專利名稱：一種使用led光源栽培植物的方法及該方法使用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一般植物學領(lǐng)域，具體為使用燈光栽培植物的方法及該方法使用的裝置。
背景技術(shù)：
目前，LED植物生長光源技術(shù)發(fā)展迅速，以LED為光源的植物生長燈的有關(guān)報道已不鮮見，各有其理論依據(jù)和應(yīng)用價值，但應(yīng)用的側(cè)重面和效果各不相同。CN1596606公告了一種“高效節(jié)能LED植物生態(tài)燈”，提供了一種布線簡單、成本低的線狀透明樹脂管狀燈；CN102349354A公告了一種“節(jié)能LED照明設(shè)備”，通過對市電進行全波整流波形及接通或斷 開驅(qū)動部輸出來達到提高功率因數(shù)，降低功耗的目的；CN102418891A公告了 “一種自動節(jié)能LED燈”，提供了一種通過感光控制器代替人工接通和斷開電源的LED燈；CN102098846A公告了“智能節(jié)能LED燈控系統(tǒng)”，提供了一種通過變壓供電模塊、人體紅外線檢測模塊、光敏傳感器等裝置實現(xiàn)LED燈智能控制的系統(tǒng)；CN102338324A公告了一種“能產(chǎn)生混合光的LED植物燈裝置及其實現(xiàn)方法”，在單顆LED燈內(nèi)采取矩陣結(jié)構(gòu)的LED晶片組，通過外部控制電路調(diào)節(jié)LED燈的色度和亮度，使單顆LED產(chǎn)生混合光，降低了植物燈功耗和成本；CN102355779A公告了一種“LED植物生長燈模擬日光控制系統(tǒng)”，提供了一種性能穩(wěn)定、軟件智能控制、操作靈活、便于推廣使用的具有模擬日光功能的LED植物生長燈模擬日光控制系統(tǒng)；CN101725871A公告了 “一種LED植物生長燈”，提供了一種便于在同一空間內(nèi)進行多種不同補光對象(植物)的研究、生產(chǎn)，可根據(jù)光環(huán)境優(yōu)化或程序化調(diào)控，提高光能的有效性，提高設(shè)施的使用效率，降低綜合成本投入的裝置；CN101990828A公告了一種“利用LED光源調(diào)節(jié)植物生長的方法及其LED植物照明燈”，提供了一種根據(jù)植物生長發(fā)育周期、光合原理、光譜波長選擇性吸收等原理利用LED光源綠、藍二基色以及一些LED輔助光源的混合光，對植物科學合理補光，改善果品品質(zhì)的裝置；CN102330913A公告了一種“LED植物生長燈”，提供了一種可在植物生長全過程都能起到很好的催生作用的LED植物生長燈；CN102438370A公告了“一種全數(shù)字智能LED植物補光燈控制系統(tǒng)”，提供了一種利用全數(shù)字智能調(diào)控技術(shù)實現(xiàn)在同一空間內(nèi)對多種不同的植物進行按需補光，同時實現(xiàn)對大范圍的植物補光燈的集中控制系統(tǒng)。作為取代熒光燈成為未來植物工廠中植物生長主要光源，LED燈具有體積小、壽命長、光效高、功耗低、光譜可控等一系列優(yōu)點，但隨著距離的增加，光源下方光照強度呈幾何衰減趨勢。之前的研究和產(chǎn)品多注重對LED光源的電源、控制系統(tǒng)、LED燈珠光譜組成等的開發(fā)，雖然能夠達到植物所需的光照強度，某些技術(shù)在一定程度上起到了節(jié)能的作用，但遠未達到未來大規(guī)模人工光蔬菜生產(chǎn)對節(jié)能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有利用光源栽培植物技術(shù)領(lǐng)域的不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種大幅度降低能耗及初期投入的使用LED光源栽培植物的方法。
本發(fā)明的另一目的是提出使用該方法栽培植物的裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為—種使用LED光源栽培植物的方法，其是將LED光源板和植物放置于一個栽培架上，所述LED光源板位于植物的上方并隨著植物生長而垂直移動，所述LED光源板周期性地水平移動，輪流照射下方的植物。為了最大限度的發(fā)揮與利用LED燈其冷光源的優(yōu)勢，垂直方向上應(yīng)盡量縮小光源板與植物間的距離，同時降低LED發(fā)光強度，以最小的能耗使植物獲得所需的光照，達到節(jié)能的效果。所述LED光源板置于植物的上方2-15cm處。優(yōu)選地，所述LED光源板置于植物的上方5-lOcm處。其中，所述植物的栽培區(qū)域的面積為LED光源板面積的2-2. 5倍。優(yōu)選地，所述植物的栽培區(qū)域的面積為LED光源板面積的2倍。 其中，LED光源板每經(jīng)過8 12小時水平移動一次。其中，LED光源板水平移動覆蓋的面積是光源板面積的2倍。本發(fā)明提出的方法所使用的栽培裝置，其包括LED光源板、栽培植物的植物栽培槽和栽培架，栽培架上設(shè)置有垂直移動裝置和水平移動裝置，所述LED光源板位于植物的上方2-15cm處，栽培架上有LED光源板垂直移動的區(qū)域。其中，所述栽培架上有LED光源板水平移動的區(qū)域。其中，所述植物栽培槽的栽培面積為LED光源板面積的2-2. 5倍。所述垂直移動裝置和水平移動裝置分別通過機械、電氣、液壓、氣壓方式中的一種方式控制移動。其中，所述垂直移動裝置和水平移動裝置分別為電機、皮帶、鏈條、鋼絲、齒輪、滑輪、液壓、活塞、導軌、絲杠和引動器中的一種或多種。本發(fā)明的有益效果在于I)本發(fā)明的方法最大限度的發(fā)揮與利用LED燈冷光源的優(yōu)勢，在垂直方向上盡量縮小光源板與植物間的距離，同時降低發(fā)光強度，以最小的能耗使植物獲得所需的光照，達到節(jié)能的效果。2)本發(fā)明的方法最大限度的發(fā)揮與利用LED燈節(jié)能與長壽命的優(yōu)勢，在調(diào)節(jié)光源板高度的同時在水平方向上也可調(diào)節(jié)，利用植物生長的光/暗期交替，單位面積光源板能夠提供原來兩倍面積植物生長所需光源照明，在保證下方植物正常進行光、暗期生理活動的同時，使LED光源板初期投入減半。本發(fā)明的裝置置于植物工廠內(nèi)，沒有日光照射。但也適用于一切使用LED光源對植物進行栽培及補光的場合，不論是否接受光照。


圖I為本發(fā)明實施例中使用光源栽培植物的裝置。圖中，I為栽培架，2為垂直導軌，3為LED光源板，4為水平導軌，5為植物。圖中的箭頭為光源板移動的方向。
具體實施例方式現(xiàn)以以下最佳實施例來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例I :處理組如圖I，一種栽培植物的裝置，包括LED光源板3、植物5、放置植物5的栽培槽和LED光源板3的栽培架1，LED光源板3位于植物5的上方，栽培架垂直支架上安裝有垂直導軌2，水平支架上安裝有水平導軌。LED光源板3通過電機的牽引，保持在植物5上方一定高度，當植物5長高時向上移動。本實施例中，控制LED光源板位于植物上方5cm處。使用與對照組相同面積的燈板(光源板)照射相同面積的植物。該裝置置于植物工廠中，多層放置。對照組面積與植物栽培面積相同的光源板固定于植物上方25cm處,不移動并保持植物受光照強度與處理組相同。本實施例的方法可以最大限度的發(fā)揮和利用LED其冷光源的優(yōu)勢，縮小光源板與植物間的距離，使LED發(fā)光強度較低時就可滿足下方植物對光照的需求，極大的節(jié)約能源。
以種植生菜為例，本實施例的方法使生菜能夠正常生長，其Vc、花青素、類胡蘿卜素含量與對照組差異不顯著，同時電量消耗比對照組降低了 45%。實施例2:處理組如圖I，一種栽培植物的裝置，包括LED光源板3、植物5、放置植物5的栽培槽和光源板的栽培架1，光源板3位于植物5的上方，栽培架垂直支架上安裝有垂直導軌2，水平支架上安裝有水平導軌。單位面積LED光源板3位于植物5上方15cm處，每開啟10小時后水平移動一次并關(guān)閉，2小時后再次開啟照明，移動的距離是一個LED光源板3的長度，使其輪流照射下方的2倍于光源板面積的植物5。該裝置置于植物工廠中，多層放置。對照組面積與植物栽培面積相同的光源板固定于植物上方15cm處,不移動并保持植物受光照強度與處理組相同。本實施例的方法可以最大限度的發(fā)揮和利用LED長壽命、節(jié)能的優(yōu)勢，根據(jù)植物光/暗期需要，用單位面積光源板輪流照射下方2倍于單位面積的植物，可以只用一塊光源板達到原來兩塊光源板的照射面積和效果，使LED光源板初期投入減半。以種植生菜為例，本實施例的方法使生菜能夠正常生長，其Vc、花青素、類胡蘿卜素含量與對照組差異不顯著，同時光源板初期投入比對照組降低了 50%。實施例3:處理組如圖1，一種栽培植物的裝置，包括LED光源板3、植物5、放置植物和光源板的栽培架1，LED光源板3位于植物5的上方，栽培架垂直支架上安裝有垂直導軌2，水平支架上安裝有水平導軌。LED光源板3通過電機的牽引，保持在植物5上方一定高度，當植物長高時向上移動。