利用ＬＥＤ光源调节植物生长的方法及其装置制造方法及图纸

利用ＬＥＤ光源调节植物生长的方法及其装置，属于植物生长调节和电子技术领域。其特征在于选择利用不同ＬＥＤ光源的混光对植物进行照射，以促进植物生长，ＬＥＤ光源的选择和不同ＬＥＤ光源的混光组合方法包括：根据植物叶绿素吸收光谱确定利用红色、蓝色和紫色ＬＥＤ为照射光源，根据植物叶绿素对三种光的吸收能量比值，确定混光象素单元和工作电流，象素单元组合排布构成不同ＬＥＤ光源的混光组合，由不同ＬＥＤ的混合光对植物进行照射。相应的配套装置由组合排布的象素单元通过电路连接和整体封装构成，包括恒压电源装置、基准电压装置、恒流源装置。本发明专利技术的应用能以低成本、小能耗提供稳定的植物最佳生长光照环境，促进光合作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物生长调节和电子
，具体涉及一种利用LED光源调 节植物生长的方法及其装置。
技术介绍
光是地球上一切生命的能量来源，是世上一切生物赖以生存的最重要因素 之一，生命的起源和进化离不开光，生物的结构与功能也要受到光的强烈影响。 绿色植物的生长需要阳光，这主要是因为它们需要进行光合作用，来提供自身 生长所需要的养料等。植物生理研究结果表明，农作物干物质重的90%来源于光 合作用，反映出光对农作物产量的影响至关重要。太阳光的光谱连续，包含了 极大的谱宽，而绿色植物的叶绿素只是需要吸收其中的一小部分，且不同的光 照强度和不同波长的光辐射对植物生长和成分的影响亦不相同。根据植物学家 们测得的植物叶绿素的吸收光谱图，叶绿素对太阳光的吸收主要集中在可见光 的660nm左右的红光、460nm左右的蓝光和400nm左右的紫光附近，红光照射量 的增加会抑制植物侧根的产生而提高作物的含糖量，增加蓝光会抑制叶柄的伸 长而增加作物的蛋白质的含量，绿光具有低光合作用和弱形成作用的特点等。 农作物的生长不仅受温度、湿度等环境因素的影响，还要受到太阳辐射的影响。 为了促进植物的光合作用，人工模拟植物最佳生长光照环境对植物进行补光照 射，提供植物叶绿素所要吸收谱段的光照，改善农作物的光照条件，使植物可 以在晚间或阴天也能进行很好的光合作用，使之处于最佳生长状态，縮短成熟， 对发展高科技农业具有重要意义。目前用于促进植物生长的方法， 一般都是采用高光通钠灯作为光源对植物 进行补光照射，上述方法和装置虽能满足植物光合作用需光量的要求，但其价 格昂贵，耗能大且光效一般、使用寿命短，成本高，并且由于钠灯光源为热光 源，容易造成火灾和短路，不利于普及推广。发光二极管(LED)由半导体制成，属于固体元件，工作状态稳定、可靠性 高，其连续通电时间可达100000小时以上，LED与电灯泡等其他的热电变换式 发光件相比，寿命要高几个数量级。由于LED属于二极管的一种，驱动一个元 件的电压仅为几伏，电流为数十毫安。LED元件与一般半导体元件一样，也被称 为芯片(Chip),其尺寸通常为数百微米见方，体积小。由于其高亮度、长寿命、 响应快、低功耗、低驱动电压、抗千扰等独特的优点,正大量地被用到大屏幕显 示、交通显示灯、汽车照明、手机背光源等各种显示和特种照明场合，并发展 到普通照明领域。LED的发光颜色，与白炽灯等不同，近于单色光，换句话说， 其发光的光谱是很窄的。通过半导体材料的选择，LED发光二极管可以发射红外、 红、橙、黄、绿、蓝等各种颜色。
技术实现思路
基于现有技术中存在的上述问题，本专利技术根据叶绿素的吸收光谱和发光二 极管的选择，提供一种利用LED光源调节植物生长的方法及其装置的技术方案， 该方法能提高植物的光合作用，夜间、室内或阴天都可对植物进行补光照射。所述的利用LED光源调节植物生长的方法，其特征在于选择利用不同LED 光源的混光对植物进行照射，以促进植物生长，LED光源的选择和不同LED光源 的混光组合按下列方法1)根据植物叶绿素吸收光谱，选择确定对植物生长具有促进作用的光谱波 长为660土30nm、 460士20nm、 400土20nm三个波段，从而确定利用红色LED、蓝色LED和紫色LED为照射光源；2) 根据植物叶绿素对三种光的吸收能量比值，确定由2个红色LED、 1个 蓝色LED、 1个紫色LED组成一个混光象素单元，蓝色LED和紫色LED设置在象 素单元的一条对角线的两个顶点上，2个红色LED设置在象素单元的另一条对角 线的两个顶点，并确定红色、蓝色和紫色LED的工作电流；3) 将步骤2)的象素单元组合排布，构成不同LED光源的混光组合，由不 同LED的混合光对植物进行照射。