專利名稱:刺激植物生長(zhǎng)的復(fù)合光脈沖輻照裝置的制作方法
本發(fā)明是有關(guān)夜間或光照不足時(shí)植物栽培刺激生長(zhǎng)的復(fù)合光脈沖輻照，以及使用該方法制成用于現(xiàn)代植物栽培的實(shí)用裝置。特別適用于對(duì)溫室，短日照地區(qū)大田被覆地植物進(jìn)行輻照。也可應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)蔬菜的流水線上。
在溫室中，目前普遍使用連續(xù)強(qiáng)烈光照，調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)期，增強(qiáng)作物的光合作用。但該方法電耗太大電費(fèi)太貴不適用于營(yíng)業(yè)性植物栽培。
DE3117909號(hào)專利是有關(guān)用波長(zhǎng)主要為660毫微米的燈光反復(fù)照射果樹(shù)有利于提高產(chǎn)量。
DT2832696號(hào)專利提出用連續(xù)或間歇性地用紫外光照射植物可防治蟲(chóng)害和病害。
SU820732號(hào)專利建議對(duì)被覆地栽培植物采用脈動(dòng)光照以增產(chǎn)，即在同一時(shí)間使用二種光脈沖頻率，一種是1到100赫芝，而另一種是在5到278赫芝頻率范圍。以每種光脈沖頻率，光脈沖的持續(xù)時(shí)間和兩脈沖的間歇時(shí)間，比值控制在11至101的范圍內(nèi)。
以上技術(shù)電耗仍都較大，所用裝置較復(fù)雜，且效果比較單一，以上方法實(shí)用性受到限制。
本發(fā)明目的在于克服已有技術(shù)的各種不足，集目前該類技術(shù)的特點(diǎn)達(dá)到綜合的積極效果。對(duì)栽培的植物夜間采用復(fù)合脈沖光照方法，并制成實(shí)用化的復(fù)合脈沖光照裝置。
本發(fā)明簡(jiǎn)述為使用二種類型的光在夜間或光照不足時(shí)同時(shí)輻照植物，一種光為強(qiáng)閃光脈沖，脈沖寬度在2×10－4秒到10秒范圍。另一種為色光脈沖，脈沖寬度在0.01秒到10秒范圍。二者的重復(fù)工作頻率在每秒1次到每10分鐘1次的范圍，且以交替，同步，非同步閃光方式同時(shí)對(duì)植物進(jìn)行輻照，以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)的目的。色光的顏色隨目的略有變化，一般用紅色，花卉和植物的花期宜用綠色。若色光發(fā)生器發(fā)出的有效光照面積和植株腑視面積比小于1，色光的發(fā)光中心對(duì)著植株的主莖生長(zhǎng)點(diǎn)方向，生長(zhǎng)點(diǎn)附近的正在開(kāi)展的葉子要置于有效光強(qiáng)之內(nèi)。
本發(fā)明同時(shí)包括利用上述方法，制成的實(shí)用化輻射裝置。該裝置主要包括四大部分供電電源，控制電路，強(qiáng)閃光發(fā)生器，色光發(fā)生器等。強(qiáng)閃光采用各種頻閃充氣燈，溴鎢燈，其他功率燈作發(fā)光元件，色光發(fā)生器主要采用彩色螢光燈，彩色燈泡，發(fā)光二極管作發(fā)光元件。主功率開(kāi)關(guān)采用晶閘管等功率電子開(kāi)關(guān)元件，繼電開(kāi)關(guān)組成實(shí)用電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.可增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，縮短植物生長(zhǎng)期。
2.有利于防治植物特別是溫室植物病蟲(chóng)害。
3.由于本發(fā)明脈沖光重復(fù)頻率相當(dāng)?shù)?，因而電耗低，電費(fèi)少，實(shí)用于植物營(yíng)業(yè)性栽培作業(yè)。
4.由于本發(fā)明重復(fù)頻率低，因而裝置簡(jiǎn)單，造價(jià)低，方便生產(chǎn)與使用，增強(qiáng)了實(shí)用性。
5.本發(fā)明的復(fù)合脈沖光照法，更合理地利用了光合作用的二個(gè)過(guò)程和植物光敏素的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用的綜合光生化效應(yīng)，對(duì)植物增產(chǎn)更有利。
