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一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱及其使用方法_2

文檔序號:9770286閱讀:來源:國知局
紅色LED芯片12、藍色LED芯片13和綠色LED芯片14構成,使得所述培養(yǎng)箱不僅能夠提供植物生長最需要的紅、藍光,還能夠提供作為輔助生長用的綠光。所述培養(yǎng)箱設置有調光器,所述調光器由LED光強控制系統(tǒng)和光周期控制系統(tǒng)組成。所述LED光強控制系統(tǒng)有數(shù)個控制端口,每個端口分別控制LED燈珠8中一種顏色的LED芯片。通過所述LED光強控制系統(tǒng),每種顏色LED芯片的光照強度都可以0-100%可調,從而實現(xiàn)紅光、藍光和綠光三種光的任意組合,滿足植物生長過程中對不同光質的需求。所述光周期控制系統(tǒng)連接所述光強控制系統(tǒng),同時所述LED光周期控制系統(tǒng)還有數(shù)個控制端口,每個端口分別控制LED燈珠8中的一種顏色的LED芯片。
[0033]所述光周期控制系統(tǒng)用以實現(xiàn)LED光照時間的調節(jié),實現(xiàn)每種顏色LED的光照時間在0-24h分別可調,并同時可對每種顏色LED在不同光照時段內的光照強度進行編程,以滿足植物在不同時段對光照的需求。由此,所述培養(yǎng)箱的每種LED芯片的光強和光照時間都可以分別、單獨、任意可調,從而能夠滿足植物在不同生長階段對不同光照強度、不同光質和不同光照時間的需求。本發(fā)明還提供了一溫濕度控制系統(tǒng)和一二氧化碳控制系統(tǒng),能夠根據(jù)植物在不同生長階段的需求對培養(yǎng)箱內的溫、濕度和二氧化碳進行控制。系統(tǒng)所需的水分和二氧化碳可分別通過所述培養(yǎng)箱的兩個輔助接口進入系統(tǒng)。另外,所述溫濕度控制系統(tǒng)控制的加熱和制冷設備可以使用常規(guī)的冷熱空調來實現(xiàn)。
[0034]如圖3所示,所述培養(yǎng)箱的控制系統(tǒng)由所述調光器中的LED光強控制系統(tǒng)、光周期控制系統(tǒng)、所述溫濕度控制系統(tǒng),所述二氧化碳控制系統(tǒng)和一觸摸式LED顯示屏組成。所述觸摸式LED顯示屏連接所述調光器中的LED光強控制系統(tǒng)、光周期控制系統(tǒng)、所述溫濕度控制系統(tǒng)及所述二氧化碳控制系統(tǒng),使得所述培養(yǎng)箱內的光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境要素既能夠實時顯示在所述觸摸式LED顯示屏上,又可以在所述觸摸式LED顯示屏上進行手動設置。根據(jù)在所述觸摸式LED顯示屏上設定所需的光照條件、溫度、濕度、二氧化碳濃度等參數(shù)值,所述培養(yǎng)箱能夠自行運行相關控制系統(tǒng),使箱內的環(huán)境達到設置要求,因而本發(fā)明培養(yǎng)箱內的光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等條件均人工可控。
[0035]本發(fā)明中,在所述培養(yǎng)箱內緊貼LED光板處設置了一個可抽插替換的菲涅爾透鏡列陣插板6。為了保護所述菲涅爾透鏡列陣插板6在使用中不受到損壞,所述菲涅爾透鏡列陣插板6光面朝下對著所培養(yǎng)的植物,使得其刻有同心圓的一面朝向上方的LED光板。
[0036]如圖4?5所示,通過所述菲涅爾透鏡列陣插板上的菲涅爾透鏡列陣將LED光板發(fā)出的光線準確地匯聚并照射于培養(yǎng)箱內的每株植物上,從而改變了傳統(tǒng)培養(yǎng)箱箱內光能散布于整個箱內空間的光照模式,極大地提高了箱內光能的利用效率。在植株秧苗較小時,假設植株的直徑為菲涅爾透鏡直徑的十分之一,由于菲涅爾透鏡的匯聚作用,從LED光板發(fā)出的光的強度只要原來的百分之一;當植株長大時,由于植物生長形貌多呈倒錐體型,與菲涅爾透鏡的聚光路徑恰好吻合。因此隨著植物的生長,菲涅爾透鏡仍然能夠很好的把光線匯聚于植物上,假設植株長到其直徑為菲涅爾透鏡直徑的二分之一,則LED光板發(fā)出的光的強度只需為原來的四分之一。所以在植物植株較小的時候,由于菲涅爾透鏡的這種聚光特性,只要用很微小的能量就能滿足植物此時的生長需要;隨著植物的生長,植物所需的照射面積的增大,可以適時增大LED的光照強度,并配以不同的光質。根據(jù)菲涅爾透鏡的這種聚光特性,所述光強控制系統(tǒng)還可依據(jù)植物的不同生長狀況和生長階段以及所使用的菲涅爾透鏡列陣插板6的聚光特性制定不同的光照模式,最大化地提高光能的利用率,降低LED光能的浪費。由于所述菲涅爾透鏡陣列插板6上的每一個菲涅爾透鏡的聚光效果是相同的,又由于所述菲涅爾透鏡陣列插板6緊貼LED光板,每個透鏡上方對應的LED的數(shù)量、分布是相同的,所以所述菲涅爾透鏡陣列插板6能夠為箱內的每一株植物提供近乎相同的光照條件,從而滿足植物的人工培養(yǎng)和植物生長特性的定量研究的要求。
[0037]如圖6所示,所述菲涅爾透鏡陣列插板由均勻分布的η個菲涅爾透鏡列陣組成,菲涅爾透鏡布滿整個列陣插板。每個菲涅爾透鏡對應于培養(yǎng)箱內的一株植物,η個菲涅爾透鏡對應于培養(yǎng)箱內的η株植物。菲涅爾透鏡的焦距為以能將光線匯聚到植物秧苗上為準,每個菲涅爾透鏡的直徑由培養(yǎng)箱內種植的植物數(shù)量而定。為滿足不同植物培養(yǎng)的需要,所述培養(yǎng)箱還可以配有多種擁有不同聚光效果和數(shù)量的菲涅爾透鏡組插板6。
[0038]為了更好地在植物生長的各個階段更精確的調節(jié)菲涅爾透鏡所匯聚光線的位置,所述培養(yǎng)箱主體I內側設有縱向設置的導軌15,所述菲涅爾透鏡列陣插板6兩側設有與導軌相配合的滑塊61,所述導軌15沿縱向設有固定孔,所述滑塊上設有與固定孔相配合的螺栓,這樣通過調節(jié)陣列插板,通過滑塊的上下滑動即可以實現(xiàn)菲涅爾透鏡列陣插板6在不同縱向位置的固定。
