可诱杀害虫的植物生长光照装置及其控制方法与流程

[0001]
本发明涉及植物生长光照装置及其控制方法，尤其涉及给在植物照明环境中的工作人员提供可诱杀害虫的植物生长光照装置及其控制方法。


背景技术：

[0002]
在自然环境中，植物通过获取太阳光中有效波长的光成分，进行光合作用和发育成长。但自然环境存在多变性，也有虫害等风险。因此，近年来在封闭空间，如在室内种植植物，并通过人造照明灯模拟自然光的植物工厂逐渐兴起，包括飞利浦、欧司朗、ge、西门子等各大企业纷纷进入这一领域。
[0003]
在自然光中包含的各种波长的光当中不是所有的光都可以被植物利用，基本上只有蓝光和红光才能被植物吸收。具体来说，蓝光b(例如460nm)可以帮助植物根的生长，对植物早期效果最明显；红光r(例如660nm)利于植物茎叶，开花及果实生长；远红外光fr(例如730nm)有利于控制植物花期以及体内营养合成。根据植物的种类和生长阶段，设定合适的红光和蓝光的波长以及两者之间的红蓝比例(b/r)，可以获得对该植物最佳的光照环境；最终的目的是获得植物的高且稳定的产量、以及高且稳定的营养成分，同时还要实现防虫等效果。
[0004]
例如，在“李小娥等.不同红蓝led组合光源对西瓜幼苗生长和生理参数的影响[j].中国瓜菜，2015，28(3)：14-17”的文献中描述了以下内容：对于西瓜种植，以荧光灯为对照(光照强度为150μmol.m-2s-1)，探讨了相同光照强度下，不同红光蓝光配比(r/b)led组合光源(7∶1、7∶2、7∶3)对西瓜幼苗生长和生理参数的影响；结果表明，红蓝led组合光源下西瓜幼苗茎租度、鲜质量、干质量、壮苗指数均有所增加，其中在rb＝7∶3下表现尤为突出。


技术实现要素：

[0005]
(要解决的问题)
[0006]
但是，目前的led植物生长灯全部是白光led光源或者红蓝光led光源混合或者红、蓝、白led光源混合制造的植物led生长灯。由于红光发光效率低，为满足植物光合色素系统所需的光谱以及光照强度，植物led生长灯功率高，成本急剧增加。
[0007]
光谱中红光、蓝光与绿光光子数的比值对植物形态建成，调节植株高度具有重要影响。由于红、蓝led总数量远多于红外数量，在灯具设计上很难实现绿光的均匀分布，难以对植物均匀照射。
[0008]
在led植物生长灯处于红光和绿光工作状态时，进行栽培作业的用户会由于长时间处于红光和绿光环境里承受心理负担。此外在红光和绿光环境下，视觉性差难以通过目视观察植物的颜色来判断植物生长状态等，因此，植物栽培的作业性和效率降低。
[0009]
(解决问题的手段)
[0010]
为解决上述的问题，本发明采用以下的技术方案。
[0011]
一种可诱杀害虫的植物生长光照装置，包括控制部和发光部，其中，
[0012]
所述发光部包括第一光源部和第二光源部，所述第一光源部发出红光和蓝光，所述第二光源部发出绿光，
[0013]
所述控制部对所述第一光源部和所述第二光源部分别进行控制。
[0014]
优选的，所述第一光源部所发出的蓝光成分在波长400～480nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应，
[0015]
所述第一光源部所发出的红光成分的波长在600～700nm的范围，
[0016]
所述第一光源部所发出的600nm～700nm的范围内的光量子流密度r与400nm～490nm的范围内的光量子流密度b之比为4～10；所述第一光源部所发出的600nm～700nm的范围内的光量子流密度r与所述第二光源部所发出的500-600nm的范围内的光量子流密度g的比值3～8。
[0017]
优选的，所述第一光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉，从而通过固体发光芯片来实现主波长为红光和蓝光的光源；
[0018]
所述第二光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出绿光的绿光荧光粉；或者固体发光芯片为发射绿光的algainp/gaas、gap/gap基芯片。
[0019]
优选的，所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置还包括第三光源部，所述第三光源部包括固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出白光的黄光和/或绿光荧光粉。
[0020]
优选的，所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置还包括定时器，所述定时器设定使所述第一光源部、第二光源部和第三光源部进行照射动作的时间段，所述控制部根据所述定时器设置的时间段控制所述第一光源部、第二光源部和第三光源部，其中，该定时器被设定为：所述第一光源部和第二光源部以10-16h的累计辐射照度时间进行照射。
