一种可变光谱的LED植物生长箱的制作方法

本实用新型涉及一种植物生长装置，具体涉及一种可变光谱的LED植物生长箱。

背景技术：

几乎地球上所有的能源都来源于太阳光的辐射，光是植物生长必不可少的环境因素，没有光能的转换和储存，生物界的物质循环就没有能量支撑。然而随着植物亿万年的进化，不同植物对光照形成了不同的敏感程度和适应性。阳性植物对光照强度的要求较高，在低光照下无法完成生长发育，阴性植物在强光照条件下由于蒸腾作用太强会导致植株失水，进而导致植株枯萎。对药用植物而言，光质和光照强度对其植株内药用功能成分的含量的也有较大影响。

探究光对植物生长的影响过程，建立光对模式植物影响的数学模型，是当今植物光学领域亟待解决的一个问题。通过对光与植物生长关系的研究，了解光对植物生理活动的明确作用机理，对人们了解植物合成天然产物的过程和仿生学的发展具有重要推动作用。同时，通过对植物生理作用过程的研究，还能够通过改变植物的生长环境，使植物朝着更有利于人类生产生活的方向生长。

相比在大棚或露天环境中，在植物生长箱中研究不同条件对植物生理活动的影响能够实现严格的变量控制，从而减少自然变化等因素对实验结果造成的干扰。使用植物生长箱大规模育苗，能够在较短时间内育出优质的植物幼苗，消除恶劣天气条件影响幼苗质量或延长幼苗供应时间的风险，同时能够减少人力的投入。

本实用新型的一种可变光谱的LED植物生长箱能够通过调整不同的光谱以及温度、湿度等其他环境因子，在培养不同植物时使用不同的光谱，以实现不同的植物在最适合其生长的光谱条件下生长。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够改变光谱、智能化调节温度和湿度以实现植物在最适合其生长的光谱下生长，从而提高植物的品质，缩短植物生长周期的可变光谱的LED植物生长箱。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种可变光谱的LED植物生长箱，包括一箱体，所述箱体内设置有若干个栽培层，每个栽培层上部可拆卸的设置有LED灯板；所述箱体内还设有水肥循环系统、温度控制系统和湿度控制系统。

进一步地，所述栽培层底部设有营养液层；所述营养液层设有排水口和出水口；所述水肥循环系统包括营养液池、水泵、管道及控制水泵工作的控制器，所述水泵通过主管道与所述出水口相连的分管道相连通，排水口通过管道与营养液池连通；所述温度控制系统包括温度传感器、加热器及控制加热器工作的控制器，所述温度传感器设置在所述营养液层内，所述加热器设置在营养液池内；所述湿度控制系统包括湿度传感器、排气扇及控制排气扇工作的控制器，所述湿度传感器和排气扇安装在栽培层的侧壁上。

进一步地，所述栽培层数量为4层。

进一步地，LED灯为荧光粉激发型LED灯或全芯片式LED灯，其发射峰涵盖460nm，530nm，550nm，570nm，590nm，610nm，630nm，650nm，670nm，690nm，710nm。

进一步地，所述LED灯板尺寸为30cm×30cm，数量为25片，LED灯为SMD(GB 3528)和COB集成LED灯。

进一步地，所述LED灯板的LED灯板通过卡槽装在每个栽培层的上方，距每个栽培层底部的距离为40cm。

进一步地，出水口的高度比进水口高2-4cm。

进一步地，所述箱体底部设有灯板储存箱，尺寸为35cm×27cm×32cm。

进一步地，所述灯板储存箱中内附柔性缓冲材料，并且设置25个储存槽，储存箱开启状态下每个储存槽内径长31cm，宽1cm，高29cm。

进一步地，所述箱体的外形尺寸为200cm×50cm×200cm。

进一步地，各个分管道上设置阀门。

进一步地，LED灯板的具体光谱设置如下：

(1)发射峰460nm；530nm；610nm；(2)发射峰460nm；530nm；630nm；

(3)发射峰460nm；530nm；690nm；(4)发射峰460nm；530nm；670nm；

(5)发射峰460nm；530nm；690nm；(6)发射峰460nm；530nm；710nm；

(7)发射峰460nm；550nm；610nm；(8)发射峰460nm；550nm；630nm；

(9)发射峰460nm；550nm；650nm；(10)发射峰460nm；550nm；670nm；

(11)发射峰460nm；550nm；690nm；(12)发射峰460nm；550nm；710nm；

(13)发射峰460nm；570nm；610nm；(14)发射峰460nm；570nm；630nm；

(15)发射峰460nm；570nm；650nm；(16)发射峰460nm；570nm；670nm；

(17)发射峰460nm；570nm；690nm；(18)发射峰460nm；570nm；710nm；

(19)发射峰460nm；590nm；610nm；(20)发射峰460nm；590nm；630nm；

(21)发射峰460nm；590nm；650nm；(22)发射峰460nm；590nm；670nm；

(23)发射峰460nm；590nm；690nm；(24)发射峰460nm；590nm；710nm；

(25)发射峰590nm；610nm；710nm。

本实用新型所述的一种可变光谱的LED植物生长箱可以实现植物生长环境中光照、温度和湿度的智能化调控。

智能化控制方面，本实用新型通过控制器对光照强度、光照时间、温度和湿度进行控制，在操作界面上设有各个参数的设置键，通过操作界面上方的显示器时刻显示生长箱中的光照强度、温度、湿度，并能够自动记录储存变化的数据