[0039]使用時,在培養(yǎng)箱內對應菲涅爾透鏡下方栽培植物,使插板上的菲涅爾透鏡列陣將LED光板發(fā)出的光線準確地匯聚并照射于培養(yǎng)箱內的每株植物上;根據(jù)植株的生長狀況和需光情況按照植株的直徑與菲涅爾透鏡直徑之比確定LED光板發(fā)出的光強值;根據(jù)植株的生長狀況和需光情況確定LED光照的時間;根據(jù)每一株植物的生長狀況和需光情況通過調光器確定各個LED燈珠多種不同顏色的比例從而滿足植物的人工培養(yǎng)和植物生長特性所需的定量研究的要求;在植物生長的過程中通過溫濕度傳感器及CO2傳感器連接確定培養(yǎng)箱內溫濕度及CO2含量并通過CO2氣瓶及空氣溫濕度調節(jié)管路對培養(yǎng)箱內部的溫濕度及CO2含量進行調節(jié)。
[0040]上述說明示出并描述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例,但如前所述,應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式,不應看作是對其他實施例的排除,而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境,并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內,通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍,則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,包括箱體及設置于箱體內頂部的LED燈板,所述LED燈板下方設有用于聚光的菲涅爾透鏡。2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述LED燈板下方設有菲涅爾透鏡陣列插板,所述陣列插板上均勻布有數(shù)個菲涅爾透鏡。3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述LED燈板上嵌有LED燈,每顆LED燈珠都由多種不同顏色的LED芯片構成,LED燈板與設置于箱體內側的調光器連接。4.根據(jù)權利要求3所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述箱體內設有溫濕度傳感器及CO2傳感器。5.根據(jù)權利要求4所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述調光器由LED光強控制系統(tǒng)和光周期控制系統(tǒng)組成。6.根據(jù)權利要求4所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述箱體側部經(jīng)管道聯(lián)通有CO2氣瓶及空氣溫濕度調節(jié)管路。7.根據(jù)權利要求2所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述箱體內下部設有對應菲涅爾透鏡設置的栽培盆。8.根據(jù)權利要求4所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述箱體內設有控制電路,所述控制電路與調光器、溫濕度傳感器及CO2傳感器連接。9.根據(jù)權利要求4所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,所述箱體內側設有縱向設置的導軌,所述陣列插板兩側設有與導軌相配合的滑塊,所述導軌沿縱向設有固定孔,所述滑塊上設有與固定孔相配合的螺栓。10.—種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱的使用方法,利用如權利要求7所述的一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱,其特征在于,包括以下步驟: (1)在培養(yǎng)箱內對應菲涅爾透鏡下方栽培植物,使插板上的菲涅爾透鏡列陣將LED光板發(fā)出的光線準確地匯聚并照射于培養(yǎng)箱內的每株植物上; (2)根據(jù)植株的生長狀況和需光情況從植株的直徑與菲涅爾透鏡直徑之比確定LED光板發(fā)出的光強值; (3 )根據(jù)植株的生長狀況和需光情況確定LED光照的時間; (4)根據(jù)每一株植物的生長狀況和需光情況通過調光器確定各個LED燈珠多種不同顏色的比例從而滿足植物的人工培養(yǎng)和植物生長特性所需的定量研究的要求; (5)在植物生長的過程中通過溫濕度傳感器及⑶2傳感器連接確定培養(yǎng)箱內溫濕度及CO2含量并通過CO2氣瓶及空氣溫濕度調節(jié)管路對培養(yǎng)箱內部的溫濕度及CO2含量進行調節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種聚光型菲涅爾透鏡植物培養(yǎng)箱及其使用方法,包括箱體及設置于箱體內頂部的LED燈板,所述LED燈板下方設有用于聚光的菲涅爾透鏡,本發(fā)明結構簡單,利用本發(fā)明的培養(yǎng)箱能極大地提高箱內光能的利用率,減少能源的消耗和浪費,LED燈的顏色及強度分別可調,滿足植物在不同生長階段對不同光照強度、不同光質和不同光照時間的需求,此外本發(fā)明的培養(yǎng)箱還具備溫濕度控制系統(tǒng)和二氧化碳控制系統(tǒng)能夠根據(jù)植物在不同生長階段的需求對培養(yǎng)箱內的溫、濕度和二氧化碳進行控制。
【IPC分類】A01G7/04, A01G9/18, A01G9/24, A01G9/16
【公開號】CN105532313
【申請?zhí)枴緾N201610061945
【發(fā)明人】徐永, 林睿
【申請人】福建農林大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月29日
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