RU2637744C1 - Led modulated plant phytolighter - Google Patents
Led modulated plant phytolighter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637744C1 RU2637744C1 RU2016141815A RU2016141815A RU2637744C1 RU 2637744 C1 RU2637744 C1 RU 2637744C1 RU 2016141815 A RU2016141815 A RU 2016141815A RU 2016141815 A RU2016141815 A RU 2016141815A RU 2637744 C1 RU2637744 C1 RU 2637744C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phyto
- radiation
- plants
- led
- day
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к осветителям на основе фитосветодиодных матриц полного спектра и предназначенным для выращивания различной растительной продукции в домашних или промышленных условиях, где необходимо досвечивать растения при недостатке естественного освещения.The invention relates to agricultural machinery, namely to illuminators based on phyto-LED arrays of the full spectrum and intended for growing various plant products in home or industrial conditions, where it is necessary to illuminate plants with a lack of natural light.
Известен «универсальный светодиодный осветитель с микропроцессорным управлением», содержащим несколько групп светодиодов с различным спектром излучения, дополняющих друг друга, включая инфракрасный и ультрафиолетовый, а также обогреватель направленного действия. Осветитель имеет регулятор с автоматическим поддержанием цикла освещения и регулятор с автоматическим поддержанием режима освещения и датчик-спектрометр состава светового потока. При этом обеспечивается суммарный световой поток, соответствующий различным географически широтам, климатическим условиям и видам растений (или аквариумных рыб). Управление изменением параметров светового потока может производиться вручную или автоматически с помощью микропроцессора. Осветитель может быть также использован совместно с внешними источниками света, добавляя недостающую часть спектра для повышения коэффициента цветопередачи (см. патент РФ №39183, МПК 7 F21F 9/10 «Универсальный светодиодный осветитель с микропроцессорным управлением», заявка на изобретение 2004111438/22 от 16.04.2004. - Опубл. 20.07.2004).The well-known "universal LED illuminator with microprocessor control" containing several groups of LEDs with a different emission spectrum, complementing each other, including infrared and ultraviolet, as well as a directional heater. The lighter has a regulator with automatic maintenance of the lighting cycle and a regulator with automatic maintenance of the lighting mode and a sensor spectrometer of the light flux composition. At the same time, a total luminous flux corresponding to different geographically latitudes, climatic conditions and plant species (or aquarium fish) is provided. The change in the luminous flux parameters can be controlled manually or automatically using a microprocessor. The illuminator can also be used in conjunction with external light sources, adding the missing part of the spectrum to increase the color rendering coefficient (see RF patent No. 39183, IPC 7 F21F 9/10 “Universal LED illuminator with microprocessor control”, application for invention 2004111438/22 from 16.04 .2004. - Published on July 20, 2004).
Основным недостатком изобретения является большое количество светодиодов и сложная система управления.The main disadvantage of the invention is a large number of LEDs and a complex control system.
Более близким и принятым за прототип является «универсальный полихроматический облучатель», содержащий несколько групп светодиодов с различным спектром излучения, дополняющих друг друга, включая инфракрасный и ультрафиолетовый, а также обогреватель, выполненный в виде источника инфракрасного излучения с направленным тепловым потоком. В систему управления введены автоматический регулятор цикла облучения по времени суток любого пояса земного шара, автоматический регулятор режима освещения в соответствии с погодными условиями, датчик температуры, датчик, сканирующий спектральный состав излучения, а также переключатель, позволяющий корректировать спектр излучения в зависимости от спектра излучения внешнего источника освещения и заданного режима освещения (см., патент РФ №2278408, МПК-8 G05D 25/00 «Универсальный полихроматический облучатель», опубл. 20.06.2006, Бюл. №17).Closer and adopted for the prototype is a "universal polychromatic irradiator" containing several groups of LEDs with different emission spectra, complementing each other, including infrared and ultraviolet, as well as a heater made in the form of an infrared radiation source with directional heat flux. The control system includes an automatic regulator of the irradiation cycle according to the time of day of any zone of the globe, an automatic regulator of the lighting mode in accordance with weather conditions, a temperature sensor, a sensor that scans the spectral composition of radiation, and also a switch that allows you to adjust the radiation spectrum depending on the radiation spectrum of the external a light source and a given lighting mode (see, RF patent No. 2278408, MPK-8 G05D 25/00 "Universal polychromatic irradiator", published on 06/20/2006, Bull. No. 17).
