一種基于植物特征光譜的led照明系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電農業領域，尤其涉及一種基于植物特征光譜的LED照明系統。
【背景技術】
[0002]植物生長的離不開光，但各種植物對陽光的需求是不一樣的。每一種植物進行光合作用都有其最合適的光譜、光照強度和光照周期，可以把它稱為植物的特征光譜。隨著科技的進步，現代農業的發展，人造光源發揮著越來越重要的作用，特別是LED光源，它不僅節能環保、壽命長而且光譜豐富，可以發出特定的光譜且易于控制等優點，在植物照明光源的選擇中，受到了國內外研究人員的青睞，紛紛加大了 LED照明在農業應用研發力度，但是目前的LED光源沒有辦法實現針對植物所需的特征光譜進行照明。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種基于植物特征光譜LED照明系統，充分利用LED光源針對植物所需的特征光譜進行照明，更好的促進植物的生長。
[0004]本發明解決技術問題所采用的方案是:一種基于植物特征光譜的LED照明系統，包括存儲有植物特征光譜信息的MCU控制器和經MCU控制器驅動的LED光源，所述LED光源由若干個藍、白、紅LED燈構成；所述植物特征光譜信息包括經植物特征光譜實驗獲得的所要栽培植物在光合作用下對應單色光的飽和點曲線和補償點曲線，通過飽和點曲線確定復合光的光譜，同時采用不同的光合作用光量子通量密度和光周期進行栽培對比實驗，獲取所要栽培植物的最佳的光譜曲線；通過補償點曲線確定白光的光合作用光量子通量密度，進而確定藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比；MCU控制器根據所要栽培植物的最佳的光譜曲線調節LED光源的照明強度和照明周期，使得LED光源形成的光譜曲線與所要栽培植物的最佳的光譜曲線一致，其中藍、白、紅LED燈按照藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比設置。
[0005]進一步的，所述LED光源中藍、白、紅LED燈的個數分別為一個以上，并且對應藍、白、紅光的光量子通量密度比形成線光源或面光源。
[0006]進一步的，所述MCU控制器經LED驅動模塊分別驅動藍、白、紅LED燈。
[0007]進一步的，所述LED驅動模塊為三路LED驅動器，所述三路LED驅動器的三個輸入端分別于MCU控制器電連，三路LED驅動器的三個輸出端分別與藍、白、紅LED燈電連接。
[0008]進一步的，所述MCU控制器還電連有一用于監測植物培養室內環境溫度和濕度的溫度傳感器和濕度傳感器。
[0009]進一步的，還包括一與所述MCU控制器電連接的加濕器和加熱器，所述加濕器和加熱器分別設置于植物培養室內。
[0010]與現有技術相比，本發明有以下有益效果:本發明根據植物的特征光譜的實驗方法所獲得的植物光合作用對應單色光的飽和點曲線和補償點曲線，從而根據植物的特征光譜調節藍、白、紅LED燈照明強度和照明周期。通過藍、白、紅LED燈構成的LED光源能夠發出最適合植物生產的光譜，實現效益的最大化，從而獲得更佳的植物生產狀況，還能夠為植物工廠和溫室育苗等現代農業的科研及生產提供理想的照明。
[0011]
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本發明專利進一步說明。
[0013]圖1為本發明實施例的電路結構示意圖。
[0014]圖2為本發明實施例的花菜的植物特征光譜圖。
[0015]圖3為LED光源的最小發光單元示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進一步說明。
[0017]如圖1?3所示，本發明實施例提供一種基于植物特征光譜的LED照明系統，包括存儲有植物特征光譜信息的MCU控制器和經MCU控制器驅動的LED光源，所述LED光源由若干個藍、白、紅LED燈構成；所述植物特征光譜信息包括經植物特征光譜實驗獲得的所要栽培植物在光合作用下對應單色光的飽和點曲線和補償點曲線，通過飽和點曲線確定復合光的光譜，同時采用不同的光合作用光量子通量密度和光周期進行栽培對比實驗，獲取所要栽培植物的最佳的光譜曲線；通過補償點曲線確定白光的光合作用光量子通量密度，進而確定藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比；MCU控制器根據所要栽培植物的最佳的光譜曲線調節LED光源的照明強度和照明周期，使得LED光源形成的光譜曲線與所要栽培植物的最佳的光譜曲線一致，其中藍、白、紅LED燈按照藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比設置。
[0018]所述MCU控制器中可以存儲不同植物的植物特征光譜信息，根據所要栽培的植物進行驅動LED光源，使得LED光源形成與所要栽培植物的最佳的光譜曲線一致，實現對所要栽培植物進行照明。
[0019]從上述可知，本發明的有益效果在于:按植物特征光譜實驗方法，獲得所要栽培的植物的特征光譜，并將該數據存儲到MCU控制器的存儲單元中。按所要栽培植物的特征光譜所對應的光合作用光量子通量密度(PPFD)比調節藍、白、紅LED的發光強度，充分利用LED光源針對植物所需的特征光譜進行照明，更好的促進植物的生長，達到光能利用的最大化，從而實現效益的最大化。
