不同的被照明物进行照明。比如，定向式照明组件可用于对牲畜圈内饲养的动物进行照明补光，漫反射式照明组件可用于对稻田进行照明补光，光纤式照明组件可用于对池塘内饲养的鱼类进行照明补光。本实施例中光缆中的导出光纤可设置成不同的长度，以实现远距离的照明补光。并且，激光光源和整形光路也可以在有条件的地方集中部署，从而节省部署成本。比如，海产养殖需要距离海岸线200米到260米的照明补足，但是海水中不适宜部署通电的电缆，电源只能布置在海岸边缘，并且照明组件的有效照明距离只有20米。因此，基于本实施例，可在海岸上集中部署激光光源和整形光路，然后，第一个激光器在连接对应的整形透镜后，由第一段200米长的导出光纤，搭配20米的光纤式照明组件，实现200米到220米处的照明需求。第二激光器在连接对应的整形透镜后，由第二段220米长的导出光纤，搭配20米光纤式照明组件，实现220米到240米处的照明需求。第三个激光器在连接对应的整形透镜后，由第二段240米长的导出光纤，搭配20米的光纤式照明组件，实现240米到260米处的照明需求。由此可以看出，本实施例兼顾了200m远距离和长距离60m的照明需求。并且，在实际应用中还可根据实际情况，这两个距离还可以进一步扩展。
42.综上，本发明公开了一种远距离激光光照补光设备及照明基站，所述激光光照补光设备包括：激光光源、光缆、导出光纤以及照明组件。所述激光光源包括至少一个激光器；所述整形光路与所述激光光源连接，用于将所述激光光源发出的光进行整形与合束处理；
所述光缆与所述整形光路连接，用于将光延伸至指定位置；所述照明组件与所述光缆连接，用于对被照射物体进行照明。本发明使用激光光源作为照明光源，使得被照射物体的能量利用率高且能耗低。并且，本发明中的激光光源与照明组件之间设置有光缆，使得激光光源与照明组件分别位于不同的位置，从而可以灵活部署照明组件，提高了本发明的适用性，且有利于实现远距离补光。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。