一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，屬于農(nóng)作物生長(zhǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。包括LED燈、調(diào)光控制器、散熱器以及PCB板；所述LED燈、所述調(diào)光控制器、所述散熱器均放置在所述PCB板上面；所述調(diào)光控制器用于調(diào)節(jié)LED燈的光譜比例，所述散熱器用于散發(fā)LED燈照射時(shí)產(chǎn)生的熱量；所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動(dòng)電源、12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源、滑動(dòng)變阻器以及電阻；所述12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源經(jīng)過(guò)所述電阻分壓后，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器兩端電壓從0V?6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電源輸出電流0mA?360mA連續(xù)可調(diào)；所述驅(qū)動(dòng)電源的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)不同LED燈光源的光質(zhì)比R/B的連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的光譜組合。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程，通過(guò)光源的控制精確實(shí)現(xiàn)控制株高和植物的營(yíng)養(yǎng)成分的作用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于農(nóng)作物生長(zhǎng)應(yīng)用
，具體涉及一種植物照明的光譜組合方法。
技術(shù)介紹
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在我國(guó)有著重要的地位。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀在極大程度上依然按傳統(tǒng)方式，高成本，低效率，投入較高，產(chǎn)值較低，這些特征使得農(nóng)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中亟待發(fā)展的一環(huán)。利用科學(xué)的植物補(bǔ)光方法提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量是解決農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀的一個(gè)有效途徑。光合作用是植物生長(zhǎng)，合成有機(jī)物的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果能有效的提高植物對(duì)于光的利用率，有效的增加有機(jī)物的合成，則會(huì)對(duì)改善我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀大有裨益。植物補(bǔ)光除了使用有特殊光譜能量分布的專(zhuān)用熒光燈以外，近年來(lái)新崛起的LED由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)能性、光譜可調(diào)性、良好的點(diǎn)光源性、冷光性以及良好的防潮性等，都使其作為農(nóng)業(yè)用燈而被看好。光是植物生長(zhǎng)中最重要的環(huán)境因子之一，它不僅為植物光合作用提供輻射能，還為植物提供信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)其發(fā)育過(guò)程。植物補(bǔ)光燈是用燈光代替太陽(yáng)光給植物生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境的一種特殊的燈具。LED可以作為植物光環(huán)境調(diào)控的光源之一，并在節(jié)能和促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。黃花菜，為百合科萱草屬草本宿根植物，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、具有多種保健功能的花卉珍品蔬菜。因其花瓣肥厚，色澤金黃，香味濃郁，食之清香、鮮嫩，爽滑同木耳、草菇，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，被視作“席上珍品”。黃花菜是我國(guó)著名的特產(chǎn)干菜，集食用、藥用和觀賞于一身。我國(guó)醫(yī)學(xué)認(rèn)為黃花菜性味甘、涼，具有很好的利水涼血、安神明目、健腦、抗衰老功能，并能并能顯著降低血清膽固醇含量。所以對(duì)體弱的腦力勞動(dòng)者及高血壓患者有好的保健作用。它的滋補(bǔ)作用好，正處在生長(zhǎng)發(fā)育階段的青少年及孕婦、產(chǎn)婦、病患者常食用，對(duì)健身益智十分有益，其花、莖、葉和根均可入藥。由于LED燈具有以上優(yōu)點(diǎn)，使其可以對(duì)植物近距離照射和對(duì)空間的不同位置進(jìn)行不同波長(zhǎng)的逐點(diǎn)照射，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用耗能較少的光源從而達(dá)優(yōu)于傳統(tǒng)燈具及照射方式的補(bǔ)光效果。