[0021]
优选的，通过调整电流的pwm波形和占空比来调节所述第一光源部的光量子流密度和所述第二光源部的光量子流密度。
[0022]
优选的，所述第一光源部的红光和蓝光的光量子流密度比例是固定的；
[0023]
通过调节所述第一光源部和第二光源部的比例调节红光、蓝光和绿光的光量子流密度比例；
[0024]
通过变化第三光源部的数量和色温，调整适宜植物生长光照装置的光谱比例。
[0025]
优选的，所述第三光源部的黄绿光的光量子流密度不超过所述光照装置的所述第一光源部和所述第二光源部总有效光量子流密度的30％。
[0026]
优选的，所述第三光源部的色温是2000-10000k，在所辐射的植物冠层的光照强度是在100lux以上；
[0027]
并且通过选择不同色温和数量的所述第三光源部的白光固体发光光源，调整所述植物生长光照装置的红光、蓝光和绿光在整体有效光量子流密度的比例。
[0028]
优选的，所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置，还包括：
[0029]
输入输出部，其实施数据和信息向所述可诱杀害虫的植物生长光照装置的输入和从所述可诱杀害虫的植物生长光照装置向外部的输出；
[0030]
数据存储部，其存储相关数据，以备随时调取使用；
[0031]
运算部，其利用输入输出部获取的数据或数据存储部中存储的数据，进行相关运算，该相关运算包括模拟运算；
[0032]
所述可诱杀害虫的植物生长光照装置通过所述输入输出部或者数据存储部获取植物的种类、该植物的生长阶段、以及特定信息，其中特定信息包括适于该植物生长的总有效光量子流密度、红或蓝光量子流密度比例数据、绿光光量子流密度需求数据中的一种或者多种；
[0033]
所述控制部根据所述植物的所述特定信息，通过运算部模拟构建出与所述特定信息的光照环境一致或接近的光照环境，以根据该模拟出的结果控制所述第一光源和所述第二光源部。
[0034]
优选的，与植物相关的输入的数据包括：植物种类、植物生长阶段、在该生长阶段下最佳的光照环境参数，
[0035]
所述光照环境包括光量子流密度比例、总有效光量子流密度、光照时间，
[0036]
蓝光、红光和绿光的光量子流密度比例可根据植物种类和植物生长阶段通过控制部进行调整。
[0037]
优选的，所述运算部采用的模拟构建采用工作电流与光合有效量子流密度建模，包括单位时间内不同工作电流下的第一光源部蓝光和红光的光量子流密度变化范围、第二光源部绿光的光量子流密度变化范围和所述第三光源部蓝光、红光、绿光的光量子流密度的变化范围；
[0038]
其模拟出的结果包括根据所述第一光源部、所述第二光源部和所述第三光源部中的固体发光光源的安装位置和数量确定的各固体发光光源是否通电点亮的组合、通电电流、通电时间中的一种或多种。
[0039]
优选的，还包括人体感应部，其在感应到人进入到光照环境中时至少关闭所述第一光源部和第二光源部。
[0040]
优选的，所述人体感应部进一步将信号传输至控制部，控制部调整所述第三光源部的光照强度至1000lux以下。
[0041]
优选的，所述人体感应部采用红外感应、声控感应或微波感应，对人体进入光照环境进行感应。
[0042]
一种可诱杀害虫的植物生长光照装置的控制方法，包括以下步骤：
[0043]
设置开始光照的时间和工作时段，并且在达到光照开始时间后，控制部控制第一光源部、第二光源部和第三光源部开启；
[0044]
判断被照射植物，根据被照射植物的种类确定光照参数；
[0045]
控制部根据光照参数控制第一光源部、第二光源部和第三光源部工作；
[0046]
判断第一光源部、第二光源部和第三光源部的工作时长是否达到工作时段，如果达到工作时段，则控制部控制第一光源部、第二光源部和第三光源部关闭。
[0047]
优选的，在第一光源部、第二光源部和第三光源部工作期间，人体感应部感应人体是否进入光照环境，当人体进入光照环境后，控制部至少控制第一光源部和第二光源部关闭，而且，当人体进入光照环境后并从光照环境离开后，控制部至少控制第一光源部和第二光源部打开。
[0048]
一种可诱杀害虫的植物生长光照装置，包括控制部和发光部，其中，
[0049]
所述发光部包括第一光源部、第二光源部和第三光源部，所述第一光源部发出红光和蓝光，所述第二光源部发出绿光，所述第三光源部发出白光，
[0050]
其中，所述第一光源部、第二光源部和第三光源部通过并联和/或串联的方式进行电路连接，
[0051]
所述控制部按以下方式对所述第三光源部进行控制，即，所述控制部通过对所述第三光源部的色温和接通数量进行控制来调控整体光谱。
[0052]
优选的，所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置，还包括驱动元件和散热元件。
[0053]
