CN109121808A - 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具 - Google Patents

一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具 Download PDF

Info

Publication number
CN109121808A
CN109121808A CN201810965185.8A CN201810965185A CN109121808A CN 109121808 A CN109121808 A CN 109121808A CN 201810965185 A CN201810965185 A CN 201810965185A CN 109121808 A CN109121808 A CN 109121808A
Authority
CN
China
Prior art keywords
led chip
lanterns
lamps
wavelength range
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810965185.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109121808B (zh
Inventor
马建设
雷超
刘彤
苏萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen baichengbang Brand Development Co.,Ltd.
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Tsinghua University filed Critical Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority to CN201810965185.8A priority Critical patent/CN109121808B/zh
Publication of CN109121808A publication Critical patent/CN109121808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109121808B publication Critical patent/CN109121808B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Abstract

本发明所提供了一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具，可实现对太阳光全光谱的模拟，波长范围能够达到295nm‑2500nm，充分涵盖太阳光到达地表的所有光谱线波长，能够在植物工厂条件满足不同蔬菜瓜果所需的太阳光照，在植物厂条件下生产各地区不同季节生长条件下的蔬菜瓜果。在大规模植物工厂中，由于本发明设计所提供的光照条件合理，可以有效促进了植物的光合作用及微量元素吸收，同时降低能耗益，还可与植物工厂专家系统，根据所种地区特定季节的蔬菜瓜果选择相应的控制信息，达到智能调光控制的效果，从而具有了现有技术中所不具备的诸多有益效果。

