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LED光源装置及控制方式

2017-07-12

农业工程技术·温室园艺 2017年5期
关键词:荧光灯红光蓝光

目前,针对植物工厂不同应用途径的要求,己经开发出了管状、板式等多种形式的LED光源装置,供生产用户使用。

管状LED光源装置 为了更好地与T8、T5荧光灯灯管互换,目前己经研制出可替代T8、T5荧光灯的管状LED光源。这类光源由灯架、灯管、灯头等组成,灯架内安装有特定的整流器,可直接将220V交流电转化成可供LED使用的直流电,灯架两端各封接一个电极,并设置与普通荧光灯管同样标准的灯头,在完全不改变其他结构的条件下,就可用管状LED光源直接替换现有的荧光灯,安装使用方便。

这种管状LED光源,是在灯架内表面按一定比例均匀设置660 nm红光、450 nm蓝光和730nm远红光LED灯珠,根据光环境优化参数的研究结果,如生菜栽培设定LED红光/蓝光/远红光(R/B/FR)的比例为8:1:1,黄瓜育苗设定R/B/FR的比例为7:1:1等,进行合理配置。管状LED光源装置可以独立应用于植物工厂的生产,也可与荧光灯配合使用。

管状LED光源装置是植物工厂应用最为普遍的光源系统,既可用于叶菜栽培育苗等,也可以用于植物组培、果菜类作物补光灯等。

LED光源板及其配套装置 板式LED平面光源也是植物工厂重要的光源形式之一,由超高亮度的红光LED和蓝光LED两种光源组成,其中红光LED的峰值波长为660 nm,蓝光LED的峰值波长为450 nm,通过板面设计进行均匀交叉分布为保持温度相对恒定,在光源板中部设有温度传感器,对光源板的中央温度进行实时监控,采用专用散热片与轴流风扇结合进行散热,以提高LED的工作效率及稳定性。光源的发光强度采用脉冲宽度调制(PWM),红、蓝LED两种光源的发光强度可实现分别调控,以满足不同植物对光环境的需求。

案例中植物工厂使用的LED光源板,红光LED的电能转换效率为6.7%,蓝光LED的电能转换效率为13%(发光效率的单位应该为lm/W);红光LED的发射光强度达到38 W/m2,蓝光LED的发射光强度达到12 W/m2;整个光源系统的光合有效光量子流密度可达255 μmol/(m2·s)。发光面积与育苗盘尺寸吻合,以减少光能损耗。LED平面光源系统的性能参数见表1。

LED光源板可以用于植物工厂的叶菜栽培、育苗等,也可以用于植物组培等。

LED光源控制方式及效果 LED光源装置与计算机之间采用RS-48S通信方式连接,通过外接计算机调控LED光源板的發光强度、发光频率及开关时间。LED光环境调控装置另外还外接1个控制盒,单色光的发光强度、发光频率可通过控制盒实现手动控制。

LED光环境调控装置实行PWM控制方式,其占空比与LED光源的发光强度之间呈线性关系。因此,在进行不同红蓝光比例(R/B)调控时,可以按照控制比例计算对应的占空比,实现单色光发光强度的调节。

光源板的温度对光照参数影响明显,试验表明,在不启动轴流风扇散热的情况下,当光源板的温度从2℃上升至55℃时,红蓝两种LED光源发光强度均呈线性递减趋势;但发光强度随温度的升高减少幅度不大,减少程度<10%。且实际运行过程中在启动轴流风扇散热时,光源板的最高温度一般<38℃,对光源板的性能及植物生产的效果影响并不显著。

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