[发明专利]一种组态化植物生长LED光源控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光源控制系统，特别是一种用于组态化植物生长用的LED光源控制系统。

背景技术

植物的光合作用是地球上一切生命的基础，光合作用需要光，但是光对植物的影响除了提供光合作用所需之外，还包括光谱、光周期的调节。

植物的生长发育需要的光照主常依赖太阳光，但蔬菜、花卉、药用植物等其他经济作物的工厂化生产、组织培养等还需进行人工光源补充光照。特别考虑到晚秋、冬、春等季节的光照时间相对较短，温室大棚内严重缺光，作物不能正常生长，如连遇阴天、雾天、雨雪天，作物生长受到的影响会更严重。因此，采用人工光源在棚室内直接给作物补光是促进植物生长的有效途径，而高效节能地对植物补光的理论依据主要是植物对光的选择性吸收的理论。近年来，人们一直在努力模拟植物的吸收光谱，以求研制出某种光源，使其发射光谱最大限度地接近植物的吸收光谱以产生共振吸收，促使光合作用高效地进行。

目前，国内植物组织培养主要采用的人工光源是白炽灯、日光灯、钠灯、高压汞灯等，但这些人工光源的发射光谱不能很好地满足植物生长对光的选择性需求，补光效率低，灯管的寿命与发光效率均不够理想，灯管发热量大还需另外耗电来移除，以致整体耗电成本颇高。国外和台湾利用LED光源的初步研究已证实利用LED光源作为温室人工光源能够有效的提高植物的生长量和品质。与传统的人工光源相比，LED具有可调整光强、光谱、冷却负荷低、电光转换效率高、体积小、寿命长、使用直流电及可设定特定波长、波长固定等特点，且不含有害气体，环保性能佳，对于植物的组培是一种非常适合的人工光源系统。

现有技术中还没有直接应用到植物生长，尤其是兰科植物组培的LED灯具的光源控制系统。

发明内容

本发明针对现有植物生长过程中采用传统人工光源存在的高能耗、高成本、长培育周期等不足，提供一种用于组态化植物生长的LED光源控制系统，有效地提高植物生长的生长量与有效成分，以解决兰科植物繁育中出现的高能耗、周期长等问题，极大缩短种苗培育周期。

为此，本发明采用以下的技术方案：一种组态化植物生长LED光源控制系统，其特征在于它包括控制底板、多个控制基板和多块LED灯板三部分组成，LED灯板上装有LED灯，控制底板包括一微处理器和多个电源插座，微处理器通过串口连接线与一计算机连接，在计算机内装一参数设置模块。控制基板安装在电源插座上，LED灯板通过电源控制线与控制基板的驱动电路连接，控制基板的个数根据LED灯板数量和LED灯种类组态来配置。微处理器用于完成参数设置模块的执行与计算机的数据通讯，通过微处理器和参数设置模块就能实现对LED灯板中灯的智能控制，可实现纯光灯板的光强与光周期控制，也可实现混光灯板的光强、光比例与光周期控制。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采取以下技术措施：

所述的微处理器包括微处理单元和与所述的微处理单元(MCU)连接的时钟单元(RTC)和串口通信接口单元(UART)，主要完成参数设置模块的执行与计算机的数据通讯，用于与计算机通信进行接收、发送相关数据，用于时间、周期的设定等。

所述的LED灯板由纯光LED灯板或/和红蓝混光LED灯板组成，由2个控制基板控制1块纯光LED灯板，由5个控制基板控制1块红蓝混光LED灯板，纯光LED灯板上装有纯光LED灯，红蓝混光LED灯板上装有红光和蓝光LED灯。使用红光与蓝光高亮度发光二极管(LED)能建立可调整光量、光谱、给光频率与工作比的人工光源，可视需要提供连续无闪烁的光或高频闪烁的光。

控制底板的电源插座向控制基板提供220V交流电，控制基板将220V的交流电转换成12V、1A的低压直流电源，再通过其输出端向LED灯板内的LED灯供电。

针对某一种植物在不同生长阶段对不同光质的需求，设置不同的生长曲线调节参数，将参数存储到计算机的内部存储器E²PROM中，红、蓝光比例根据生长曲线调节参数通过参数设置模块自动调整。

本发明具有以下有益效果：从发光效率、光的利用率以及光的可调控性上，本发明都比传统人工光源具有更好的性能特点；有效地提高植物生长的生长量与有效成分，解决了兰科植物繁育中出现的高能耗、周期长等问题，极大的缩短了种苗培育周期。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

图2是本发明控制底板的原理示意图。

图3是本发明控制基板的电路原理图。

图4是本发明MCU主控芯片的电路原理图。