LED不同光照模式植物培养系统的研制

影响植物生长发育的光环境主要包括光质、光强、光周期3个因素,为了更加深入研究植物实际生长周期所需要的光照总量及其对光谱的响应,设计了一种基于LED不同光照模式的植物培养系统,该系统主要包括LED灯具设计及光温检测控制系统和植物水培生长装置。结果表明,该系统不仅光照分布均匀,且光环境因子和温度参数简易可控;既可对植物生长所需光环境因子和温度进行灵活设置,又能为探索植物在不同生长阶段的最优光照模式的设定方式及调控策略提供依据。     

LED植物生长灯具的性能指标表

日本植物工厂研究会的LED植物光照研究委员会通过其官网发布了一份技术标准用于描述和对比LED植物生长灯具的性能指标。LED植物生长灯具的性能指标表包括一般信息和性能参数,其中:一般信息包含8项内容;性能参数包含由18项内容组成的6个部分。本文详细介绍了该性能指标表的所有内容。     

LED光源在设施园艺中的设计与应用探讨

在植物生长过程中,很容易受光照的影响,而在现实生活中,不良天气会影响光照,如雾霾、阴天等,大大降低了植物的生长速度。为此,在如今的园艺种植中要采取一定的措施,以保证光照正常,其中,LED光源设计至关重要。本文论述了LED光源在设施园艺即植物工厂、连栋温室、塑料大棚、日光温室中的设计,并提出了应用对策,以期为设施园艺种植提供参考。     

冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响

[目的]研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[方法]以南方红豆杉为材料,利用LED补充光照设置不同补光强度(1 000、3 000、5 000和7 000 lx),研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[结果]3 000～5 000 lx范围内的LED补光条件能较好地促进了红豆杉的生长,1 000 lx以下补光影响不大,超过5 000 lx,影响也变小;在LED植物生长灯下只需约126 lx的光强就可达到红豆杉植株在自然光(光强约为1 257 lx)下的净光合速率。[结论]LED植物生长灯作为一种新型光源,可以使植物在较低的蒸腾速率下取得较高的净光合速率。     

密闭式植物种苗工厂的设计及其光环境研究

密闭式植物苗工厂具有节能、环保、控制精度高、生产成本低等特点,发展前景广阔。利用不透光的绝热材料建设人工光型密闭式植物工厂,设计开发了高精度的环境控制系统,为植物生长提供优化的物理环境。研制了种苗繁育LED光环境调控装置、光照距离可调式荧光灯板,有效地改善植物生长所需的光环境,提高植物的光能利用率。通过对环境控制系统的试验研究以及相关的生物学试验,为密闭式植物工厂以及人工光源在育苗领域的应用研究提供了理论和试验依据。LED、荧光灯与自然光条件下黄瓜育苗对比试验表明LED光环境下植株生长速率高于其他处理,表现出一定的生长优越性。     

LED补光系统对设施园艺作物的影响

光照是影响设施园艺作物生长发育的主要生态因子之一,设施栽培中光照不足会严重影响园艺作物的生长和发育,LED等人工补光系统可按照植物对光照的需求对作物生长环境进行调控,与传统光源相比,LED补光系统以其高效节能、方便可控等优点而被广泛应用,但是LED补光系统的实施存在一定的问题,限制了在中国发展。本文通过介绍LED补光系统的特点与国内外的发展现状,总结LED补光系统对设施园艺作物形态特征、光合特性、成花过程、果实品质及相应的分子调控机制的影响,阐述LED补光系统现有的不足,并展望未来的发展方向,旨在为LED补光系统在设施园艺上的应用提供借鉴与参考。     

基于粒子群算法的LED植物光源最优光照区域确定

针对LED植物光源光照分布的不均匀问题,首先建立了红、蓝光LED组合分布的植物光源阵列光照度分布及光照均匀度模型。综合考虑照明区域的光照均匀性及面积大小2个因素,构建出光照区域优劣评价函数,以矩形结构的LED植物光源为例,应用粒子群算法确定出最优的光照区域。在光照均匀性与面积2个因素的影响比重为7∶3条件下,得到了最优区域是光照平面中央位置面积为21.5462cm×18.1cm的矩形区域,红、蓝光均匀度均达到了0.862 2。与采用传统方法模拟的光照度分布情况对比,结果表明:应用粒子群算法确定LED植物光源的最优光照区域的方法是有效可行的,并且能够自动实现寻优功能。该方法可为LED光源下植物最优培养区域的自动跟踪提供重要的技术支撑。     

