CN109632637A - 用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源 - Google Patents

用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源 Download PDF

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Abstract

本发明提出用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，所述全光谱光源包括日光模拟光源和波段补强光源；所述日光模拟光源的输出光路以带反射镜的转接件与波段补强光源的输出光路始端相接；所述波段补强光源的输出端处设有聚光筒；所述日光模拟光源的光和波段补强光源的光混合后经聚光筒输出；本发明能提供覆盖植物光合作用的光谱区，并能输出指定波长准单色光的全光谱光源以便于测量不同植物的特征光谱。

Description

用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源
技术领域
本发明涉及植物培育技术领域，尤其是用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源。
背景技术
光照与作物的生长有密切的关系，最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。随着技术的进步，采用人工技术手段，改变自然光温条件，创造优化动植物生长的环境因子，使之能够全天候生长的设施农业逐渐发展起来，其是解决我国人多地少制约可持续发展问题的最有效农业工程技术。设施农业中最主要的一点就是植物照明光环境控制。不同植物以及不同生长阶段对照明光谱的需求不同，这称为植物的特征光谱。因此研究不同单色光对植物光合作用的影响具有重要意义。
目前测量植物特征光谱多采用单色LED灯照明，对于需要多个波长测量的植物就需要多个相应波长的单色LED灯。由于植物物种以及生长阶段的不同，其所需光谱也不同，为了测量其特征光谱需要配备数量较多的单色LED灯，资源利用率低，且测量不便。实际测量中急需一台能覆盖绝大多数植物光合作用光谱，并能方便的产生所需单色光的全光谱光源。
发明内容
本发明提出用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，能提供覆盖植物光合作用的光谱区，并能输出指定波长准单色光的全光谱光源以便于测量不同植物的特征光谱。
本发明采用以下技术方案。
用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，所述全光谱光源包括日光模拟光源和波段补强光源；所述日光模拟光源的输出光路以带反射镜的转接件与波段补强光源的输出光路始端相接；所述波段补强光源的输出端处设有聚光筒；所述日光模拟光源的光和波段补强光源的光混合后经聚光筒输出。
所述日光模拟光源的发光体包括氙灯。
所述波段补强光源的发光体包括不同波长的单色LED灯。
所述转接件包括固定有反射镜和滤光片的固定座；所述转接件的转接光路通过固定座；所述转接光路在光路方向上顺序设置氙灯光输入口、反射镜、滤光片和氙灯光输出口；所述反射镜与氙灯的输出光路成夹角设置以把氙灯的光反射至滤光片；所述滤光片以可拆卸结构固定于固定座处；所述氙灯光输出口与LED灯罩相连；所述波段补强光源固定于LED灯罩处并向罩内输出用于波段补强的LED灯光；使经滤光片过滤生成的单色氙灯光和用于波段补强的LED灯光在LED灯罩内混合后从LED灯罩的较大端处输出。
所述LED灯罩的较大端处覆有匀光膜，所述氙灯光和LED灯光在匀光膜处匀光后射入聚光筒；所述聚光筒内壁处覆有高反射率的全光谱反光膜。
所述氙灯包括氙灯外壳、氙灯散热罩和尾部的散热风扇；所述反射镜与氙灯出光口成45度角安装；所述转接件包括连接氙灯出光口和LED灯罩的连接环。
所述LED灯罩包括安装套管和多个以可拆卸结构固定在安装套管处的LED灯座；所述LED灯座的一面为与安装套管贴合的弧面，另一面为用于安装LED电路板的平面。
所述全光谱光源设有调压电路；所述调压电路包括多路独立的PWM控制电路，所述PWM控制电路用于使不同波长的LED光源能够独立调节电压；所述PWM控制电路不少于四路；各路PWM控制电路均可独立输出电压为0.7V-15V可调节直流电压。
所述调压电路还包括AC-DC电路；调压电路的输入电压为220V交流电压，输出电压为四路独立的0.7V-15V可调节直流电压，且可通过调节旋钮来调节输出电压的大小。
所述单色LED灯包括红光LED和蓝光LED；所述LED灯罩内交替安装430nm、450nm、630nm、650nm波长的LED灯；LED灯罩设有散热结构。
本发明的优点在于：可产生用于植物特征光谱测量的全光谱光源，并能更换滤光产生测试需要的准单色光，并且在植物主要吸收的蓝光和红光波段做了LED补光增强，从而满足不同植物、不同生长阶段对不同照明光谱的需求，且调节简单、易于操作。
本发明的光源灯具中设置匀光膜，可使出光口光照均匀并且让氙灯光与LED光混合更为充分，便于大叶面植物测量。
本发明中，LED灯座为多个独立设置的结构，可方便的更换LED电路板，不用整体更换。
本发明采用内壁粘贴高反射率反光膜的聚光筒可有效减少光线空间发散，提高光源利用效率，而且还能让氙灯光线与LED灯光线在一定距离的传输路径中因不断反射而混合更为均匀，提升聚光筒出射光的光谱一致性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的示意图；
附图2是氙灯光输出口的示意图；
附图3是LED灯罩的示意图；
附图4是LED灯座的示意图；
附图5是LED灯座的另一示意图；
附图6是本发明提供光照的光谱示意图；
图中：1-散热风扇；2-氙灯散热罩；3-氙灯外壳；4-氙灯；5-反光镜；6-固定座；7-连接环；8-滤光片；9-LED灯罩；10-聚光筒；11-匀光膜；12-全光谱反光膜；13-氙灯光输出口；14-安装套管；15-LED灯座；16-与安装套管贴合的弧面；17-用于安装LED电路板的平面；18-日光模拟光源；19-波段补强光源；20-氙灯光输入口；21-散热结构。
具体实施方式
如图1-5所示，用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，所述全光谱光源包括日光模拟光源18和波段补强光源19；所述日光模拟光源的输出光路以带反射镜5的转接件与波段补强光源的输出光路始端相接；所述波段补强光源的输出端处设有聚光筒10；所述日光模拟光源的光和波段补强光源的光混合后经聚光筒输出。
所述日光模拟光源的发光体包括氙灯4。
所述波段补强光源的发光体包括不同波长的单色LED灯。
所述转接件包括固定有反射镜和滤光片的固定座6；所述转接件的转接光路通过固定座；所述转接光路在光路方向上顺序设置氙灯光输入口20、反射镜、滤光片8和氙灯光输出口13；所述反射镜与氙灯的输出光路成夹角设置以把氙灯的光反射至滤光片；所述滤光片以可拆卸结构固定于固定座处；所述氙灯光输出口与LED灯罩9相连；所述波段补强光源固定于LED灯罩处并向罩内输出用于波段补强的LED灯光；使经滤光片过滤生成的单色氙灯光和用于波段补强的LED灯光在LED灯罩内混合后从LED灯罩的较大端处输出。
所述LED灯罩的较大端处覆有匀光膜11，所述氙灯光和LED灯光在匀光膜处匀光后射入聚光筒；所述聚光筒内壁处覆有高反射率的全光谱反光膜12。
所述氙灯包括氙灯外壳3、氙灯散热罩2和尾部的散热风扇1；所述反射镜与氙灯出光口成45度角安装；所述转接件包括连接氙灯出光口和LED灯罩的连接环7。
所述LED灯罩包括安装套管14和多个以可拆卸结构固定在安装套管处的LED灯座15；所述LED灯座的一面为与安装套管贴合的弧面16，另一面为用于安装LED电路板的平面17。
所述全光谱光源设有调压电路；所述调压电路包括多路独立的PWM控制电路，所述PWM控制电路用于使不同波长的LED光源能够独立调节电压；所述PWM控制电路不少于四路；各路PWM控制电路均可独立输出电压为0.7V-15V可调节直流电压。
所述调压电路还包括AC-DC电路；调压电路的输入电压为220V交流电压，输出电压为四路独立的0.7V-15V可调节直流电压，且可通过调节旋钮来调节输出电压的大小。
所述单色LED灯包括红光LED和蓝光LED；所述LED灯罩内交替安装430nm、450nm、630nm、650nm波长的LED灯；LED灯罩设有散热结构21。
实施例：
在测量植物特征光谱时，先打开氙灯，更换滤光片，以经滤光片过滤后的氙灯光为植株提供模拟日光的基础光照，再打开LED灯罩处的LED灯对植株进行补光，然后通过调压电路，调节四路PWM控制电路来调节LED灯罩上的LED灯的光照强度，从而改变植株所受光照的光谱，来测量植物特征光谱，植物处设有光谱测量仪器用于测量植株当前光照环境的光谱，对调压电路的调节方案以光源内置的控制电路进行存贮，并形成可与植物特征光谱对应的光照方案模板，便于日后测量操作。