Description

一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具
技术领域
本发明照明灯具技术领域，尤其涉及一种人工模拟太阳光全光谱的植物用灯具。
背景技术
目前，植物工厂、大棚中对种植蔬菜照明的光照源主要光照来自于人工光源，这种光源的光照设计直接关系到所种植产品的品质和产量。现有的一些用于植物工厂、大棚中的人工光源光谱波段范围基本在400-700nm，无法完全覆盖植物生长所需的太阳光光谱范围，容易使所生产蔬菜因缺乏所需光照而造成品质不佳、产量低下等问题。同时，由于现有人工光源光谱范围较窄，无法模拟高原等地区的光照条件，从而限制了很多高原作物在人工环境条件下的种植，极大的制约了植物工厂的发展。因此，如何提供一种能够覆盖更广泛的光谱范围，通过人工方式更好的模拟太阳光照，并且能够模拟特定地区或季节的光照特定，有助于大规模植物工厂生产的提高，是本领域中亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具，包括：调光装置和光源；
其中，所述调光装置用于对所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例进行调整；
所述光源根据所述调光装置的控制，用于发出模拟对应于特定地区或季节的太阳光光谱的光。
进一步地，所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例根据实地测量得到的结果或由中国气象局获取的数据，通过理论计算和实验修正来确定。
进一步地，通过所述调光装置控制所述光源的控制，发出模拟对应于高原地区夏季的太阳光光谱的光。
进一步地，所述光源包括灯板及设置在所述灯板上的LED芯片和氙灯，其中所述LED芯片包括中心波长范围为295-390nm的远紫外LED芯片，中心波长范围为320-420nm的近紫外LED芯片，中心波长范围为380-480的蓝光LED芯片，中心波长范围为380-780nm的白光LED芯片，中心波长范围为580-680nm的红光LED芯片，以及中心波长范围分别为700-1000nm和1000-1300nm的近红外LED芯片，氙灯的中心波长范围为1000-2500nm。
进一步地，所述氙灯还设置有滤光片，用于滤除1000nm以下的波段并模拟太阳光中红外波段的光谱。
进一步地，每一种所述的LED芯片均可单独控制，采用PWM和占空比的方式对辐射能量进行调节。
本发明所提供的灯具实现了对太阳光全光谱的模拟，波长范围能够达到295nm-2500nm，充分涵盖太阳光到达地表的所有光谱线波长，能够在植物工厂条件满足不同蔬菜瓜果所需的太阳光照，在植物厂条件下生产各地区不同季节生长条件下的蔬菜瓜果。在大规模植物工厂中，由于本发明设计所提供的光照条件合理，可以有效促进了植物的光合作用及微量元素吸收，同时降低能耗益，还可与植物工厂专家系统，根据所种地区特定季节的蔬菜瓜果选择相应的控制信息，达到智能调光控制的效果，从而具有了现有技术中所不具备的诸多有益效果。
附图说明
图1是实施例1中太阳光全光谱相对光谱图
图2是实施例1中可见光相对光谱图
图3是实施例1中积分球测得红光LED芯片相对光谱图
图4是实施例1中积分球测得蓝光LED芯片相对光谱图
图5是实施例1中积分球测得白光LED芯片相对光谱图
图6是3种可见光LED芯片模拟太阳光可见光光谱图
具体实施方式
以下所描述的实施例仅为该发明的部分实施例，以模拟可见光光谱为例，该实施例仅起到解释说明的作用，凡基于本发明而未做出创造性成果的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具，包括：调光装置和光源；
其中，所述调光装置用于对所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例进行调整；
所述光源根据所述调光装置的控制，用于发出模拟对应于特定地区或季节的太阳光光谱的光。
在本申请的一个优选实施例中，所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例根据实地测量得到的结果或由中国气象局获取的数据，通过理论计算和实验修正来确定。
在本申请的一个优选实施例中，通过所述调光装置控制所述光源的控制，发出模拟对应于高原地区夏季的太阳光光谱的光。
在本申请的一个优选实施例中，所述光源包括灯板及设置在所述灯板上的LED芯片和氙灯，其中所述LED芯片包括中心波长范围为295-390nm的远紫外LED芯片，中心波长范围为320-420nm的近紫外LED芯片，中心波长范围为380-480的蓝光LED芯片，中心波长范围为380-780nm的白光LED芯片，中心波长范围为580-680nm的红光LED芯片，以及中心波长范围分别为700-1000nm和1000-1300nm的近红外LED芯片，氙灯的中心波长范围为1000-2500nm。
在本申请的一个优选实施例中，所述氙灯还设置有滤光片，用于滤除1000nm以下的波段并模拟太阳光中红外波段的光谱。
在本申请的一个优选实施例中，每一种所述的LED芯片均可单独控制，采用PWM和占空比的方式对辐射能量进行调节。
在本申请的一个优选实施例1中采用了3种波长LED芯片模拟高原地区太阳光光谱可见光部分，太阳光全光谱相对光谱图如图1，由太阳光全光谱相对光谱图得可见光光谱曲线如图2。图3、4、5分别为用积分球测得红蓝白三种LED灯珠的相对光谱图。对图2红光、蓝光以及红蓝之间波段进行积分，确定各色LED芯片辐射能量值及辐射能量比例，并将数据存入专家系统中，通过控制三种可见光LED芯片的辐射能量比例来模拟高原地区的太阳光可见光相对光谱曲线如图6所示。并依据太阳光光谱能量曲线，计算每种LED芯片的所需数量，并制作可见光光照系统来满足该地区节生长条件下的蔬菜瓜果的光照需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具，其特征在于：包括：调光装置和光源；
其中，所述调光装置用于对所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例进行调整；
所述光源根据所述调光装置的控制，用于发出模拟对应于特定地区或季节的太阳光光谱的光。
2.如权利要求1所述的灯具，其特征在于：所述光源在不同波长范围对应的辐射能量比例根据实地测量得到的结果或由中国气象局获取的数据，通过理论计算和实验修正来确定。
3.如权利要求1所述的灯具，其特征在于：通过所述调光装置控制所述光源的控制，发出模拟对应于高原地区夏季的太阳光光谱的光。
4.如权利要求1所述的灯具，其特征在于：所述光源包括灯板以及设置在所述灯板上的LED芯片和氙灯，其中所述LED芯片包括中心波长范围为295-390nm的远紫外LED芯片，中心波长范围为320-420nm的近紫外LED芯片，中心波长范围为380-480nm的蓝光LED芯片，中心波长范围为380-780nm的白光LED芯片，中心波长范围为580-680nm的红光LED芯片，以及中心波长范围分别为700-1000nm和1000-1300nm的近红外LED芯片，氙灯的中心波长范围为1000-2500nm。
5.如权利要求4所述的灯具，其特征在于：所述氙灯还设置有滤光片，用于滤除1000nm以下的波段来模拟太阳光红外波段的光谱。
6.如权利要求4所述的灯具，其特征在于：每一种所述的LED芯片均可单独控制，采用PWM和占空比的方式对辐射能量进行调节。
CN201810965185.8A 2018-08-23 2018-08-23 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具 Active CN109121808B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810965185.8A CN109121808B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810965185.8A CN109121808B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109121808A true CN109121808A (zh) 2019-01-04
CN109121808B CN109121808B (zh) 2021-07-13