非24小时光周期对生菜生长的影响

LED是发光二板管(light emitting diode)的简称,具有能耗低、寿命长、体积小、重量轻、发热量少等重要特点,而且LED发出的光线波长范围狭窄,可通过组合提供与植物光合成和光形态建成所需波长一致的光谱,从而满足植物生长需要。很多研究者针对不同LED光照波长对植物的影响进行了大量研究,为推动LED在农业生产中的应用起到了推动作用。该文则以植物生物钟为切入点,指出可利用LED来调控植物生物钟,从而达到增加产量的目的。该研究对进一步拓宽LED的应用范围,提高LED的利用效率有非常重要的意义。     

LED植物光源阵列光照分布及均匀性研究

针对LED植物光源阵列在植物培养中光照分布的不均匀问题,通过理论推导,建立了红、蓝光相间布置的LED植物光源阵列的光照度分布及光照均匀度模型,以LJZWD植物光源阵列为例,对其光照度分布、光照均匀性变化情况进行模拟分析。结果表明:光源安装高度为14.3 cm时,可获得较好的光照均匀性,将照明区域缩小为光源阵列面积的81%时,光照均匀度可达到0.9以上,该研究对LED植物光源的安装与植物栽培区域的选择具有指导意义。     

基于TracePro的LED植物生长光源灯珠布局的优化设计与验证

为了提高LED植物生长光源的光照均匀性,提高光照强度,利用Tracepro光学仿真软件设计了红蓝白LED植物生长光源灯珠3种排布方式模型,对各排布方式分别设置了等间距排列和等差数列排列的组合方案,比较其均匀性及光照强度.仿真结果表明:不同排布方式和各排列组合方案对辐射照度和均匀性有一定的影响,双线排布在SA40处理下的光源均匀性高于其他处理方式.为了验证仿真设计的可靠性,基于仿真最优结果(SA40双线)制作LED植物生长光源作为试验组,CK30单线排布光源及传统LED白灯作为对照组,搭建6条光源组合照明平台,在150 mm受光距离下测量3组光源均匀性.结果表明:SA40处理下的红蓝白双线排布光源光照均匀性最好(88.93%),与仿真结果相符,说明其排布参数设计合理.     

飞利浦园艺LED照明研讨会在北京举办

<正>本刊讯2014年4月22日,由飞利浦园艺LED照明主办的"光·促进植物生长的创新方法——园艺LED照明研讨会"在北京召开。会议围绕着LED在科研领域、温室、组培以及植物工厂应用的主题展开。来自科研院所、组培企业、温室及植物工厂的专家及合作伙伴近60人参加了此次会议。飞利浦园艺LED照明中国区总监徐辉女士在欢迎致辞中,阐述了光照对植物生长的重要意义,并介绍了飞利浦园艺LED的研发应用经验和专业的服务团队。会议邀请荷兰瓦赫宁根大学LeoMarcelis教授、荷兰HAS Den Bosch大学Jasper den Besten教授,浙江大学周艳虹教授,华南师范大学王小菁教授分别     

基于LED光源优势的植物工厂光照策略探讨

LED是半导体固态电光源,具有节能、光效高、寿命长、响应快、环保、体积小和坚固耐用等众多传统光源无法比拟的光电优势,更兼具按需调制光谱、智能控制和冷光源等在植物工厂应用中的独特优势,被誉为人工光植物工厂的理想光源。LED光源所提供的光环境(光质和光强及其持续时长)及其时间转换智能可控的特性赋予了LED在植物工厂中应用的诱人潜力和广阔前景。因此,LED光源植物工厂具备调控智慧生产光环境的能力,通常可以在纳米波长光质、PPFD基本单位光强和分钟尺度时长等方面对光环境进行管控,也可实现内涵丰富的连续光照、间歇光照和交替光照等特殊光照模式及其集成应用。对植物工厂光照策略的制定,应针对各种植物种类及品种构建出集成了多种光照模式的光照策略,实现提高植物生产力和植物工厂生产效率的光调控目标。因此,应加强对各种光照模式植物生理效应和能耗的研究和评价,筛选出基于植物种类或品种的适宜集成机制,以获得高效节能的植物工厂光照策略。     

探讨LED光源设计在设施园艺中的应用策略

在园艺种植过程中,植物状态很容易受光照的影响,而在现实生活中,不良天气会影响光照,比如雾霾、阴天等,大大降低了植物的生长速度。为此,在如今的园艺种植中要采取一定的措施,以保证光照正常,其中,LED光源设计就是很重要的。本文将以此为核心,深入研究其工作特点,最大化的发挥该设计的作用。     