6.本發(fā)明對(duì)有燈絲的普通燈采用預(yù)加熱方式，減弱了燈絲電流沖擊，極大地延長(zhǎng)了燈的工作壽命。
7.本發(fā)明除可使用常規(guī)燈外，還應(yīng)用了溴鎢燈，各種頻閃燈，彩色螢光燈，發(fā)光二極管，因而裝置可以更簡(jiǎn)單。
8.本發(fā)明提出用單只紅色發(fā)光二極管或其他小功率色光源發(fā)出脈沖光著重輻照單株植物主莖生長(zhǎng)點(diǎn)附近的正在開(kāi)展的葉子，促進(jìn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，使得光效利用率更高，其可以使溫室植物大幅度增產(chǎn)。
9.本發(fā)明光源下部可放置殺蟲(chóng)器皿，兼有燈光殺蟲(chóng)作用。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將從下面介紹的圖中和說(shuō)明中進(jìn)一步的述說(shuō)。
圖1是本發(fā)明裝置最完善總原理方框圖，電路都使用一般常用元件，實(shí)現(xiàn)不困難，隨使用的條件和目的，可簡(jiǎn)可繁，對(duì)交流電有保證的地區(qū)，20，21，22，23可略去，圖1原理簡(jiǎn)述如下。
圖1所示電路，由信號(hào)源1控制，輸出脈沖重復(fù)頻率從每秒1次到每10分鐘1次。頻率由重復(fù)工作頻率調(diào)節(jié)電位器2連續(xù)調(diào)節(jié)。輸出信號(hào)觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)3。雙穩(wěn)態(tài)輸出一路信號(hào)至強(qiáng)閃光脈寬控制單穩(wěn)4，單穩(wěn)脈寬受電位器5控制，信號(hào)觸發(fā)強(qiáng)閃光發(fā)生器電路9，9所發(fā)出的電脈沖由閃光燈組10轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)閃光輸出，由強(qiáng)閃光燈罩11反射直接輻照植物。
雙穩(wěn)態(tài)3的輸出同時(shí)經(jīng)“同步”“交替”選擇開(kāi)關(guān)6決定脈沖信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，觸發(fā)色光脈沖單穩(wěn)7，色光脈寬受色光脈寬調(diào)節(jié)電位器8決定，輸出的信號(hào)，觸發(fā)控制色光發(fā)生器電路12，點(diǎn)燃色光發(fā)光元件13，發(fā)出的光經(jīng)反光罩14同時(shí)照射植物。
整機(jī)功率和控制部分穩(wěn)壓直流電源由整機(jī)電源電路15供給，輸出經(jīng)關(guān)機(jī)系統(tǒng)18，供給整機(jī)電源。這部分原理是，當(dāng)選擇全自動(dòng)工作方式時(shí)，傍晚光線漸弱，夜晚光電自動(dòng)開(kāi)關(guān)19自動(dòng)動(dòng)作，打開(kāi)時(shí)間繼電器開(kāi)關(guān)10，16受工作時(shí)間預(yù)置電路17控制。比如預(yù)定每天工作2小時(shí)，整機(jī)工作2小時(shí)后，16控制關(guān)機(jī)電路18自動(dòng)關(guān)機(jī)。
對(duì)于交流電源不正常地區(qū)，可在整機(jī)中加設(shè)20，21，22，23等部分。原理簡(jiǎn)述為市電／蓄電池轉(zhuǎn)換自動(dòng)開(kāi)關(guān)20自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)市電，有市電接通市電，無(wú)市電接通DC／AC變換器2121把蓄電池自動(dòng)充電供電系統(tǒng)22的電能變換成50到60周，220伏交流電，經(jīng)20供應(yīng)整機(jī)。23為太陽(yáng)能電池充電器。