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)密集種植作物的低矮位置和對(duì)分層種植作物的按需補(bǔ)光，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一種作物的不同部位的不同種類(lèi)光的補(bǔ)光。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提出一種在節(jié)能和促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)的植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，包括LED燈、調(diào)光控制器、散熱器以及PCB板；所述LED燈、所述調(diào)光控制器、所述散熱器均放置在所述PCB板上面；所述調(diào)光控制器用于調(diào)節(jié)LED燈的光譜比例，所述散熱器用于散發(fā)LED燈照射時(shí)產(chǎn)生的熱量；所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動(dòng)電源、12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源、滑動(dòng)變阻器以及電阻；所述12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源經(jīng)過(guò)所述電阻分壓后，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電源輸出電流0mA-360mA連續(xù)可調(diào)；所述驅(qū)動(dòng)電源的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)不同LED燈光源的光質(zhì)比R/B的連續(xù)調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的光譜組合。進(jìn)一步優(yōu)選，所述LED燈選取光面為圓形、直徑為6mm的大功率LED。進(jìn)一步優(yōu)選，所述LED燈包括紅光LED、藍(lán)光LED以及紫外光LED，并且所述紅光LED、藍(lán)光LED以及紫外光LED的組合光譜比例為7.5:2:0.5。進(jìn)一步優(yōu)選，所述LED燈的排列方式為三角形的陣列。進(jìn)一步優(yōu)選，所述PCB板為長(zhǎng)條狀，LED燈位于長(zhǎng)條的邊緣，所述LED距離植物的距離為50cm。進(jìn)一步優(yōu)選，所述散熱器為鰭片型散熱器，鰭片長(zhǎng)度為10mm，邊緣鰭片長(zhǎng)度為15mm，鰭片間距為10mm。進(jìn)一步優(yōu)選，所述PCB板上還設(shè)有定時(shí)器，用于自動(dòng)計(jì)時(shí)照射時(shí)間。進(jìn)一步優(yōu)選，所述控制系統(tǒng)應(yīng)用在室內(nèi)培育的植物。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：1、針對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程，通過(guò)光源的控制精確實(shí)現(xiàn)控制株高和植物的營(yíng)養(yǎng)成分的作用。2、帶調(diào)光功能的調(diào)光控制器能夠精確控制不同LED燈的光譜比例，達(dá)到植物照射所需的光譜最佳比例。3、散熱板能夠及時(shí)將LED照射過(guò)程產(chǎn)生多余的熱量散發(fā)出去，避免對(duì)植物的影響。4、通過(guò)驅(qū)動(dòng)電源、滑動(dòng)變阻器以及直流電源的配合可以精確控制不同LED的最佳工作狀態(tài)，達(dá)到最好的使用效果。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例的植物紅光/藍(lán)光光譜吸收示意圖；圖2是為L(zhǎng)ED植物照明光譜組合控制系統(tǒng)圖；圖3是帶調(diào)光功能的調(diào)光控制器電路圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，為本專(zhuān)利技術(shù)提出的植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，利用單色大功率LED燈的峰值波長(zhǎng)，配合帶調(diào)光功能的調(diào)光控制器，以及散熱器、PCB板等實(shí)現(xiàn)。LED燈的排列方式為三角形的陣列組合以實(shí)現(xiàn)LED植物生長(zhǎng)補(bǔ)光照明系統(tǒng)光照度、R/B配比以及光周期的精確調(diào)控，有利于光源的均勻的照射。根據(jù)植物對(duì)光需求的原理，如圖1所示，結(jié)合LED光源本身的特性，本專(zhuān)利技術(shù)選取植物光能利用率最高的650nm的紅光與450nm的藍(lán)光，使用LED燈作為植物生長(zhǎng)補(bǔ)光照明的器件。另外考慮到紫外線(xiàn)中UV-A中，短波區(qū)有些是有害的，但長(zhǎng)波區(qū)的光往往有利于生長(zhǎng)發(fā)育，紫光對(duì)于植物的殺菌提供幫助。使果實(shí)或葉片著色的主波長(zhǎng)是UV-A，UV-A會(huì)促進(jìn)花青素等黃酮類(lèi)物質(zhì)的合成積累。所以本專(zhuān)利技術(shù)采用350nm的紫外線(xiàn)作為照明光源之一。所述照明設(shè)備為L(zhǎng)ED燈，選取光面為圓形、直徑為6mm的LED燈作為光源。