Family

ID=64791384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810965185.8A Active CN109121808B (zh) 2018-08-23 2018-08-23 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109121808B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109785720A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 一种多光源混合的太阳模拟装置
CN112335441A (zh) * 2019-08-07 2021-02-09 杭州汉徽光电科技有限公司 基于生物识别的防控病虫害的植物生长光照装置及其控制方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095928A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Nisshinbo Ind Inc ソーラシミュレータ用発光回路
RU2380663C1 (ru) * 2008-11-14 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Имитатор солнечного излучения
CN101790264A (zh) * 2009-12-24 2010-07-28 复旦大学 一种类太阳光谱led的调光方法
JP2011243393A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Iwasaki Electric Co Ltd キセノンランプ点灯装置及びキセノンランプの点灯方法
CN102341641A (zh) * 2009-06-12 2012-02-01 夏普株式会社 模拟太阳光照射装置
CN102575820A (zh) * 2010-10-08 2012-07-11 夏普株式会社 伪阳光照射装置和太阳能电池板检验装置
CN102575821A (zh) * 2010-10-08 2012-07-11 夏普株式会社 光照射装置、伪阳光照射装置、以及太阳能电池板检验装置
JP2012221838A (ja) * 2011-04-12 2012-11-12 Shin-Ei Denshi Keisokuki Kk 太陽光シミュレータ
CN103562619A (zh) * 2011-01-10 2014-02-05 永恒太阳集团有限公司 太阳模拟器
JP5610140B2 (ja) * 2010-07-05 2014-10-22 岩崎電気株式会社 キセノンランプ点灯装置及びキセノンランプの点灯方法
CN204026276U (zh) * 2014-08-29 2014-12-17 南京国业科技有限公司 模拟太阳光照明装置
CN104302062A (zh) * 2014-10-28 2015-01-21 中国科学技术大学先进技术研究院 一种应用多色led的智能型植物工厂的光照控制系统和方法
CN106287408A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 田雨庭 一种高精度太阳光模拟器
CN106764691A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 复旦大学 一种基于量子点led的太阳光谱及黑体辐射光谱模拟系统