优选的，所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置可用于设施农业、人工气候室或光照培养箱。
[0054]
(技术效果)
[0055]
本发明能够通过第一光源部、第二光源部和第三光源部的组合和控制来调整红光和绿光的照射，从而保护了在植物照明环境中工作的人员；同时还可以利用白光补充第一光源部和第二光源部里的绿光等成分，进一步使光谱丰富，从而营造更有利于植物生长的环境。
附图说明
[0056]
图1为本发明的可诱杀害虫的植物生长光照装置的结构框图；
[0057]
图2为本发明的可诱杀害虫的植物生长光照装置的结构示意图；
[0058]
图3为本发明的可诱杀害虫的植物生长光照装置的控制方法的流程图；
[0059]
图4为本发明的可诱杀害虫的植物生长光照装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0060]
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0061]
实施例1
[0062]
本实施例提供了一种可诱杀害虫的植物生长光照装置，其包括控制部和发光部，其中，所述发光部包括第一光源部、第二光源部和第三光源部，所述第一光源部发出红光和蓝光；所述第二光源部发出绿光，所述第三光源部发出白光，所述控制部对所述第一光源部、所述第二光源部和第三光源部分别进行控制。
[0063]
本实施例中，其所述第一光源部、第二光源部和第三光源部通过并联和/或串联的方式进行电路连接，所述控制部按以下方式对所述第三光源部进行控制，即，所述控制部通过对所述第三光源部的色温和接通数量进行控制来调控整体光谱。
[0064]
本实施例中，通过第一光源部和第二光源部的设置，一方面能够满足植物在生长过程中对光成分的需求，另一方面，通过对第一光源部和第二光源部的控制，能够使得第一光源部和第二光源部所发出的红光和绿光对人体的影响降到最低。
[0065]
作为一种实现形式，所述第一光源部包括固体发光芯片，以及设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出红光的红光荧光粉，从而通过固体发光芯片来实现主波长为红光和蓝光的光合固体发光芯片；优选地，所述固体发光芯片可以采用蓝光固体发光芯片，从而可以通过成本较低的
蓝光固体发光芯片实现蓝光和红光的发生，节约了固体发光芯片的支出。
[0066]
所述第二光源部为固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出绿光的绿光荧光粉，从而通过固体发光芯片来实现绿光的光源；或者固体发光芯片为发射绿光的algainp/gaas、gap/gap基芯片。
[0067]
所述第三光源部为固体发光芯片和设置在所述固体发光芯片的外侧的包覆层，所述包覆层含有能够吸收所述固体发光芯片射出的激发光而转换发出白光的黄光和/或绿光荧光粉。
[0068]
更优选地，所述第一光源部所发出的蓝光成分在波长400～490nm的范围内拥有发光峰，从而与叶绿素的蓝光域吸收峰相对应；所述第一光源部所发出的红光成分的波长在600～700nm的范围，所述第一光源部所发出的600nm～700nm的范围内的光量子流密度r与400nm～490nm的范围内的光量子流密度b之比为4～10；所述第一光源部所发出的600nm～700nm的范围内的光量子流密度r与第二光源部所发出的500-600nm的范围内的光量子流密度g的比值3～8。
[0069]
以通过植物工厂种植草莓为例，当将第一光源部所发出的红光和蓝光的有效光量子流密度比例即r/b在5∶1～10∶1的范围内时，能够使得草莓的单果质量及果实品质有较大的提升，从实验数据看，以平均单果质量计，相比于常规的日光照射，最大提升了40％左右；以草莓成熟果实的可溶性固形物含量计，最大提升了15％；以草莓成熟果实的维生素c含量计，最大提升了10％；以草莓成熟果实的可溶性糖含量计，最大提升了4.5％。
[0070]
所述可诱杀害虫的植物生长光照装置还包括定时器，所述定时器设定使所述第一光源部、第二光源部和第三光源部进行照射动作的时间段，并在该时间段内，控制部控制所述第一光源部、第二光源部和第三光源部点亮，以使得植物能够在规定的时间段内接收到光的照射，并且优选地，该定时器被设定为：所述第一光源部、第二光源部和第三光源部以10-16h/天的累计辐射照度时间进行照射，从而可以在白天日光充足时，关闭第一光源部、第二光源部和第三光源部的电源，以节约能源。
[0071]
作为一种实现形式，本实施例中，可以通过调整电流的pwm波形和占空比来调节所述第一光源部的光量子流密度和所述第二光源部的光量子流密度，以及调节所述第三光源部的光照强度；当第一光源部被确定后，其红光和蓝光的光量子流密度比例是固定的。但是可以通过调整第一光源部和第二光源部的数量来来调整红光、蓝光和绿光的光量子流密度比例；并且在所述第一光源部和第二光源部的基础上增加包括不同数量和色温的第三光源部，由此使得向植物照射的光中包括白光，从而可以更方便地调整适宜植物生长光照装置的光谱比例；并且更优选地，所述第三光源部的黄绿光的光量子流密度不超过所述光照装置的所述第一光源部和所述第三光源部总有效光量子流密度的30％。
