[发明专利]一种动态光照LED植物灯系统

说明书

本发明涉及一种动态光照LED植物灯系统，包括：数字控制模块、计时模块、数据存储模块、通讯模块、多路直流‑直流变换模块、交流‑直流变换模块、多条相互独立的不同光质LED支路，LED支路的阳极均与交流‑直流变换模块的输出端阳极电连接，LED支路的阴极分别电连接多路直流‑直流变换模块的一个输出端。本发明采用了多路独立控制输出的直流‑直流变换模块，以恒流无频闪的方式驱动植物灯不同光质LED支路的驱动电流大小和驱动时间长短，采用了数据存储模块存储光配方参数，采用了计时模块计算时刻，能够针对不同植物和不同生长阶段动态调整光照强度、光质比、光周期和光照时间分布，实现植物高效培育。

技术领域

本发明涉及植物光照系统技术领域，特别涉及一种动态光照LED植物灯系统。

背景技术

植物生长照明系统是智慧大棚和植物工厂等室内种植中的重要单元，光照在植物光形态建成、质体分化和植物生长发育中具有关键作用，不仅是植物光合作用的推动力，更是植物生长的调控信号，通过激发相关基因表达来调节植物的生长发育过程，影响种植物产量和品质形成。植物体内存在一系列光受体，使得植物可以准确和及时地感应光环境的变化。现有研究表明，对植物生长的光环境（光照强度、光质配比、光照周期和光照时间分布）进行全面、精细的调控，制定合理的光照调控方案和光配方，不仅能显著改善植物品质，而且能有效降低光源能耗。

在光照强度方面：植物光合作用的强弱与光照强弱密切相关，随着光照强度增加，光合作用同化CO₂量与呼吸作用释放CO₂量相等的节点为光补偿点，光合作用不再随光强增加而增大的节点为光饱和点，在植物的不同生长阶段动态调整光照强度，能够使植物净光合作用最大，光能利用率最高。

在光质方面：植物在进行光合作用时，叶绿素吸收光谱最强的区域在波长为600~700nm的红光波段和420~470nm的蓝光波段，即植物光合作用在蓝光和红光波段的光量子效率最高。除了影响光合作用速率，白光、红光、黄光、蓝光、绿光等不同光质对植物的生长发育有不同的调控作用，影响植物叶绿体形成、光合色素合成、叶片气孔运动、叶片伸展、碳同化和根茎生长，影响可溶性蛋白质和糖类的生物合成，调控植物生理生化、碳水化合物代谢、蛋白质生成、总酚、花青素和抗坏血酸等次生代谢产物合成。动态调节光质，能够促进植物的光形态建成、根系和茎秆发育、调控激素平衡、硝酸盐、维生素C、花青素和可溶性蛋白等物质含量，缓解叶绿素降解、降低硝酸盐含量、提高抗坏血酸、可溶性糖及可溶性蛋白含量等。

在光周期方面：光周期是影响植物生长发育及物质合成代谢的重要环境因子。植物体内物质代谢过程随昼夜交替而呈现周期性变化。不同光照周期通过植物的隐花色素影响生物节律钟，调控种子萌发和幼苗发育，影响光合产物的生成、碳水化合物的积累和营养品质，调控植物开花时间。

在光照时间分布方面：光照的时间分布是指同一种光质、光强的组合在一个光周期时间轴上的分布，主要体现在连续供光、交替供光和间歇供光等模式差异。例如，在24h的昼夜周期中可以采用连续供光（16h光照，8h黑暗）、循环2次间歇供光（每次8h光照，4h黑暗）、循环4次间歇供光（每次4h光照，2h黑暗）等等模式。不同的供光时间分布对植物的株型、干物质、粗纤维、淀粉和可溶性糖含量积累有重要的调控作用。

光配方是促进植物生长或调控品质所采用的光照强度、光质配比、光照周期和光照时间分布参数。植物在不同生长阶段的最优光配方不一样，在发芽、成株、开花和结果等生长阶段可以采用不同的光配方，组合为光照方案，动态调整光照环境，使植物一直生长在相对最优的状态，促进植物的高效培育。例如：在种子萌发阶段采用红光照射促进萌发，在幼苗阶段添加蓝光抑制徒长、添加绿光提高根系活力，在培育阶段采用特定比例的红蓝光质促进植物生长、提高产量，在开花结果阶段利用光周期调节开花结果时间、缩短周期，在采收前采用连续光照调控品质等。