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095928A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Nisshinbo Ind Inc ソーラシミュレータ用発光回路
RU2380663C1 (ru) * 2008-11-14 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Имитатор солнечного излучения
CN102341641A (zh) * 2009-06-12 2012-02-01 夏普株式会社 模拟太阳光照射装置
CN101790264A (zh) * 2009-12-24 2010-07-28 复旦大学 一种类太阳光谱led的调光方法
JP2011243393A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Iwasaki Electric Co Ltd キセノンランプ点灯装置及びキセノンランプの点灯方法
JP5610140B2 (ja) * 2010-07-05 2014-10-22 岩崎電気株式会社 キセノンランプ点灯装置及びキセノンランプの点灯方法
CN102575821A (zh) * 2010-10-08 2012-07-11 夏普株式会社 光照射装置、伪阳光照射装置、以及太阳能电池板检验装置
CN102575820A (zh) * 2010-10-08 2012-07-11 夏普株式会社 伪阳光照射装置和太阳能电池板检验装置
CN103562619A (zh) * 2011-01-10 2014-02-05 永恒太阳集团有限公司 太阳模拟器
JP2012221838A (ja) * 2011-04-12 2012-11-12 Shin-Ei Denshi Keisokuki Kk 太陽光シミュレータ
CN204026276U (zh) * 2014-08-29 2014-12-17 南京国业科技有限公司 模拟太阳光照明装置
CN104302062A (zh) * 2014-10-28 2015-01-21 中国科学技术大学先进技术研究院 一种应用多色led的智能型植物工厂的光照控制系统和方法
CN106287408A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 田雨庭 一种高精度太阳光模拟器
CN106764691A (zh) * 2016-12-31 2017-05-31 复旦大学 一种基于量子点led的太阳光谱及黑体辐射光谱模拟系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁蕾等: "新型太阳模拟器性能测试 ", 《气象水文海洋仪器》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109785720A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 一种多光源混合的太阳模拟装置
CN112335441A (zh) * 2019-08-07 2021-02-09 杭州汉徽光电科技有限公司 基于生物识别的防控病虫害的植物生长光照装置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109121808B (zh) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106665319B (zh) 一种生菜类蔬菜的栽培光环境和栽培方法
CN204901478U (zh) 一种用于植物生长的光照系统
CN104994618B (zh) 智能led综合光照系统
TWI463942B (zh) 一種促進植物生長之方法
CN103574489B (zh) 一种植物生长用的led光源
CN206932885U (zh) Led植物栽培装置
CN103615677A (zh) 一种用于促进植物生长的led同步红蓝光平板光源
CN109121808A (zh) 一种模拟太阳光的全光谱植物用灯具
CN106718183A (zh) 一种叶菜类蔬菜的育苗光环境和育苗方法
CN203823597U (zh) 圆形cob封装用于植物生长的led灯
CN202868564U (zh) 一种植物生长用的led光源
CN105517240B (zh) 一种有利于植物生长的led智能调光系统
CN110112128A (zh) 一种全光谱智能植物灯的制备及应用
CN102550334A (zh) 集光伏发电、特征光谱照明一体的多功能植物栽培设施
CN203823537U (zh) 方形cob封装用于植物生长的led灯
CN202444888U (zh) 集光伏发电、特征光谱led照明一体的多功能农业设施
CN105465677A (zh) 一种植物照明光源以及其对植物进行照射的方法
CN206459052U (zh) 一种用于植物照明的多色组合led光源
CN204425721U (zh) 光线输出控制装置
CN203010279U (zh) 一种多波段荧光灯管及植物生长灯
CN112243727A (zh) 一种促进植物生长的方法
CN209068208U (zh) 一种分阶段光谱促进植物生长的led灯
CN103560397B (zh) 一种红蓝合光激光平板光源的制备方法
CN207201471U (zh) 一种金字塔状具有紫光折射的温室
CN209042179U (zh) 植物生长灯

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Second floor, building a, Tsinghua campus, Shenzhen University Town, Xili street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: Shenzhen International Graduate School of Tsinghua University

Address before: 518055 Shenzhen Graduate School of Tsinghua University, Xili Town, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: GRADUATE SCHOOL AT SHENZHEN, TSINGHUA University

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210304

Address after: 518054 room 531, building 1, Nanyou Tian'an Industrial Zone, Nanshan street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: Shenzhen baichengbang Brand Development Co.,Ltd.

Address before: Second floor, building a, Tsinghua campus, Shenzhen University Town, Xili street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: Shenzhen International Graduate School of Tsinghua University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant