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LED光质对植物生长特性影响及光源优化设计

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学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 课题的研究意义

1.4 本文的主要工作

第二章 不同LED光源对菠菜生长发育实验研究

2.1 光质与植物生长发育的理论研究

2.1.1 光受体

2.1.2 光质效应

2.1.3 光质对植物生长发育的影响

2.2 不同LED光源下菠菜生长发育实验

2.2.1 实验材料

2.2.2 环境参数与光处理

2.2.3 指标的测定方法

2.2.4 结果与分析

2.2.5 实验总结

第三章 用于植物补光的LED组合光源优化设计及仿真

3.1 光学模型的建立和理论分析

3.1.1 光度量参数简介

3.1.2 光学模型概述

3.1.3 斯派罗法则

3.1.4 矩形LED阵列的光照度分布

3.2 LED植物补光光源设计及仿真

3.2.1 设计原则和思路

3.2.2 不同功率LED补光光源设计

3.2.3 设计方案的结果分析

第四章 智能控制技术在植物补光领域的应用

4.1 基于红外遥控的可调LED植物补光系统

4.1.1 总体设计方案

4.1.2 系统的硬件设计

4.1.3 系统的软件设计

4.1.4 系统的测试与调试

4.2 基于CPLD的智能LED植物补光灯控制系统

4.2.1 总体设计方案

4.2.2 系统分模块功能设计

4.2.3 系统仿真结果

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

附录

附录1 不同LED光源对黄瓜幼苗、叶用莴苣生长发育实验研究

附录2 智能LED植物补光灯控制系统原理图及部分模块VHDL代码

致谢

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摘要

目前,采用LED照明进行植物光响应研究已经取得了一定的科研成果。但是,针对LED补光光源设计及其调控方式的研究还较少。多数LED植物补光灯按照固定比例使用红蓝光灯珠,并且只能进行开关控制,不能满足对不同植物不同阶段的补光需求。
   针对上述问题,本文对LED光质对植物生长特性影响、光源优化设计以及智能补光控制系统进行了研究,研究内容如下:
   1.采用4种不同光质LED光源对菠菜进行补光实验,实验结果表明212颗全蓝色LED光源对菠菜生长发育的促进作用最为明显。
   2.基于温室植物光合作用的需求,利用Tracepro软件对LED补光光源进行优化设计。方案一为红光LED、蓝光LED均匀间隔整行排列。方案二为每行每列中红、蓝光LED交错均匀排列,其中LED间距可调。分析表明:方案二照明区域内红、蓝光照度比除边缘外基本均匀一致,满足组合光源下方10cm处照度不低于50001x的要求。
   3.设计了2种智能补光控制系统。一种是基于红外遥控的LED植物补光系统,论文完成了该系统的硬件设计和软件设计,通过遥控按键实现对补光阵列的红蓝LED按需调光。另一种是基于CPLD的全数字智能补光灯控制系统,针对补光需求设计了数据传输协议,并用QuartusⅡ进行了功能仿真。仿真结果表明:该系统能够有效控制不同地址的LED植物灯红、蓝两色比例,满足不同植物、不同阶段补光需求。

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