一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開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燈照射時產(chǎn)生的熱量；所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動電源、12V直流穩(wěn)壓信號源、滑動變阻器以及電阻；所述12V直流穩(wěn)壓信號源經(jīng)過所述電阻分壓后，實(shí)現(xiàn)滑動變阻器兩端電壓從0V?6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動電源輸出電流0mA?360mA連續(xù)可調(diào)；所述驅(qū)動電源的輸出能夠?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)明針對植物生長過程，通過光源的控制精確實(shí)現(xiàn)控制株高和植物的營養(yǎng)成分的作用。
【專利說明】
一種植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于農(nóng)作物生長應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植物照明的光譜組合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國有著重要的地位。在我國，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)狀的一個有效途徑。
[0003]光合作用是植物生長，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于光的利用率，有效的增加有機(jī)物的合成，則會對改善我國農(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用熒光燈以外，近年來新崛起的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。
[0004]光是植物生長中最重要的環(huán)境因子之一，它不僅為植物光合作用提供輻射能，還為植物提供信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)其發(fā)育過程。植物補(bǔ)光燈是用燈光代替太陽光給植物生長發(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)植物生長方面都具有明顯的優(yōu)勢。
[0005]黃花菜，為百合科萱草屬草本宿根植物，是一種營養(yǎng)價值高、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，營養(yǎng)價值高，被視作“席上珍品”。黃花菜是我國著名的特產(chǎn)干菜，集食用、藥用和觀賞于一身。我國醫(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。所以對體弱的腦力勞動者及高血壓患者有好的保健作用。它的滋補(bǔ)作用好，正處在生長發(fā)育階段的青少年及孕婦、產(chǎn)婦、病患者常食用，對健身益智十分有益，其花、莖、葉和根均可入藥。
[0006]由于LED燈具有以上優(yōu)點(diǎn)，使其可以對植物近距離照射和對空間的不同位置進(jìn)行不同波長的逐點(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)對密集種植作物的低矮位置和對分層種植作物的按需補(bǔ)光，還可以實(shí)現(xiàn)對同一種作物的不同部位的不同種類光的補(bǔ)光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出一種在節(jié)能和促進(jìn)植物生長方面都具有明顯優(yōu)勢的植物照明的光譜組合控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—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燈照射時產(chǎn)生的熱量；
[0009]所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動電源、12V直流穩(wěn)壓信號源、滑動變阻器以及電阻;所述12V直流穩(wěn)壓信號源經(jīng)過所述電阻分壓后，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器實(shí)現(xiàn)滑動變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動電源輸出電流0mA-360mA連續(xù)可調(diào)；
[0010]所述驅(qū)動電源的輸出能夠?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。
[0011 ] 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。
[0012]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。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選，所述LED燈的排列方式為三角形的陣列。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選，所述PCB板為長條狀，LED燈位于長條的邊緣，所述LED距離植物的距離為50cm。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選，所述散熱器為鰭片型散熱器，鰭片長度為10mm，邊緣鰭片長度為15mm，鰭片間距為10mm。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選，所述PCB板上還設(shè)有定時器，用于自動計時照射時間。
[0017]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。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]1、針對植物生長過程，通過光源的控制精確實(shí)現(xiàn)控制株高和植物的營養(yǎng)成分的作用。
[0020]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。
[0021 ] 3、散熱板能夠及時將LED照射過程產(chǎn)生多余的熱量散發(fā)出去，避免對植物的影響。
[0022]4、通過驅(qū)動電源、滑動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。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的植物紅光/藍(lán)光光譜吸收示意圖；