圖1所示裝置以交替方式工作時(shí)，植物可獲得最好促進(jìn)。強(qiáng)閃光主要用以完成光合作用“光反應(yīng)”過(guò)程，光脈沖間隙期是植物的“暗反應(yīng)”過(guò)程。接著色光比如紅光出現(xiàn)，用以打開(kāi)了植物體內(nèi)的光敏素“繼電開(kāi)關(guān)”，并促進(jìn)了光合作用“暗反應(yīng)”過(guò)程，如此反復(fù)。同時(shí)起作用的還有植物光照時(shí)間累積效應(yīng)。這些，加速了植物體內(nèi)的新陳代謝，增強(qiáng)了植物體內(nèi)酶的活性，從而引起綜合性積極效果。
每天夜晚的光照時(shí)間可以根據(jù)植物的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)達(dá)到模擬季節(jié)光照的結(jié)果。發(fā)光功率大小并無(wú)嚴(yán)格要求，以較強(qiáng)而不致使植物受傷為好。
圖1中4、5、9、10部分可以有多種選擇。圖2，圖3電路為2個(gè)最佳實(shí)施例(注有現(xiàn)成集成電路僅以方塊圖形式標(biāo)出)。
圖2電路原理為220伏市電經(jīng)功率整流橋1輸出，受晶閘管已控制，而2則由過(guò)零觸發(fā)電路3觸發(fā)，觸發(fā)時(shí)間的長(zhǎng)短受到閃光時(shí)間單穩(wěn)4的控制。當(dāng)晶閘管已控制極加有觸發(fā)信號(hào)后，可以實(shí)行周期性通斷控制。溴鎢燈的預(yù)加熱由6、7組成，預(yù)加熱整流橋6和預(yù)加熱變壓器7組成預(yù)加熱系統(tǒng)。
本線路優(yōu)點(diǎn)在于1.由于使用可控硅過(guò)零通斷控制，因而線路簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可靠性高，無(wú)干擾。
2.預(yù)加熱減小了燈內(nèi)阻的變化，減弱了點(diǎn)燈沖擊電流和沖擊力，延長(zhǎng)了燈的壽命。
圖3所示電路原理為220伏或380伏交流電經(jīng)充電限流電感1，整流充電橋2，充電可控硅開(kāi)關(guān)3對(duì)閃光燈電容器4進(jìn)行充電，當(dāng)然要求3工作于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)。在此同時(shí)，充電電流流經(jīng)觸發(fā)電容充電電阻5，對(duì)觸發(fā)電容9充電。假定很快充滿預(yù)定電壓，這時(shí)，若外界有同步信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)燈觸發(fā)電路11，11將立刻送出信號(hào)，點(diǎn)燃觸發(fā)可控硅10.10、9和觸發(fā)變壓器8的初級(jí)線圈構(gòu)成一個(gè)放電通路，此放電振蕩電能通過(guò)8升壓并聯(lián)外觸發(fā)閃光燈7。閃光燈儲(chǔ)能電容器組4上的電能，通過(guò)放電限流匹配電感6，閃光燈7，形成放電。瞬時(shí)點(diǎn)燃閃光燈。電路11在點(diǎn)燃觸發(fā)10的同時(shí)，送出信號(hào)觸發(fā)放電與充電延時(shí)單穩(wěn)12，此信號(hào)經(jīng)延時(shí)加在充電觸發(fā)電路13上，從而打開(kāi)充電可控硅3。充電開(kāi)始，充電完畢，等待觸發(fā)放電，形成一個(gè)新的工作循環(huán)。
充電方式也還可以是其他恒流充電線路。
圖3電路特點(diǎn)簡(jiǎn)單，高效，造價(jià)低。
圖1所示電路其7、8、12、13部分可以有多種方法實(shí)現(xiàn)。
圖4，圖5和圖6為三個(gè)最佳實(shí)施例。圖4所示電路發(fā)光元件使用彩色螢光燈。電路原理可簡(jiǎn)述為，燈絲加熱變壓器6對(duì)彩色日光燈燈絲加熱，電流由線繞電位器7微調(diào)。預(yù)加熱電路保證了燈管的快起輝性能，提高了燈管壽命。由鎮(zhèn)流電感1，繼電開(kāi)關(guān)2，燈管5燈絲，雙金屬片起動(dòng)器8構(gòu)成起動(dòng)電路，起動(dòng)時(shí)要求2處于接通狀態(tài)，起動(dòng)原理同普通日光燈。
若2改為電子開(kāi)關(guān)，在線路中加高壓串聯(lián)觸發(fā)電路10，去掉起動(dòng)器8，燈可獲得更快的閃光性能，整機(jī)造價(jià)略有提高，但性能更穩(wěn)定。