对光谱的调控，本实用新型通过更换拆卸便捷的LED灯板实现，所用的灯板依照光谱中发射峰的顺序依次储存于灯板储存箱中，需要不同波段的光谱时，可根据灯板的储存顺序迅速找到该段光谱所对应的灯板。

对光照强度的调控，本实用新型主要通过调节电流强度的大小调节灯板的实际功率，从而实现光照强度的调控。

对光照时间的调控，本实用新型通过内置的时控开关实现每24h中光照时间的调控。

对温度的调控，本实用新型通过位于营养液池中的加热器和位于每个栽培层的营养液层中的温度传感器来实现。温度低于设置温度时，温度传感器将温度信息反馈给控制器，此时加热器开启对营养液进行加热，加热后的营养液通过水肥循环系统被输送至栽培层中的营养液层中，待营养层中的温度小于设置温度1-2℃时加热器停止工作。由于植物生长箱中较为凉爽，往往不会有太高温度，因此无须设计降温系统。

在本实用新型的设计中，下层栽培层上方LED灯板工作时散发的热量可用于上层栽培层下方的营养液层的加热，从而可以使电能得到最大效率的应用，减少加热营养液温度时电能的消耗。

对湿度的调控，本实用新型通过位于每个栽培层侧面的排气扇的工作来实现。安装排气扇时设计为：排气扇顺时针旋转时将箱内气体排出，逆时针旋转时将外界气体鼓入箱中。在操作界面上设定湿度值，湿度传感器反馈的湿度高于设置湿度20％-30％时，排气扇顺时针旋转将箱内高湿度的气体排出以降低湿度，湿度传感器反馈的湿度低于设置湿度15％-20％时，排气扇逆时针旋转，向箱内鼓入空气，加快空气流通速度，从而促使营养层中的液体蒸发，增加空气湿度。当湿度稳定在设置湿度的±10％时，排气扇停止工作。

本实用新型的水肥循环系统主要由营养液池，水泵和管道组成。营养液池置于生长箱的底座上方，可以起到降低重心，增加稳定性的作用，营养液通过水泵输送至主管道中，再根据接入各栽培层的分管道输送至每个栽培层。各个分管道出口设置阀门，根据各栽培层高度的大小调节各个阀门的开启程度以实现营养液输送过程中每个栽培层的流量相等。

附图说明

图1是植物生长箱的构造图。

图2是栽培层的结构图。

图3是水肥循环示意图。

图4是营养液池结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示一种可变光谱的LED植物生长箱，包括一箱体2，具体地，所述箱体的外形尺寸为200cm×50cm×200cm；所述箱体2内设置有若干个栽培层1，每个栽培层1上部可拆卸的设置有LED灯板，具体地，所述LED灯板尺寸为30cm×30cm，数量为25片，通过卡槽装在每个栽培层的上方，距每个栽培层底部的距离为40cm，LED灯为SMD(GB 3528)和COB集成LED灯，所述LED灯为荧光粉激发型LED灯或全芯片式LED灯，其发射峰涵盖460nm，530nm，550nm，570nm，590nm，610nm，630nm，650nm，670nm，690nm，710nm；所述箱体2内还设有水肥循环系统、温度控制系统和湿度控制系统。

如图1-4所示，栽培层1底部设有营养液层11；所述营养液层11设有排水口10和出水口7；所述水肥循环系统包括营养液池7、水泵15、主管道13、分管道14及控制水泵工作的控制器，所述水泵15通过主管道13与所述出水口7相连的分管道14相连通，排水口10通过管道与营养液池5连通，各个分管道14上设置阀门16；所述温度控制系统包括温度传感器8、加热器12及控制加热器工作的控制器，所述温度传感器8设置在所述营养液层11内，所述加热器12设置在营养液池5内；所述湿度控制系统包括湿度传感器9、排气扇6及控制排气扇工作的控制器，所述湿度传感器9和排气扇6安装在栽培层1的侧壁上。

如图1所示，所述箱体2底部设有灯板储存箱4，尺寸为35cm×27cm×32cm，所述灯板储存箱4中内附柔性缓冲材料，并且设置25个储存槽，灯板储存箱4开启状态下每个储存槽内径长31cm，宽1cm，高29cm。

如图1和图2所示，本实用新型一种可变光谱的LED植物生长箱中共设置四个栽培层1，每个栽培层高40cm，栽培层1上方装有拆卸便捷的LED灯板，可通过更换灯板储存箱中的灯板实现光谱的调控。在操作界面3输入需要控制的温度、湿度、光照强度和光周期即可实现装置的自动调控；温度调控主要由位于营养液池5中的加热器12和营养液层11中的温度传感器8完成，灯板工作时释放的少量热量也能够增加栽培层1中营养液的温度，温度调控的范围在2-4℃；湿度调控是通过图2所示湿度传感器9感应，通过排气扇6来操作。当湿度与设置温度有加大差异时，排气扇6会自动开启。排气扇6顺时旋转时将生长箱中的高湿度气体排出箱外以降低湿度，排气扇6逆时针旋转时将外界空气鼓入生长箱中加速营养液的挥发，从而使生长箱内的湿度增大；水肥循环主要通过安装在营养液池旁边的水泵15来实现，水泵15将营养液输送至主管道13，再通过调节阀门16打开的程度将营养液均分至每个栽培层1的营养液层11中。在每个营养液层设置进水口10和出水口7，进水口10由水泵13和阀门16控制，出水口7全开。为保证栽培层1中营养液层11的营养液高度，出水口7的高度高于进水口102-4cm，具体高度差可根据需要自行调节，将植物置于每个栽培层中培养，可根据其需要在操作界面设置环境控制条件的参数，并且能够实现控制单一变量。