一种基于等离子体的温室培养灯系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种溫室培养灯系统，具体设及一种根据溫室内的湿度和溫度来影响 等离子体溫室培养灯的色彩和照度的电路系统，本发明属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，在日常的照明光源中普遍使用的是白识灯和气体放电光源两类，限制了光 源的使用寿命。前者属于热福射光源，由鹤丝在识热情况下福射出光，而后者是电流通过气 体放电而产生光。运些电光源长时间使用时，灯泡电极会蒸发而引起较大的光衰减，同时电 极与玻璃的密封会很容易漏气，减少光通量、光效率和电光源的寿命。现在的溫室培养灯普 遍使用的仍是上述两种照明光源，运不仅增加了培养的成本，而且对大面积的溫室培养是 不利的。等离子体溫室培养灯的出现很好的解决了运些问题，其具有无电极、节能环保、光 效好、寿命长、无光衰、光色好、光源可调、光维持率高，似太阳光，发出的是连续光谱，有利 于植物的生长，并且可W在低溫的环境中快速启动，具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0003] 针对上述出现的问题，本发明的目的是提供一种能检测溫室内环境，根据溫室内 环境变化自动调节色彩和照度的等离子体溫室培养灯系统。其具体技术方案如下： 一种基于等离子体的溫室培养灯系统，由溫室湿度与溫度采集电路、电源电路、微波发 生器、发光体、外壳组成，所述溫室湿度与溫度采集电路包括光源、SPR传感器、光电转换电 路和计算机;其特征在于：利用光源照射到SH?传感器表面，当溫室中湿度和溫度发生变化 时，导致其内部的敏感膜折射率发生变化，SPR传感器测量共振波长或共振角与湿度、溫度 的关系，再通过光电转换电路与计算机连接，在计算机上显示出相应的光强。
[0004] 进一步，当一束光禪合进光纤后，其出射的光强为：
故SH?传感器的光强为：
其中沒为入射角，巧为光纤的纤忍的折射率，蔚为入射角到达纤忍-包层分界面的角 度，式中:及=|巧。|]为初始光的反射率。 进一步，所述电源电路包括高频电源、阻抗匹配;利用BJ-22型波导实验装置来实现微 波的发生，并结合计算机、光谱仪、放电腔体、光照度计、郎缪探针共同构成了发光体W及检 测系统;根据溫室湿度和溫度的不同，通过计算机设定数据控制光谱仪，与经过阻抗匹配的 高频电源，同时作用放电腔体，此放电腔体首先为真空系统，同时在内部充入惰性气体，采 用郎缪探针对等离子体进行检测和测量，用玻泡包围，并根据光照度计的测量值，照射不同 的植物。
[000引进一步，根据溫室湿度和溫度的变化，得到不同的光强，即为等离子体的溫室培养 灯所需达到的光照度。
[0006] 进一步，利用电源驱动磁控管产生高频电磁能量，经过波导传输后禪合到谐振腔 中，电磁能量激发高速旋转玻泡中固体物质，产生等离子体并发出具有连续光谱的强光。
[0007] 进一步，若溫室培养灯的光通量为：
对于等离子体的溫室培养灯所需光照度为：
(5) 结合(4)式可得：
(6) 其中巧为福射面积，沒：为灯泡出射的孔径角，没为初始光的反射率，通过测量 瑪，巧，急的值，结合式(6)可计算出等离子体的溫室培养灯所需的光照度； 根据式(6)的光照度，通过下面算法得到相应输入到等离子体的溫室培养灯电流：
其中A'l为相关系数，巧为光电转换的指数，i为需要输入的电流值。
[0008] 基于溫室内的湿度和溫度变化来影响等离子体溫室培养灯色彩和照度的系统，根 据溫室内植物生长环境的具体情况调节溫室培养灯，使太阳光得W延续，运在一定程度上 可W促进植物的生长，同时适当的调节光源的色彩和照度节省了电能，减少了植物培养的 成本，是一种最优化的溫室培养灯系统。
【附图说明】
[0009] 图1为溫室湿度和溫度检测系统示意图； 图2为等离子体的溫室培养灯系统示意图。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
[0011] 如图I和2所示，一种基于等离子体的溫室培养灯系统，包括:溫室湿度与溫度采集 电路、电源电路、微波发生器。
[0012] 所述溫室湿度与溫度采集电路由光源照射到SH?传感器表面，当溫室中湿度和溫 度发生变化时，如果能导致其内部的敏感膜折射率发生变化，那么可W用运SH?传感器测量 共振波长或共振角与湿度、溫度的关系，再通过光电转换电路与计算机连接，在计算机上显 示出相应的光强。当一束光禪合进光纤后，其出射的光强为：
SPR传感器的光强为：