[0020]如圖2所示，為花菜的植物特征光譜圖，其中LSP為光飽和點曲線，是指當光照強度增加到某一點后，再增加光照強度，光合強度也不增加，這一點的光照強度稱為光飽和點，能夠反應植物對強光的適應能力。LCP為光補償點，是指植物在一定光照下，光合作用吸收二氧化碳的呼吸作用數量達到平衡狀態時的光照強度。植物在光補償點是，有機物的形成和小消耗相等，不能累計干物質，能夠反應植物對弱光的使用能力。本發明提供的基于植物特征光譜的LED照明系統根據植物特征光譜信息能夠使得LED光源形成的光譜曲線與植物的最佳的光譜曲線一致，更好的促進植物的生成發育。
[0021 ] 在本實施例中，所述LED光源中藍、白、紅LED燈的個數分別為一個以上，并且對應藍、白、紅光的光量子通量密度比形成線光源或面光源。以最佳的光譜曲線光合作用光量子通量密度(PPFD)比為依據，確定藍、白、紅LED燈的個數比，組成進行LED光源，該LED光源可以為面光源也可以為線光源。將藍、白、紅LED燈通過串并聯方式組成的發光組件，并且藍、白、紅LED燈通過MCU控制器單獨進行控制，以實現組合出多種植物特征光譜的需求。
[0022]藍、白、紅LED燈的數量及其布局，按照所確定的光合作用光量子通量密度(PPFD)比設置，且可單獨驅動，分別通過一個藍、白、紅LED燈組成LED光源的最小發光單元，其中D1是藍LED燈，D2是白LED燈，D3是紅LED燈。
[0023]在本實施例中，所述MCU控制器經LED驅動模塊分別驅動藍、白、紅LED燈。
[0024]在本實施例中，所述LED驅動模塊為三路LED驅動器，所述三路LED驅動器的三個輸入端分別于MCU控制器電連，三路LED驅動器的三個輸出端分別與藍、白、紅LED燈電連接。
[0025]在本實施例中，所述MCU控制器還電連有一用于監測植物培養室內環境溫度和濕度的溫度傳感器和濕度傳感器。
[0026]在本實施例中，還包括一與所述MCU控制器電連接的加濕器和加熱器，所述加濕器和加熱器分別設置于植物培養室內。
[0027]綜上所述，本發明提供的一種基于植物特征光譜LED照明系統，充分利用LED光源適應植物的生長，進而實現農業效益的最大化。
[0028]本發明提供的上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于植物特征光譜的LED照明系統，其特征在于:包括存儲有植物特征光譜信息的MCU控制器和經MCU控制器驅動的LED光源，所述LED光源由若干個藍、白、紅LED燈構成；所述植物特征光譜信息包括經植物特征光譜實驗獲得的所要栽培植物在光合作用下對應單色光的飽和點曲線和補償點曲線，通過飽和點曲線確定復合光的光譜，同時采用不同的光合作用光量子通量密度和光周期進行栽培對比實驗，獲取所要栽培植物的最佳的光譜曲線；通過補償點曲線確定白光的光合作用光量子通量密度，進而確定藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比；MCU控制器根據的最佳的光譜曲線調節LED光源的照明強度和照明周期，使得LED光源形成的光譜曲線與所要栽培植物的最佳的光譜曲線一致，其中藍、白、紅LED燈按照藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比設置。2.根據權利要求1所述的一種植物特征光譜LED照明系統，其特征在于:所述LED光源中藍、白、紅LED燈的個數分別為一個以上，并且對應藍、白、紅光的光量子通量密度比形成線光源或面光源。3.根據權利要求1所述的一種植物特征光譜LED照明系統，其特征在于:所述MCU控制器經LED驅動模塊分別驅動藍、白、紅LED燈。4.根據權利要求3所述的一種植物特征光譜LED照明系統，其特征在于:所述LED驅動模塊為三路LED驅動器，所述三路LED驅動器的三個輸入端分別于MCU控制器電連，三路LED驅動器的三個輸出端分別與藍、白、紅LED燈電連接。5.根據權利要求1所述的一種植物特征光譜LED照明系統，其特征在于:所述MCU控制器還電連有一用于監測植物培養室內環境溫度和濕度的溫度傳感器和濕度傳感器。6.根據權利要求5所述的一種植物特征光譜LED照明系統，其特征在于:還包括一與所述MCU控制器電連接的加濕器和加熱器，所述加濕器和加熱器分別設置于植物培養室內。
【專利摘要】本發明涉及一種基于植物特征光譜的LED照明系統，包括存儲有植物特征光譜信息的MCU控制器和經MCU控制器驅動的LED光源，所述LED光源由若干個藍、白、紅LED燈構成；所述植物特征光譜信息包括植物在光合作用下對應單色光的飽和點曲線和補償點曲線，通過飽和點曲線獲取所要栽培植物的最佳的光譜曲線；通過補償點曲線確定藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比；MCU控制器根據所要栽培植物的最佳的光譜曲線調節LED光源的照明強度和照明周期，使得LED光源形成的光譜曲線與植物的最佳的光譜曲線一致，其中藍、白、紅LED燈按照藍、白、紅光的光合作用光量子通量密度比設置。本發明的有益效果在于：達到光能利用的最大化，從而實現效益的最大化。
【IPC分類】F21V23/00, A01G7/04, F21S10/02
【公開號】CN105240795
【申請號】CN201510773585
【發明人】劉銀春, 方斌, 武禮賓, 陳美香
【申請人】福建農林大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月13日