本實施例中，控制光源板位于植物上方5cm處。同時,光源板每開啟10小時后水平移動一次并關(guān)閉，2小時后再次開啟照明，移動的距離是一個LED光源板的長度，使其輪流照射下方的2倍于光源板面積的植物。該裝置置于植物工廠中，多層放置。對照組面積與植物栽培面積相同的光源板固定于植物上方25cm處,不移動并保持植物受光照強度與處理組相同。本實施例的方法可以最大限度的發(fā)揮和利用LED其冷光源的優(yōu)勢，縮小光源板與植物間的距離，使LED發(fā)光強度較低時就可滿足下方植物對光照的需求，極大的節(jié)約能源。同時，最大限度的發(fā)揮和利用LED長壽命、節(jié)能的優(yōu)勢，根據(jù)植物光/暗期需要，用單位面積光源板輪流照射下方2倍于單位面積的植物，可以只用一塊光源板達到原來兩塊光源板的照射面積和效果，使LED光源板初期投入減半。以種植生菜為例，本實施例的方法使生菜能夠正常生長，其Vc、花青素、類胡蘿卜素含量與對照組差異不顯著，在光源板初期投入減半的同時電量消耗比對照組降低了 47%。以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用LED光源栽培植物的方法，其特征在于，LED光源板和植物放置于栽培架上，所述LED光源板置于植物的上方并隨著植物生長而垂直移動，所述LED光源板周期性地水平移動，輪流照射下方的植物。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述LED光源板置于植物的上方2-15cm處。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述LED光源板置于植物的上方5-lOcm處。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述植物的栽培區(qū)域的面積為LED光源板面積的2-2. 5倍，優(yōu)選地，所述植物的栽培區(qū)域的面積為LED光源板面積的2倍。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述LED光源板每經(jīng)過8 12小時水平移動一次。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述LED光源板水平移動覆蓋的面積是LED光源板面積的2倍。
7.權(quán)利要求f6任一所述的方法所使用的栽培裝置，包括LED光源板、栽培植物的植物栽培槽、放置LED光源板和植物栽培槽的栽培架，其特征在于，栽培架上設(shè)置有垂直移動裝置和水平移動裝置，所述LED光源板位于植物的上方2-15cm處，栽培架上有LED光源板垂直移動的區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的栽培裝置，其特征在于，所述栽培架上有LED光源板水平移動的區(qū)域。
9.如權(quán)利要求7所述的栽培裝置，其特征在于，所述植物的栽培槽的栽培面積為LED光源板面積的2-2. 5倍。
10.如權(quán)利要求7、任一所述的栽培裝置，其特征在于，所述垂直移動組織和水平移動裝置分別為電機、皮帶、鏈條、鋼絲、齒輪、滑輪、液壓、活塞、導軌、絲杠和引動器中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用LED光源栽培植物的方法，是將LED光源板和植物放置于一個栽培架上，LED光源板位于植物的上方2-15cm處并隨著植物生長而垂直移動，LED光源板周期性地水平移動，輪流照射下方的植物。本發(fā)明還提供該方法所使用的裝置。本發(fā)明提出的裝置可調(diào)節(jié)光源板高度，最大限度的發(fā)揮與利用LED燈冷光源的優(yōu)勢，在垂直方向上盡量縮小光源板與植物間的距離，降低發(fā)光強度，節(jié)省電量；同時在水平方向上也可調(diào)節(jié)，利用植物生長的光/暗期交替，單位面積光源板能夠提供原來兩倍面積蔬菜生長所需光源照明，在保證下方植物正常進行光、暗期生理活動的同時，使LED光源板初期投入減半。
文檔編號A01G9/20GK102771345SQ20121027064
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉文科, 張義, 方慧, 李琨, 楊其長, 程瑞鋒, 肖平 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所