其中巧为入射角，巧为光纤的纤忍的折射率，巧为入射角到达纤忍-包层分界面的角 度，式中i?= I及。I。为初始光的反射率。 如图2所示，本发明中的等离子体的溫室培养灯系统由电源电路、微波发生器、发光体 和外壳组成。在运个系统中需要测得电源输入功率、磁控管阳极电流、阴极高压、波导内的 入射功率、反射功率、溫度的升高值等参量，尤其需要该系统来调节微波部分的匹配。首先 将等离子波导中段添加定向禪合器，W便提取所需要的入射量和反射量。其中定向禪合器 采用标准的BJ-22型波导制成，尽管磁控管产生的是横向电磁波，但理想导电壁波导中不可 能传输横向电磁波，所W只能传输横向电模或横向磁模，因此必然使用定向禪合，禪合方式 采用十字型禪合孔。本发明在多功能微波等离子体装置上进行的，根据不同湿度和溫度，通 过光电转换电路的光照，先由微波源产生的一定频率的微波，并沿BJ-22矩形波导管WTElO 模式传输，经过调整短路活塞，最后在水冷谐振腔反应室内激励气体形成轴对称的等离子 体球，等离子体球的直径大小取决于真空沉积室中气体压力和微波功率。通过此装置作用 放电腔体，其为真空的系统，其中充入惰性气体，并有郎缪探针。通过溫室湿度与溫度采集 电路在计算机上呈现的数据经过光谱仪调节后，传递到放电腔中，则此时所需溫室培养灯 的光通量为：
对于等离子体的溫室培养灯所需光照度为：
结合(4)式可得：
其中瑪为福射面积，傑为灯泡出射的孔径角，S为初始光的反射率，通过测量 巧，銭，S的值，结合式(6)可计算出等离子体的溫室培养灯所需的光照度。
[0013] 通过改变放电腔中惰性气体的种类调节等离子体的溫室培养灯色彩，由于当玻泡 中充入了氣气而发出蓝光，充入氛气发出红光，也可W在玻泡中加入少量的金属面化物 CaBn增加红光谱，且基本不改变其他颜色波长的光谱。通过改变与高频电源相连接的阻 抗，改变输入到放电腔中的电流，调节等离子体的溫室培养灯的光照度。根据式(6)的光照 度，通过下面算法得到相应输入到等离子体的溫室培养灯电流：
其中馬为相关系数，巧为光电转换的指数，巧3需要输入的电流值。
[0014] 本发明基于W下原理：电源驱动磁控管产生高频电磁能量，经过波导传输后禪合 到谐振腔中，电磁能量激发高速旋转玻泡中固体物质，产生等离子体并发出具有连续光谱 的强光，运些强光与太阳光相类似，对植物进行光合作用起到重要的作用。本发明提出了一 种基于等离子体的溫室培养灯的系统设计，运用了微波禪合，在事先通过溫室湿度与溫度 采集电路，根据溫室中的湿度与溫度调节等离子体的溫室培养灯的光照度使其产生的光适 合植物生长所需。
【主权项】
1. 一种基于等离子体的溫室培养灯系统，由溫室湿度与溫度采集电路、电源电路、微波 发生器、发光体、外壳组成，所述溫室湿度与溫度采集电路包括光源、SPR传感器、光电转换 电路和计算机;其特征在于:利用光源照射到SPR传感器表面，当溫室中湿度和溫度发生变 化时，导致其内部的敏感膜折射率发生变化，SPR传感器测量共振波长或共振角与湿度、溫 度的关系，再通过光电转换电路与计算机连接，在计算机上显示出相应的光强。2. 根据权利要求1所述的基于等离子体的溫室培养灯系统，其特征在于：当一束光禪合 进光纤后，其出射的光强为：故SPR传感器的光强为：其中沒为入射角，巧为光纤的纤忍的折射率，4为入射角到达纤忍-包层分界面的角度， 式中i? = I巧。I。为初始光的反射率。3. 根据权利要求2的基于等离子体的溫室培养灯系统，其特征在于:所述电源电路包括 高频电源、阻抗匹配;利用BJ-22型波导实验装置来实现微波的发生，并结合计算机、光谱 仪、放电腔体、光照度计、郎缪探针共同构成了发光体W及检测系统;根据溫室湿度和溫度 的不同，通过计算机设定数据控制光谱仪，与经过阻抗匹配的高频电源，同时作用放电腔 体，此放电腔体首先为真空系统，同时在内部充入惰性气体，采用郎缪探针对等离子体进行 检测和测量，用玻泡包围，并根据光照度计的测量值，照射不同的植物。4. 根据权利要求3所述的基于等离子体的溫室培养灯系统，其特征在于:根据溫室湿度 和溫度的变化，得到不同的光强，即为等离子体的溫室培养灯所需达到的光照度。5. 根据权利要求3所述的基于等离子体的溫室培养灯系统，其特征在于:利用电源驱动 磁控管产生高频电磁能量，经过波导传输后禪合到谐振腔中，电磁能量激发高速旋转玻泡 中固体物质，产生等离子体并发出具有连续光谱的强光。6. 根据权利要求5所述的基于等离子体的溫室培养灯系统，其特征在于:若溫室培养灯 的光通量为：(4) 对于等离子体的溫室培养灯所需光照度为： (5) 结合(4)式可得其中瑪为福射面积，傑为灯泡出射的孔径角，没为初始光的反射率，通过测量瑪，没， 忍的值，结合式(6)可计算出等离子体的溫室培养灯所需的光照度； 根据式(6)的光照度，通过下面算法得到相应输入到等离子体的溫室培养灯电流：其中馬为相关系数，A为光电转换的指数，i为需要输入的电流值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于等离子体的温室培养灯系统设计，具体涉及一种根据温室内的湿度和温度来影响等离子体温室培养灯的色彩和照度的电路系统设计，本发明属于电子技术领域；该系统由温室湿度与温度采集电路、电源电路、微波发生器、发光体和外形组成，根据温室内植物生长环境的具体情况调节温室培养灯，使太阳光得以延续，这在一定程度上可以促进植物的生长，同时适当的调节光源的色彩和照度节省了电能。
【IPC分类】H05B41/36, H01J63/08
【公开号】CN105517306
【申请号】CN201511006403
【发明人】张淑琴, 尹琳, 陈亮, 徐珍宝, 闫秀刚, 魏来, 何敏游, 苏玲爱, 汪旭辉, 杨凯, 邹细勇, 石岩, 孟彦龙, 金尚忠
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月29日