所述紅光LED燈、藍(lán)光LED燈以及紫外光LED燈的組合光譜比例為7.5:2:0.5，這樣的設(shè)置便于植物的充分吸收光譜進(jìn)行光合作用，有助于植物的發(fā)育生長(zhǎng)。根據(jù)所購(gòu)買(mǎi)的紅藍(lán)LED器件，繪制成PCB板，對(duì)應(yīng)植物生長(zhǎng)箱的尺寸與植物擺放的位置，以及便于安裝維護(hù)，模塊采用了長(zhǎng)條狀PCB板，邊緣單條可焊接13個(gè)LED燈。所述LED器件發(fā)出的熱量通過(guò)LED封裝體傳到遞到PCB板上面，PCB板與散熱器直接相連，熱量通過(guò)散熱器傳遞到空氣中進(jìn)行散熱。本專(zhuān)利技術(shù)具體分析了LED的熱傳遞方式和途徑，選擇鰭片型散熱器，針對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的黃花菜，設(shè)計(jì)鰭片長(zhǎng)度為10mm，邊緣鰭片長(zhǎng)度為15mm，鰭片間距為10mm。如圖3所示，所述調(diào)光控制器帶有調(diào)光功能的驅(qū)動(dòng)電源(輸出0-10V模擬信號(hào))以實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)光環(huán)境的可調(diào)。調(diào)光控制器主要由該驅(qū)動(dòng)電源、12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源以及自行焊接的阻值為1K歐姆滑動(dòng)變阻器和阻值為1K歐姆的電阻實(shí)現(xiàn)。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電源輸出電流為600mA，而單色LED的工作電流為350mA，所以利用1K歐姆的電阻來(lái)進(jìn)行分壓，從而實(shí)現(xiàn)1K歐姆滑動(dòng)變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，由此可算出驅(qū)動(dòng)電源輸出電流實(shí)現(xiàn)0mA-360mA的連本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，其特征在于，包括LED燈、調(diào)光控制器、散熱器以及PCB板；所述LED燈、所述調(diào)光控制器、所述散熱器均放置在所述PCB板上面；所述調(diào)光控制器用于調(diào)節(jié)LED燈的光譜比例，所述散熱器用于散發(fā)LED燈照射時(shí)產(chǎn)生的熱量；所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動(dòng)電源、12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源、滑動(dòng)變阻器以及電阻；所述12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源經(jīng)過(guò)所述電阻分壓后，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器兩端電壓從0V?6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電源輸出電流0mA?360mA連續(xù)可調(diào)；所述驅(qū)動(dòng)電源的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)不同LED燈光源的光質(zhì)比R/B的連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的光譜組合。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，其特征在于，包括LED燈、調(diào)光控制器、散
熱器以及PCB板；所述LED燈、所述調(diào)光控制器、所述散熱器均放置在所述PCB板上面；
所述調(diào)光控制器用于調(diào)節(jié)LED燈的光譜比例，所述散熱器用于散發(fā)LED燈照射時(shí)產(chǎn)生的熱
量；
所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動(dòng)電源、12V直流穩(wěn)壓信號(hào)源、滑動(dòng)變阻器以及電阻；所述12V
直流穩(wěn)壓信號(hào)源經(jīng)過(guò)所述電阻分壓后，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而
實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電源輸出電流0mA-360mA連續(xù)可調(diào)；
所述驅(qū)動(dòng)電源的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)不同LED燈光源的光質(zhì)比R/B的連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不
同的光譜組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述LED
燈選取光面為圓形、直徑為6mm的大功率LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述LED
燈...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭坤祺，王國(guó)棟，徐東進(jìn)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32