高压钠灯和发光二极管在植物设施栽培中的应用现状与展望

光照是影响植物生长的关键限制因子,它不仅是绿色植物顺利完成生命周期的必需环境因素,还是植物光合作用的能量来源,更是调节植物生理活动的重要环境信号。随着温室设施栽培、室内栽培、植物工厂技术的飞速发展,科学家对农业光照的研究越加深入。目前植物设施栽培中使用的光源主要有白炽灯、荧光灯、金卤灯、高压钠灯(high pressure sodium lamp,简称HPS)以及发光二极管(light-emitting diode,简称LED)。本文系统梳理了第三代光源HPS和第四代光源LED的发光原理及其在植物栽培中的应用特点、应用现状,以期为设施农业的补光应用提供支持。     

LED植物工厂光质生物学研究与应用现状

植物工厂是设施园艺发展的必然趋势和高级阶段,其本质优势在于包括人工光照明在内所有生产要素可实现智能控制。LED光源是植物工厂应用的优选光源,可提供植物生理有效辐射范围内所有波长的光质,丰富了光生物学内涵,LED光源研发与应用催生了光生物学的分支即光质生物学学科。LED植物工厂是植物光质生物学研究与应用的理想场所和设施类型,植物光质生物学研究及LED光环境调控具有提高植物工厂植物产品产量与品质的重大应用价值,LED植物工厂产业的可持续发展有待于植物光质生物学的深入揭示。总结了LED植物工厂光质生物学的定义、内涵,并着重阐明了红蓝光替代全光谱的充要性、红蓝光质比优化、红蓝光连续光照、UV-LED光质生物学和昼夜节律等重点方向国内外研究与应用新动态,指出了未来LED植物工厂植物光质生物学研发与应用重点。     

新型LED植物补光装置的开发及应用

本文设计了适用于园艺设施栽培的新型LED植物补光装置,该装置以LED灯珠为光源,依照植物生长规律所需要的太阳光,用LED灯管代替太阳光在植物生长的各个阶段进行不同强度的补光照射,提高植物的生长效率。本文所开发的LED补光装置光源为红光LED(650~660nm)、蓝光LED(420~430nm)和远红光LED(720~730nm)。     

LED植物组培阵列的设计与均匀性研究

为给组培植物提供更加科学、更加可靠的光环境,在分析模拟3种典型平面发光二极管(light emitting diode,简称LED)阵列的辐照度之后,确定方形阵列最适合应用于植物照明,将红、蓝、绿、紫外4种不同光质的LED灯珠组合成植物组培专用的LED混合阵列,并采用专业光学模拟软件Trace Pro进行光学仿真试验。结果显示,组合阵列的各光质LED光照都具有良好的均匀性,且容易扩展、更换及安装部署LED灯珠。该LED混合阵列突破传统的点、线光源技术的缺陷,与市面上的灯管式组培灯相比,能为植物提供更加均匀的光照,而且不同光质的搭配更灵活,保证每种光质的LED都能提供均匀光照,非常适用于植物组培。     

温室植物高效栽培光照控制系统的研究

温室植物高效栽培光照控制系统包括可弯曲的透明太阳能光伏电池组件、植物栽培区域、单栋温室、植物栽培光照控制器。植物栽培光照控制器包括植物种类确定单元、生长状态收集单元、生长区域确定单元、波长确定单元、植物移动决定单元和一个数据库。为解决了太阳光无法满足不同种类植物栽培和同种植物不同生长阶段所需要的最佳光照条件,研究了一种温室植物高效栽培光照控制系统。该控制系统能根据植物的种类和不同生长阶段,提供植物生长发育的最佳吸收波长的光照,营造适宜生长的光环境,缩短生长周期,提高植物产量,改善农产品品质。     

基于并行粒子群算法的LED植物最优补光系统设计

针对发光二极管(light emitting diode,简称LED)植物光照分布不均匀的问题,设计基于并行粒子群算法的温室LED植物最优补光系统,系统提出利用STC89C51单片机与BH1750FVI光照度传感器模块的结合实现光照度数据的检测与采集;根据专家系统及并行粒子群算法推算出最优补光量及补光位置;采用PT4115降压恒流源驱动LED灯组工作的方法实现温室中植物光照度的实时监测及最优补光。结果表明,应用并行粒子群算法寻找LED补光最优位置方法是可行的,同时方便用户合理补光,减少补光不均匀对植物生长造成的不良影响。     

智能LED植物生长灯

<正>当前,由于雾霾、阴雨雪天、光照不足等外部因素的影响,造成蔬菜瓜果的生长速度缓慢、产量低、成熟晚。为解决这一难题,山东永聚光电科技有限公司与中科院研发,中科光电(长春)科技有限公司联合生产了植物生长灯系列产品。该产品是以稀土材料为发光源的全光谱LED灯,它使用起来就像太阳光一样,有利于植物生长,对农作物的增产、增量、增效起到很