Основным недостатком изобретения является большое количество светодиодов, избыточная система управления.The main disadvantage of the invention is a large number of LEDs, redundant control system.
Задачей данного изобретения является создание светодиодного, модулируемого пространственным модулятором (ПМ) фитоосветителя с излучением максимально соответствующим индивидуальным особенностям растений.The objective of the invention is the creation of LED, modulated by a spatial modulator (PM) phyto-illuminator with radiation as appropriate for the individual characteristics of plants.
Технический результат - сокращение количества светодиодов, соответственно упрощение системы управления, ускорение роста и развития растений.The technical result is a reduction in the number of LEDs, respectively, simplifying the control system, accelerating the growth and development of plants.
Поставленная задача достигается тем, что в светодиодном модулируемом фитоосветителе растений, содержащем источники излучения, контроллер управления, источник питания, источники излучения, выполнены на основе фитосветодиодных матриц полного спектра, работающих в импульсном режиме, источник, расположенный сверху, состоящий из двух фитосветодиодных матриц, выполнен с возможностью изменения высоты освещения растений, причем его излучение дополнительно модулируется пространственным модулятором, второй источник, состоящий из трех фитосветодиодных матриц, предназначенный для дополнительного освещения нижней и боковой части растений, выполнен с возможностью изменения угла наклона, а в контроллер управления введены автоматическая регулировка плотности потока излучения по времени суток: «утро», «день», «вечер» и автоматическая регулировка импульсного включения источников света с регулировкой времени экспозиции и длительности темновых пауз в зависимости от вида растений.The problem is achieved in that in the LED modulated phyto-illuminator of plants containing radiation sources, a control controller, a power source, radiation sources are made on the basis of full spectrum phyto-LED arrays operating in a pulsed mode, the source located on top, consisting of two phyto-LED arrays, is made with the possibility of changing the height of illumination of plants, and its radiation is additionally modulated by a spatial modulator, a second source consisting of three phytos diode arrays, designed for additional illumination of the lower and lateral parts of plants, are made with the possibility of changing the angle of inclination, and the automatic control of the radiation flux density according to the time of day is introduced into the control controller: morning, afternoon, evening, and automatic pulse switching light sources with adjustable exposure time and duration of dark pauses depending on the type of plant.
Управление изменением параметров светового потока может производиться и вручную.Changes in the luminous flux parameters can also be controlled manually.
Как известно стимуляция биосистемы может осуществляться посредством электромагнитных полей оптического диапазона. Согласно гипотезе [см. Малов А.Н., Малов С.Н., Черный В.В. / Физические основы лазерной терапии. - Иркутск: ИФ ИЛФ СО РАН, 1997. Препринт №2. - 46 с.] эффект лазерной биостимуляции проявляется при условии «согласования пространственного распределения интенсивности поля лазерного излучения (спекл-структуры) со структурой биологического объекта, характеризующейся конформационными состояниями макромолекул».As is known, biosystem stimulation can be carried out by means of electromagnetic fields in the optical range. According to the hypothesis [see Malov A.N., Malov S.N., Cherny V.V. / Physical fundamentals of laser therapy. - Irkutsk: IF ILF SB RAS, 1997. Preprint No. 2. - 46 pp.] The effect of laser biostimulation is manifested under the condition of “matching the spatial distribution of the intensity of the laser radiation field (speckle structure) with the structure of a biological object characterized by conformational states of macromolecules”.
Одним из отличий лазерного когерентного излучения от некогерентного света является его способность формировать спекл-структуры. Спекл (англ. speckle - крапинка, пятнышко) - это случайная интерференционная картина, которая образуется при взаимной интерференции когерентных волн, имеющих случайные сдвиги фаз и/или случайный набор интенсивностей. На такой картине, как правило, можно отчетливо наблюдать светлые пятна, крапинки (их и называют спеклами), которые разделены темными участками изображения.One of the differences between laser coherent radiation and incoherent light is its ability to form speckle structures. Speckle (Eng. Speckle - speck, speck) is a random interference pattern that is formed upon mutual interference of coherent waves having random phase shifts and / or a random set of intensities. In this picture, as a rule, one can clearly observe light spots, specks (they are called speckles), which are separated by dark areas of the image.
Понятие «когерентное излучение» не означает использование только лазерного излучения. В ряде случаев такое излучение реализуется с обычными источниками света широкого спектрального диапазона с протяженным телом светимости, излучающим частично когерентный свет с малой длиной временной когерентности и малой областью пространственной когерентности. Поэтому спекл-структуры наблюдаются не только в свете лазерного излучения. На (фиг. 1а,б) изображены фрагменты спекл-структур в свете лазерного λ=658 нм (фиг. 1а) и светодиодного излучения (фиг. 1б) с длиной волны λ=680 нм про модулированных ПМ.The concept of "coherent radiation" does not mean the use of laser radiation only. In some cases, such radiation is realized with conventional light sources of a wide spectral range with an extended luminosity body emitting partially coherent light with a short temporal coherence length and a small spatial coherence region. Therefore, speckle structures are observed not only in the light of laser radiation. On (Fig. 1a, b) fragments of speckle structures are shown in the light of laser λ = 658 nm (Fig. 1a) and LED radiation (Fig. 1b) with a wavelength of λ = 680 nm modulated PM.
Как видно из фиг. 1а, б светодиодное излучение дает худшую видность (контрастность) по сравнению с лазерным излучением из-за меньшей длины и объема когерентности светодиодного излучения. Тем не менее, освещение растений таким излучением в период вегетации приводит к более существенному эффекту.As can be seen from FIG. 1a, b, LED radiation gives worse visibility (contrast) than laser radiation due to the shorter length and volume of coherence of LED radiation. Nevertheless, the illumination of plants by such radiation during the growing season leads to a more significant effect.
Спекл-поле, формируя на облучаемой поверхности микронеоднородную структуру с определенными характеристиками, является наиболее биологически активным, что позволяет достичь более значительного эффекта при освещении вегетирующих растений. Поэтому, формируя электромагнитные поля с близкими для облучаемой биосистемы пространственно-временными характеристиками (спекл-структурами), можно получить более существенный эффект при вегетации растений. Для формирования такого электромагнитного поля применяется пространственный модулятор.The speckle field, forming a microinhomogeneous structure with certain characteristics on the irradiated surface, is the most biologically active, which allows to achieve a more significant effect when illuminating vegetating plants. Therefore, by forming electromagnetic fields with spatiotemporal characteristics (speckle structures) close to the irradiated biosystem, one can obtain a more significant effect during plant vegetation. To form such an electromagnetic field, a spatial modulator is used.
Пространственный модулятор (ПМ) - это многослойная структура со случайно неоднородной средой, заключенная между двумя прозрачными пластинами. В качестве компоненты пространственного модулятора использовалась биологически активная добавка (БАД) чаванпраш.A spatial modulator (PM) is a multilayer structure with a randomly inhomogeneous medium enclosed between two transparent plates. As a component of the spatial modulator, a biologically active additive (BAA) Chawanprash was used.
Освещение источником, расположенным над растениями, осуществляется двумя фитосветодиодными матрицами полного спектра(по 30 Вт каждая) типа 30WF-GL с соблюдением следующих параметров:Lighting with a source located above the plants is carried out by two phyto-LED matrices of a full spectrum (30 W each) of the 30WF-GL type, observing the following parameters:
- размер чипа 52×56 мм, излучаемый спектр 380-840 нм, угол рассеивания 140°, напряжение питания 30-36V, ток 900-1А, ресурс работы ≥50000 часов, вес 8 грамм.- the chip size is 52 × 56 mm, the emitted spectrum is 380-840 nm, the dispersion angle is 140 °, the supply voltage is 30-36V, the current is 900-1A, the service life is ≥50000 hours, weight is 8 grams.
На фиг. 2 изображена спектральная характеристика фитосветодиодной матрицы полного спектра.In FIG. 2 shows the spectral characteristic of the phyto-LED matrix of the full spectrum.
Освещение нижней и боковой части растений осуществляется тремя фитосветодиодными матрицами полного спектра (по 1 Вт каждая) типа 1W Full Spectrum с соблюдением следующих параметров:Illumination of the lower and lateral parts of plants is carried out by three phyto-LED matrices of the full spectrum (1 W each) of the type 1W Full Spectrum in compliance with the following parameters:
- размер чипа: 28×28 мм, излучаемый спектр 400-840 нм, угол рассеивания 120°, напряжение питания 3,0-3,4V, рабочий ток: 700 мА, ресурс работы 100000 часов, вес 6 грамм.- chip size: 28 × 28 mm, emitted spectrum 400-840 nm, dispersion angle 120 °, supply voltage 3.0-3.4V, working current: 700 mA, operating life 100000 hours,
На фиг. 3 показан светодиодный модулируемый фитоосветитель растений, состоящий из корпуса - 1 с посадочной поверхностью - 2, на поверхности которой размещаются семь горшков с растениями - 3, трех фитосветодиодных матриц - 4 для освещения нижней и боковой части вегитирующих растений и размещенного в корпусе 1 контроллера управления освещением - 5 и трех драйверов - 6 для подключения фитосветодиодных матриц 4, направляющей штанги - 7 и подвижной штанги - 8 для изменения высоты подвеса плафона - 9 с расположенными в нем двумя фитосветодиодными матрицами - 10, укрепленных на радиаторах - 11 с кулерами для охлаждения - 12, двух драйверов - 13 и двух пространственных модуляторов - 14.In FIG. 3 shows a modulated LED phyto-illuminator of plants, consisting of a housing - 1 with a landing surface - 2, on the surface of which seven pots of plants are placed - 3, three phyto-LED matrices - 4 for lighting the bottom and side of vegetative plants and placed in the
Светодиодный модулируемый фитоосветитель растений работает следующим образом: программируемый контроллер, обеспечивает заданный режим импульсного включения фитосветодиодных матрице регулировкой времени экспозиции и длительности темновых пауз и регулировкой плотности потока излучения по времени суток «утро», «день», «вечер».The LED modulated phyto-illuminator of plants works as follows: a programmable controller provides a given mode of pulsed switching on of the phyto-LED matrix by adjusting the exposure time and duration of dark pauses and adjusting the radiation flux density by the time of day “morning”, “day”, “evening”.
Первоначально включаются верхние фитосветодиодные матрицы без ПМ. С появлением апексов под фитосветодиодными матрицами устанавливают ПМ. При дальнейшем ростес появлением двух первых листьев подключаются нижние фитосветодиодные матрицы, угол наклона которых возможно изменять с ростом растений.Initially, the upper phyto-LED arrays without PM are turned on. With the advent of apexes, PM is installed under phyto-LED arrays. With further growth, the appearance of the first two leaves connects the lower phyto-LED matrices, the angle of which can be changed with the growth of plants.
Суммарный поток излучения, действующий на растения, вызывает в них фотореакции, формирующие процесс фотосинтеза, идет анаболический процесс, приводящий к росту растений с выделением кислорода. Во время темновых пауз имеет место биологический отдых растения с выделением углекислого газа.The total radiation flux acting on the plants induces photoreactions in them that form the process of photosynthesis; an anabolic process is underway leading to the growth of plants with the release of oxygen. During dark pauses, biological relaxation of the plant takes place with the release of carbon dioxide.
Светодиодный модулируемый фитоосветитель ускоряет развитие растений на начальных этапах вегетации и, как следствие, на более поздних этапах роста, что обеспечивает получение существенно более высоких урожаев за более короткие сроки.LED modulated phyto-illuminator accelerates the development of plants at the initial stages of vegetation and, as a result, at later stages of growth, which ensures obtaining significantly higher yields in a shorter time.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016141815A RU2637744C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Led modulated plant phytolighter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016141815A RU2637744C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Led modulated plant phytolighter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637744C1 true RU2637744C1 (en) | 2017-12-06 |
Family
ID=60581686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016141815A RU2637744C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Led modulated plant phytolighter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637744C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210289711A1 (en) * | 2018-07-27 | 2021-09-23 | Nichia Corporation | Lighting device and growing system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU39183U1 (en) * | 2004-04-16 | 2004-07-20 | Марков Валерий Николаевич | UNIVERSAL MICROPROCESSOR CONTROLLED LED LIGHT |
RU2278408C2 (en) * | 2003-09-23 | 2006-06-20 | Валерий Николаевич Марков | Universal polychromatic irradiator |
KR20120120996A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-05 | 순천대학교 산학협력단 | Physiolgy sensitized light emitting diodes lighting apparatus |
US8579465B2 (en) * | 2010-09-27 | 2013-11-12 | Panasonic Corporation | Plant growing system |
-
2016
- 2016-10-24 RU RU2016141815A patent/RU2637744C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2278408C2 (en) * | 2003-09-23 | 2006-06-20 | Валерий Николаевич Марков | Universal polychromatic irradiator |
RU39183U1 (en) * | 2004-04-16 | 2004-07-20 | Марков Валерий Николаевич | UNIVERSAL MICROPROCESSOR CONTROLLED LED LIGHT |
US8579465B2 (en) * | 2010-09-27 | 2013-11-12 | Panasonic Corporation | Plant growing system |
KR20120120996A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-05 | 순천대학교 산학협력단 | Physiolgy sensitized light emitting diodes lighting apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210289711A1 (en) * | 2018-07-27 | 2021-09-23 | Nichia Corporation | Lighting device and growing system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11166415B2 (en) | Plant growth with radiation-based mildew and/or bacteria control | |
JP6853334B2 (en) | Improvement of characteristics of photosynthetic organisms and their control | |
US10433493B2 (en) | Controlling ultraviolet intensity over a surface of a light sensitive object | |
US10624978B2 (en) | Ultraviolet-based mildew control | |
US8579465B2 (en) | Plant growing system | |
TWI590757B (en) | Plant breeding lighting device and plant breeding method | |
TWI459895B (en) | Illuminator of plant cultivating | |
US20150128489A1 (en) | Plant growing system | |
JP5779604B2 (en) | Plant cultivation method | |
EP3376856A1 (en) | Photon modulation management system for stimulation of a desired response in birds | |
EP3775671B1 (en) | Diffused fiber-optic horticultural lighting | |
JP5723903B2 (en) | Plant cultivation method | |
US11310964B2 (en) | Diffused fiber-optic horticultural lighting | |
RU2454066C2 (en) | Light diode phyto-irradiator | |
Xu | Seven dimensions of light in regulating plant growth | |
RU107020U1 (en) | LED PLANT LIGHTING SYSTEM (OPTIONS) | |
RU2637744C1 (en) | Led modulated plant phytolighter | |
KR20120138949A (en) | Plant or grain cultivation system by plasma lighting and cultivation method thereof | |
JP6912073B2 (en) | Leafy vegetable production method and leafy vegetable production equipment | |
RU127286U1 (en) | LED SYSTEM FOR IRRADIATION OF MERISTEMIC PLANTS | |
RU2278408C2 (en) | Universal polychromatic irradiator | |
Parma et al. | Experimental LED Luminaire and Its Usage at Study of Plant Physiology | |
US20240180086A1 (en) | Led lamp to promote plant growth | |
JP3162045U (en) | Light emitting diode module | |
RU64477U1 (en) | LAMP-IRRADIATOR (OPTIONS) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181025 |