[0072]
作为优选方案，所述第三光源部的色温是2000-10000k，例如可以选择3000k，5000k和7000k，在所辐射的植物冠层的光照强度是在100lux以上，并且通过选择不同色温和数量的所述第三光源部的白光固体发光光源，调整所述植物生长光照装置的红光、蓝光和绿光在整体有效光量子流密度的比例。
[0073]
本实施例中，为使得控制部能够更精确地控制所述第一光源部、第二光源部和第三光源部，所述可诱杀害虫的植物生长光照装置还包括：输入输出部、数据存储部和运算
部。
[0074]
所述输入输出部实施数据和信息向所述可诱杀害虫的植物生长光照装置的输入和从所述可诱杀害虫的植物生长光照装置向外部的输出；
[0075]
数据存储部存储相关数据，以备随时调取使用；
[0076]
运算部利用输入输出部获取的数据或数据存储部中存储的数据，进行相关运算，该相关运算包括模拟运算；
[0077]
所述可诱杀害虫的植物生长光照装置通过所述输入输出部或者数据存储部获取植物的种类、该植物的生长阶段以及特定信息，其中特定信息包括适于该植物生长的总有效光量子流密度、红或蓝光量子流密度比例数据、绿光光量子流密度数据中的一种或者多种；
[0078]
所述控制部根据所述植物的所述特定信息，通过运算部模拟构建出与所述特定信息的光照环境一致或接近的光照环境，以根据该模拟出的结果控制所述第一光源部和所述第二光源部。
[0079]
进一步地，与植物相关的输入的数据包括：植物种类、植物生长阶段、在该生长阶段下最佳的光照环境参数，
[0080]
所述光照环境包括光量子流密度比例、总有效光量子流密度、光照时间，
[0081]
蓝光、红光和绿光的光量子流密度比例可根据植物种类和植物生长阶段通过控制部进行调整。
[0082]
所述运算部采用的模拟构建采用工作电流与光合有效量子流密度建模，包括单位时间内不同工作电流下的第一光源部蓝光、红光的光量子流密度变化范围、所述第二光源部绿光的光量子流密度变化范围和所述第三光源部蓝光、红光、绿光的光量子流密度的变化范围，
[0083]
其模拟出的结果包括根据所述第一光源部、所述第二光源部和所述第三光源部中的固体发光光源的安装位置和数量确定的各固体发光光源是否通电点亮的组合、通电电流、通电时间中的一种或多种。
[0084]
尤其是，当人进入到包括本实施例的可诱杀害虫的植物生长光照装置植物工厂后，考虑到红光和绿光的影响，此时需要至少关闭第一光源部和第二光源部，使得植物工厂内的蓝光被降低至合理的水平；由此，本实施例的可诱杀害虫的植物生长光照装置还可以包括人体感应部，所述人体感应部在感应到人进入到光照环境中时关闭所述第一光源部和第二光源部。
[0085]
更进一步，为防止强光对人体的损害，例如对人眼的损害，所述人体感应部进一步将信号传输至控制部，控制部调整所述第三光源部的光照强度调整至1000lux以下(或200-800lux之间)。
[0086]
所述人体感应部采用红外感应、声控感应或微波感应，对人体是否进入光照环境进行感应和识别。
[0087]
所述的可诱杀害虫的植物生长光照装置还包括驱动元件和散热元件，所述驱动元件用于驱动所述第一光源部、第二光源部和第三光源部，所述散热元件用于对所述第一光源部、第二光源部和第三光源部进行散热。
[0088]
而且，所述高视觉安全性植物生长光照装置可用于设施农业、人工气候室或光照
培养箱。
[0089]
实施例2
[0090]
本实施例提供了一种可诱杀害虫的植物生长光照装置的控制方法，所述可诱杀害虫的植物生长光照装置可以采用实施例所公开的可诱杀害虫的植物生长光照装置，其包括：
[0091]
设置开始光照的时间和工作时段，并且在达到光照开始时间后，控制部控制第一光源部、第二光源部和第三光源部开启；
[0092]
判断被照射植物，根据被照射植物的种类确定光照参数；
[0093]
控制部根据光照参数控制第一光源部、第二光源部和第三光源部工作；
[0094]
判断第一光源部、第二光源部和第三光源部的工作时长是否达到工作时段，如果达到工作时段，则控制部控制第一光源部、第二光源部和第三光源部关闭。
[0095]
更进一步，在第一光源部、第二光源部和第三光源部工作期间，人体感应部感应人体是否进入光照环境，当人体进入光照环境后，控制部至少控制第一光源部和第二光源部关闭，而且，当人体进入光照环境后并从光照环境离开后，控制部至少控制第一光源部和第二光源部打开。
[0096]
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0097]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。