Claims (10)

1.用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述全光谱光源包括日光模拟光源和波段补强光源；所述日光模拟光源的输出光路以带反射镜的转接件与波段补强光源的输出光路始端相接；所述波段补强光源的输出端处设有聚光筒；所述日光模拟光源的光和波段补强光源的光混合后经聚光筒输出。
2.根据权利要求1所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述日光模拟光源的发光体包括氙灯。
3.根据权利要求2所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述波段补强光源的发光体包括不同波长的单色LED灯。
4.根据权利要求3所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述转接件包括固定有反射镜和滤光片的固定座；所述转接件的转接光路通过固定座；所述转接光路在光路方向上顺序设置氙灯光输入口、反射镜、滤光片和氙灯光输出口；所述反射镜与氙灯的输出光路成夹角设置以把氙灯的光反射至滤光片；所述滤光片以可拆卸结构固定于固定座处；所述氙灯光输出口与LED灯罩相连；所述波段补强光源固定于LED灯罩处并向罩内输出用于波段补强的LED灯光；使经滤光片过滤生成的单色氙灯光和用于波段补强的LED灯光在LED灯罩内混合后从LED灯罩的较大端处输出。
5.根据权利要求4所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述LED灯罩的较大端处覆有匀光膜，所述氙灯光和LED灯光在匀光膜处匀光后射入聚光筒；所述聚光筒内壁处覆有高反射率的全光谱反光膜。
6.根据权利要求5所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述氙灯包括氙灯外壳、氙灯散热罩和尾部的散热风扇；所述反射镜与氙灯出光口成45度角安装；所述转接件包括连接氙灯出光口和LED灯罩的连接环。
7.根据权利要求6所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述LED灯罩包括安装套管和多个以可拆卸结构固定在安装套管处的LED灯座；所述LED灯座的一面为与安装套管贴合的弧面，另一面为用于安装LED电路板的平面。
8.根据权利要求3所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述全光谱光源设有调压电路；所述调压电路包括多路独立的PWM控制电路，所述PWM控制电路用于使不同波长的LED光源能够独立调节电压；所述PWM控制电路不少于四路；各路PWM控制电路均可独立输出电压为0.7V-15V可调节直流电压。
9.根据权利要求8所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述调压电路还包括AC-DC电路；调压电路的输入电压为220V交流电压，输出电压为四路独立的0.7V-15V可调节直流电压，且可通过调节旋钮来调节输出电压的大小。
10.根据权利要求6所述的用于植物特征光谱测试的蓝光和红光增强型全光谱光源，其特征在于：所述单色LED灯包括红光LED和蓝光LED；所述LED灯罩内交替安装430nm、450nm、630nm、650nm波长的LED灯；LED灯罩设有散热结构。
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