配分析處理。組合光譜數(shù)據(jù)庫是針對不同植物不同生長周期與光照環(huán)境的光譜及光輻射照度的相關(guān)性規(guī)律而得到最佳光照環(huán)境的光參數(shù)指標而建立的數(shù)據(jù)庫，通過組合光譜數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)和調(diào)節(jié)LED植物生長燈的光輸出，同時有使用者還可通過系統(tǒng)軟件人機界面自行建立和修改組合光譜數(shù)據(jù)庫，于是本系統(tǒng)也是LED農(nóng)業(yè)照明科學(xué)工作者進行本領(lǐng)域科學(xué)研究的極佳工具。
[0036]如圖2所示，LED植物生長燈由LED芯片級光源組合、驅(qū)動電路和散熱結(jié)構(gòu)組成。LED芯片級光源組合是由分別為藍光(420?500nm)、紅光(610?720nm)和近紅外光(720?100nm)的LED芯片級光源按照一定配比組成，配比為下列比例中的一種:10:1:0、10:1:1、10:1:2、10:2:1、10:3:0、10:3:1、10:3:2、9:1:0、9:1:1、9:1:2、9:2:0、9:2:1、9:2:2、9:3:0、9:3:1、9:3:2、8:1:0、8:1:1、8:1:2、8:2:1、8:3:0、8:3:1、8:3:2、7:1:0、7:1:1、7:1:2、7:2:0、7:2:1、7:2:2、7:3:0、7:3:1、7:3:2、6:1:0、6:1:1、6:1:2、6:2:1、6:3:1、6:3:2、5:1:0、5:1:1、5:1:2、5:2:0、5:2:1、5:2:2、5:3:0、5:3:1、5:3:2、4:1:0、4:1:1、4:1:2、4:2:1、4:3:0、4:3:1、4:3:2、3:1:0、3:1:1、3:1:2、3:2:0、3:2:1、3:2:2、3:3:1、3:3:2、2:1:0、2:1:1、2:1:2、2:2:1、2:3:0、2:3:1、2:3:2、1:1:0、1:1:1、1:1:2、1:2:0、1:2:1、1:2:2、1:3:0、1:3:1、1:3:2。由驅(qū)動電路通過恒流驅(qū)動LED芯片級光源正常工作，同時采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)恒流調(diào)光控制技術(shù)對各種顏色系列的LED芯片級光源光進行0-100級恒流調(diào)光，從而實現(xiàn)可調(diào)的組合光譜輸出。散熱結(jié)構(gòu)采用鋁基板，LED芯片組光源的基底固定在鋁基板上，基底和鋁基板表面還涂上導(dǎo)熱硅膠提升導(dǎo)熱效果。
[0037]圖2中，標號I為面蓋、2為透鏡、3為LED芯片級光源所在的電路板、4為散熱器(即燈殼)、5為驅(qū)動電路及控制電路、6為供電線、7為控制線。
[0038]如圖3所示，LED植物生長燈的驅(qū)動電路采用3通道的PWM、可控硅、DMX512恒流輸出設(shè)計分別調(diào)控包括藍光(420?500nm)、紅光(610?720nm)和近紅外光(720?100nm)這三種顏色的LED芯片級光源的輸出光，使得LED植物生長燈可輸出不同組合光譜的輸出光并確保在植物生長照射面的照明值符合設(shè)定要求。
[0039]如圖4所示，LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)的工作流程是:
[0040]I)針對植物某個生長階段，由系統(tǒng)軟件調(diào)用組合光譜數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)定值通過光環(huán)境控制模塊智能調(diào)節(jié)LED植物生長燈的輸出光的包括光譜和光輻射照度兩方面的光參數(shù)指標，使得LED植物生長燈的輸出光符合該植物生長要求
[0041]2)在LED植物生長燈正常工作過程中，由光譜采集裝置和光輻射照度計對實際輸出光的光參數(shù)的實時監(jiān)測并反饋給計算機，通過系統(tǒng)軟件對實時采集的光參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)定的光參數(shù)值進行匹配分析確保兩者偏差不超過預(yù)先設(shè)定閾值K的允許范圍，若超過允許偏差范圍即通過光環(huán)境控制模塊微調(diào)LED植物生長燈的輸出光的光參數(shù)指標，從而實現(xiàn)對不同植物不同生長階段提供最符合生長要求且光譜可調(diào)的光照環(huán)境。
[0042]3)當植物進入下一個生長階段時，系統(tǒng)會自動按照以上步驟I)調(diào)用組合光譜數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)LED植物生長燈的輸出符合植物生長要求的輸出光，同時也按照以上步驟2)實時監(jiān)控輸出光的光參數(shù)指標與設(shè)定值偏差不超過預(yù)先設(shè)定的閾值K的允許范圍。
[0043]4)LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)反復(fù)執(zhí)行以上步驟I)至3)直至植物完成生長全階段，系統(tǒng)將會自動停止運行照明系統(tǒng)，并跳出植物生長完成提示窗來提醒工作人員。
[0044]所述的設(shè)定的閾值K為8%。
[0045]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:包括LED植物生長燈、光環(huán)境控制模塊、光譜采集裝置、光輻射照度計、組合光譜數(shù)據(jù)庫和處理器，所述的處理器分別與光環(huán)境控制模塊、光譜采集裝置、光輻射照度計、組合光譜數(shù)據(jù)庫相連，所述的光環(huán)境控制模塊與LED植物生長燈相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的LED植物生長燈包括LED芯片級光源組合，以及驅(qū)動LED芯片級光源組合的驅(qū)動電路；所述的LED芯片級光源組合是由藍光、紅光、紅外光的LED芯片級光源按照預(yù)設(shè)比例組成； 所述預(yù)設(shè)比例為以下比例中的一種:10:1:0、10:1:1、10:1:2、10:2:1、10:3:0、10:3:1、10:3:2、9:1:0、9:1:1、9:1:2、9:2:0、9:2:1、9:2:2、9:3:0、9:3:1、9:3:2、8:1:0、8:1:1、8:1:2、8:2:1、8:3:0、8:3:1、8:3:2、7:1:0、7:1:1、7:1:2、7:2:0、7:2:1、7:2:2、7:3:0、7:3:1、7:3:2、6:1:0、6:1:1、6:1:2、6:2:1、6:3:1、6:3:2、5:1:0、5:1:1、5:1:2、5:2:0、5:2:1、5:2:2、5:3:0、5:3:1、5:3:2、4:1:0、4:1:1、4:1:2、4:2:1、4:3:0、4:3:1、4:3:2、3:1:0、3:1:1、3:1:2、3:2:0、3:2:1、3:2:2、3:3:1、3:3:2、2:1:0、2:1:1、2:1:2、2:2:1、2:3:0、2:3:1、2:3:2、1:1:0、1:1:1、1:1:2、1:2:0、1:2:1、1:2:2、1:3:0、1:3:1、1:3:2; 所述的驅(qū)動電路采用PWM恒流驅(qū)動技術(shù)、可控硅調(diào)光技術(shù)、DMX512調(diào)光技術(shù)對每個LED芯片級光源進行0-100級恒流調(diào)光。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的LED植物生長燈還包括散熱結(jié)構(gòu)，散熱結(jié)構(gòu)采用鋁基板，LED芯片組光源的基底固定在鋁基板上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的基底和鋁基板表面涂上導(dǎo)熱硅膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的光環(huán)境控制模塊通過有線通信方式或無線通信方式控制多盞LED植物生長燈輸出光的光譜、光輻射照度和光周期進行遠程控制和調(diào)節(jié)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的有線通信方式包括電力載波通信方式、RS485總線通信方式、CAN總線通信方式、基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信方式，所述的無線通信方式包括zigbee通信方式、WIFI通信方式、藍牙通信方式、BLE通信方式。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的光譜采集裝置包括光譜儀，以及與光譜儀連接的導(dǎo)光光纖，所述的的光譜儀采用便攜式的陣列CCD探測器光譜儀，所述的導(dǎo)光光纖的輸入端對著LED植物生長燈發(fā)光面，導(dǎo)光光纖的輸出端連接到光譜儀的接收光口，LED植物生長燈的輸出光是通過導(dǎo)光光纖進入光譜儀從而實現(xiàn)光譜采集。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的光輻射照度計采用數(shù)字式光輻射照度計，光輻射照度計包括光電探頭、與光電探頭相連的處理模塊，所述光電探頭由順序相連的光電傳感器、余弦修正器組成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，其特征在于:所述的組合光譜數(shù)據(jù)庫是針對不同植物不同生長周期與光照環(huán)境的光譜及光輻射照度的相關(guān)性規(guī)律而得到最佳光照環(huán)境的光參數(shù)指標而建立的數(shù)據(jù)庫，通過組合光譜數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)和調(diào)節(jié)LED植物生長燈的光輸出；同時通過與處理器相連的人機界面自行建立和修改組合光譜數(shù)據(jù)庫。10.一種基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明方法，其特征在于，包含以下順序的步驟: (1)針對植物某個生長階段，調(diào)用組合光譜數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)定值通過光環(huán)境控制模塊智能調(diào)節(jié)LED植物生長燈的輸出光的包括光譜和光輻射照度兩方面的光參數(shù)指標，使得LED植物生長燈的輸出光符合該植物生長要求； (2)在LED植物生長燈正常工作過程中，由光譜采集裝置和光輻射照度計對實際輸出光的光參數(shù)的實時監(jiān)測并反饋給處理器，對實時采集的光參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)定的光參數(shù)值進行匹配分析確保兩者偏差不超過預(yù)先設(shè)定的閾值K:若超過設(shè)定的閾值K，則通過光環(huán)境控制模塊微調(diào)LED植物生長燈的輸出光的光參數(shù)指標，從而實現(xiàn)對不同植物不同生長階段提供最符合生長要求且光譜可調(diào)的光照環(huán)境； (3)當植物進入下一個生長階段時，按照步驟(I)調(diào)用組合光譜數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)LED植物生長燈的輸出符合植物生長要求的輸出光，然后執(zhí)行步驟(2); (4)反復(fù)執(zhí)行步驟(1)、(2)、(3)直至植物完成生長全階段，植物生長完成后自動停止運行照明系統(tǒng)，并跳出植物生長完成提示窗來提醒工作人員。
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種基于組合光譜的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)，包括LED植物生長燈、光環(huán)境控制模塊、光譜采集裝置、光輻射照度計、組合光譜數(shù)據(jù)庫和處理器，所述的處理器分別與光環(huán)境控制模塊、光譜采集裝置、光輻射照度計、組合光譜數(shù)據(jù)庫相連，所述的光環(huán)境控制模塊與LED植物生長燈相連。本發(fā)明所述的LED農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)及方法，為不同植物不同生長周期提供最佳光譜的照明光環(huán)境，提高生長效率并達到節(jié)能環(huán)保的效果。
【IPC分類】F21V29/70, A01G9/20, F21S8/00, F21Y101/02, F21V23/00
【公開號】CN105180018
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王巧彬, 任豪, 高軍翔, 何志宏, 胡毅帆
【申請人】廣州市光機電技術(shù)研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月21日