[0024]圖2是為LED植物照明光譜組合控制系統(tǒng)圖；
[0025]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】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027]如圖2所示，為本發(fā)明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)計理念，利用單色大功率LED燈的峰值波長，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。
[0028]根據(jù)植物對光需求的原理，如圖1所示，結(jié)合LED光源本身的特性，本發(fā)明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燈作為植物生長補(bǔ)光照明的器件。另外考慮到紫外線中UV-A中，短波區(qū)有些是有害的，但長波區(qū)的光往往有利于生長發(fā)育，紫光對于植物的殺菌提供幫助。使果實(shí)或葉片著色的主波長是UV-A，UV-A會促進(jìn)花青素等黃酮類物質(zhì)的合成積累。所以本發(fā)明采用350nm的紫外線作為照明光源之一。
[0029]所述照明設(shè)備為LED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。根據(jù)所購買的紅藍(lán)LED器件，繪制成PCB板，對應(yīng)植物生長箱的尺寸與植物擺放的位置，以及便于安裝維護(hù)，模塊采用了長條狀PCB板，邊緣單條可焊接13個LED燈。
[0030]所述LED器件發(fā)出的熱量通過LED封裝體傳到遞到PCB板上面，PCB板與散熱器直接相連，熱量通過散熱器傳遞到空氣中進(jìn)行散熱。本發(fā)明具體分析了 LED的熱傳遞方式和途徑，選擇鰭片型散熱器，針對本發(fā)明實(shí)施例中的黃花菜，設(shè)計鰭片長度為10mm，邊緣鰭片長度為15mm，鰭片間距為10mm。
[0031]如圖3所示，所述調(diào)光控制器帶有調(diào)光功能的驅(qū)動電源(輸出0-10V模擬信號)以實(shí)現(xiàn)植物生長光環(huán)境的可調(diào)。調(diào)光控制器主要由該驅(qū)動電源、12V直流穩(wěn)壓信號源以及自行焊接的阻值為IK歐姆滑動變阻器和阻值為IK歐姆的電阻實(shí)現(xiàn)。因?yàn)轵?qū)動電源輸出電流為600mA，而單色LED的工作電流為350mA，所以利用IK歐姆的電阻來進(jìn)行分壓，從而實(shí)現(xiàn)IK歐姆滑動變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，由此可算出驅(qū)動電源輸出電流實(shí)現(xiàn)0mA-360mA的連續(xù)可調(diào)。利用調(diào)光控制器可以實(shí)現(xiàn)紅光、藍(lán)光質(zhì)比(R/B)的連續(xù)可調(diào)，設(shè)置不同的光質(zhì)比，以實(shí)現(xiàn)特定植物生長所需的最佳紅光藍(lán)光質(zhì)比，同時可以探求特定植物生長的最佳光照強(qiáng)度。
[0032]所述PCB板上還包括定時器，將實(shí)現(xiàn)光照周期的控制，在每天的需要光照時間段內(nèi)對植物進(jìn)行照射。
[0033]本發(fā)明中所涉及的植物培育包括:在室內(nèi)的植物培育箱中進(jìn)行培育目標(biāo)，例如黃花菜，這樣設(shè)置便于控制光源參數(shù)。另外，在室內(nèi)受自然光照射進(jìn)行培育，對比黃花菜，用于與目標(biāo)黃花菜參數(shù)做對比實(shí)驗(yàn)。所述植物培育箱中，放置LED光源的位置與培育的黃花菜相隔50cm，便于光源的發(fā)光，以及植物的吸收;避免植物距離太近，因?yàn)楣庠吹陌l(fā)熱造成植物的生長傷害。所述培育方式采用12/12小時的開閉交替照明，白天的時候?qū)χ参镎彰鲿r間為12小時，夜晚的情況下關(guān)閉植物照明，這樣設(shè)置，考慮到植物的生長特性，在光合作用的同時會進(jìn)行呼吸作用，過度的光合作用會受到抑制。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中的植物照明的光譜組合方法，增加了對培育的黃花菜的生長過程中的數(shù)據(jù)的采集和圖形化顯示，可結(jié)合正常光照情況下的植物生長數(shù)據(jù)對比，獲取本實(shí)例的效果。
[0035]需要指出的是，上述較佳實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
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燈照射時產(chǎn)生的熱量； 所述調(diào)光控制器包括驅(qū)動電源、12V直流穩(wěn)壓信號源、滑動變阻器以及電阻;所述12V直流穩(wěn)壓信號源經(jīng)過所述電阻分壓后，實(shí)現(xiàn)滑動變阻器兩端電壓從0V-6V連續(xù)可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動電源輸出電流0mA-360mA連續(xù)可調(diào)； 所述驅(qū)動電源的輸出能夠?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6_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。4.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燈的排列方式為三角形的陣列。5.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PCB板為長條狀，LED燈位于長條的邊緣，所述LED距離植物的距離為50cm。6.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，所述散熱器為鰭片型散熱器，鰭片長度為10_，邊緣鰭片長度為15_，鰭片間距為10_。7.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PCB板上還設(shè)有定時器，用于自動計時照射時間。8.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，所述控制系統(tǒng)應(yīng)用在室內(nèi)培育的植物。
【文檔編號】F21Y113/13GK105828479SQ201610267945
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】郭坤祺, 王國棟, 徐東進(jìn)
【申請人】江蘇大學(xué)