所述的利用LED光源调节植物生长的方法，其特征在于由2个红色LED、 2 个蓝色LED组成一个混光象素单元。所述的如权利要求1所述方法的配套装置，其特征在于由组合排布的象素 单元通过电路连接和整体封装构成，包括恒压电源装置、基准电压装置、恒流 源装置，所述的恒压电源装置中变压器L输出端与整流桥D,连接，整流桥^直 流输出端经电容G滤波与可调线性稳压芯片Ul的输入端连接，可调线性稳压芯 片Ul的输出端与稳压芯片U3的2脚连接，稳压芯片U3的6脚与恒流源装置的 输入端连接。所述的基准电压装置中变压器T2输出端与整流桥D2连接，整流桥 D2直流输出端经电容C3滤波与可调线性稳压芯片U2的输入端连接，可调线性稳 压芯片U2的输出端与恒流源装置中的恒流芯片U4的1脚连接，所述的恒流源 装置由一组恒流芯片U4并接构成，恒流芯片U4的输入端连接电阻R^和可调电 阻Rm根据红色、蓝色和紫色LED的工作电流连接在相应恒流芯片U4的输出管 脚上。所述的配套装置，其特征在于所述的可调线性稳压芯片ui、可调线性稳压芯片U2采用LM317芯片，稳压芯片U3采用MAX6175芯片，恒流芯片U4采用 MAX1916芯片。所述的配套装置，其特征在于所述的可调线性稳压芯片Ul、可调线性稳压芯片U2输出端分别连接滤波电容C2 、 C4。所述的配套装置，其特征在于所述的稳压芯片U3输入端连接滤波电容G。 上述利用LED光源调节植物生长的方法，设计新颖、构思独特，利用LED 作为照射光源，根据植物叶绿素吸收光谱与光通量，模拟植物最佳生长光照环 境，改善农作物的光照条件，促进植物光合作用，使植物不受时间、季节及自 然气候条件限制始终处于最佳生长状态。所述的配套装置通过自身的发光体源 源不断地为植物提供红、蓝、紫三色混光，与植物光合作用吸收光谱相吻合， 光照亮度合适，满足植物光合作用的需要，为栽培人员带来了极大的方便，且 制造成本低、能耗小、工作状态稳定、可靠性高、使用寿命长，有利于市场普 及、推广应用。附图说明图l植物叶绿素吸收光谱图；图2为本专利技术所述混光象素单元组合结构示意图； 图3为本专利技术装置电路原理结构示意图； 图4为本专利技术装置的光谱曲线图。具体实施方式 以下结合说明书附图对本专利技术作进一步说明图1所示为植物学家们测得的植物叶绿素吸收光谱图，横轴为波长，纵轴为吸光度，由图可知，叶绿素对太阳光的吸收主要集中在可见光的660nm左右的 红光，460mn左右的蓝光和400nm左右的紫光附近，且估算出植物叶绿素吸收光 谱红色(660nm左右)、蓝色(460nm左右)、紫色(400nm左右)的峰值能量的 比值为60 : 39 : 18。利用LED光源调节植物生长的方法，即人工模拟植物最佳生长光照环境，选 择利用不同LED光源的混光对植物进行照射，改善农作物的光照条件，以促进植 物生长，LED光源的选择和不同LED光源的混光组合按下列方法1) 根据植物叶绿素吸收光谱，选择确定对植物生长具有促进作用的光谱波 长为660土30nm、 460士20nm、 400土20nm三个波段，从而确定利用红色LED、蓝 色LED和紫色LED为照射光源；2) 根据植物叶绿素对三种光的吸收能量比值，确定由2个红色LED、 1个 蓝色LED、 1个紫色LED组成一个混光象素单元，如图2所示，蓝色LED和紫色 LED设置在象素单元的一条对角线的两个顶点上，2个红色LED设置在象素单元 的另一条对角线的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用ＬＥＤ光源调节植物生长的方法，其特征在于选择利用不同ＬＥＤ光源的混光对植物进行照射，以促进植物生长，ＬＥＤ光源的选择和不同ＬＥＤ光源的混光组合按下列方法：１）根据植物叶绿素吸收光谱，选择确定对植物生长具有促进作用的光谱波长为６６０±３０ｎｍ、４６０±２０ｎｍ、４００±２０ｎｍ三个波段，从而确定利用红色ＬＥＤ、蓝色ＬＥＤ和紫色ＬＥＤ为照射光源；２）根据植物叶绿素对三种光的吸收能量比值，确定由２个红色ＬＥＤ、１个蓝色ＬＥＤ、１个紫色ＬＥＤ组成一个混光象素单元，蓝色ＬＥＤ和紫色ＬＥＤ设置在象素单元的一条对角线的两个顶点上，２个红色ＬＥＤ设置在象素单元的另一条对角线的两个顶点，并确定红色、蓝色和紫色ＬＥＤ的工作电流；３）将步骤２）的象素单元组合排布，构成不同ＬＥＤ光源的混光组合，由不同ＬＥＤ的混合光对植物进行照射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金尚忠，陈华才，高君，刘福莉，王焱华，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]