繼電開(kāi)關(guān)2的接通狀態(tài)受驅(qū)動(dòng)電路3和色光脈沖形成單穩(wěn)4控制。
色光燈在大田可垂直放置，一定距離一支。在溫室可水平加反光罩置頂棚上。
圖5電路為采用普通彩色燈泡作為發(fā)光元件。
原理為光脈沖間隙期，預(yù)加熱變壓器4對(duì)彩色燈泡組5提供預(yù)加熱電流，目的是減小開(kāi)燈沖擊電流，延長(zhǎng)燈泡使用壽命。當(dāng)外同步信號(hào)輸入色光脈寬形成單穩(wěn)3時(shí)，輸出信號(hào)受驅(qū)動(dòng)電路2放大，驅(qū)動(dòng)繼電開(kāi)關(guān)1，1首先斷開(kāi)4，其后接通彩燈組與220伏交流電源，發(fā)出彩色光脈沖，光脈沖持續(xù)時(shí)間受3控制。
此方法整機(jī)造價(jià)最低，有最好的實(shí)用前景，不足之處是光效較低。
圖6所示電路以半導(dǎo)體發(fā)光二極管為主體發(fā)出脈沖閃光。
原理為交流市電經(jīng)電源變壓器1變壓，其1路通過(guò)直流恒流源2供給檢測(cè)夾。另一路經(jīng)整流濾波電路3，受電子開(kāi)關(guān)4控制。若同步信號(hào)到來(lái)，觸發(fā)脈寬形成單穩(wěn)6，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路5放大，驅(qū)動(dòng)電子開(kāi)關(guān)4，電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，電能經(jīng)限流電阻7對(duì)發(fā)光二極管組供電，發(fā)出脈沖色光。
在長(zhǎng)期使用中如發(fā)現(xiàn)某一組發(fā)光二極管不亮，可使用檢測(cè)夾進(jìn)行檢查。
此電路尤為適用于溫室中，二極管壽命長(zhǎng)，光效較高。
在使用中每一發(fā)光二極管最好由支持物使其發(fā)光中心對(duì)著植物主莖的生長(zhǎng)點(diǎn)方向，生長(zhǎng)點(diǎn)附近的正在開(kāi)展的葉子要置于有效光強(qiáng)之內(nèi)，一株植物只要一個(gè)發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.一種光脈沖輻照刺激植物生長(zhǎng)的裝置，其特征在于該裝置由自動(dòng)供電電源，總控制電路，強(qiáng)閃光發(fā)生器和色光發(fā)生器組成。
2.按權(quán)利要求
1所述的脈沖光輻照刺激植物生長(zhǎng)裝置，其特征在于功率開(kāi)關(guān)電路是交流過(guò)零斷開(kāi)或接通技術(shù)，總控制電路控制強(qiáng)閃光脈沖寬度在2×10－4秒到10秒范圍，弱色光脈沖寬度在0.01秒到10秒范圍，重復(fù)工作頻率在每秒1次到10分鐘一次。閃光為同步，交替，非同步。
3.按權(quán)利要求
1所述的脈沖光輻照刺激植物生長(zhǎng)裝置，其特征在于對(duì)有燈絲的發(fā)光元件采用預(yù)加熱。
專利摘要
一種刺激植物生長(zhǎng)的復(fù)合光脈沖輻照裝置。即使用二種類型的光脈沖在夜間或光照不足時(shí)間輻照植物，一種為強(qiáng)閃光脈沖，另一種為色光脈沖，兩種光脈沖以交替，同步，非同步方式工作，以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)的目的。還可利用各種發(fā)光元件和晶閘管等常用元件，制成實(shí)用化的輻射裝置。用于大田，溫室植物縮短生長(zhǎng)期，生長(zhǎng)節(jié)律人工影響，增產(chǎn)刺激和防治病蟲(chóng)害。本裝置也可應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)蔬菜的流水線上。
文檔編號(hào)A01G9/00GK85201521SQ85201521
公開(kāi)日1986年7月30日 申請(qǐng)日期1985年5月12日
發(fā)明者呂林方 申請(qǐng)人:呂林方導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan