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【SSLCHINA 2015】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所李志鹏:精准照明系统改善LED植物工厂配光

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-11-16 09:23   来源:中国半导体照明网  作者:陈关升  浏览次数:360
   在科学技术迅速发展,环保问题日益突出的客观环境影响下,植物照明技术的成熟使其成为照明市场的一片新蓝海。
 
  CSA Research指出,LED植物照明灯相对于传统植物照明灯主要具有两大优势,第一,LED植物照明灯具比较节能,LED植物生长灯功率小,但是效率极高。第二,LED能够控制发光波段,发出特定波长的光,用特定波段的LED对植物进行单独照射,能够大幅改良植物品种。对植物进行照射培养,其产量是使用传统植物照明灯具产量的3倍左右。由于我国对于LED植物照明的研究起步较晚,相关的技术有待研究,随着市场的兴起和技术的突破,LED植物照明应用前景广阔。
 
  那么,LED在农业领域方面应用的现状如何,植物工厂当中如何做到更好的光的使用?近日,在第十二届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA2015)举行同期,由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)主办,三雄·极光协办的“照明设计与应用” 技术分会在深圳会展中心召开,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室李志鹏分享了“通过变焦镜头节电改善LED植物工厂配光”主题报告。
  李志鹏表示,在近些年如何解决植物工厂高耗能的问题,在国内外许多研究学者进行了大量实验,有的研究学者利用OLED的高效性和灵活性进行了一些节能实验,并取得了一些效果。还有研究学者根据植物生长不同时期来提供不同的光强,也实现了一定的节能效果。在2014年,我们单位的研究人员设计并建造了一个可移动的LED灯的系统,节能效果非常明显,大概比普通的LED节能约30%左右。
 
  在近期日本的一个教授提出一个观点,对植物的生长区域进行定区域的光照,就是在植物的表面,只是在植物的表面进行光照,而其他的空白区域不进行光照,这样大大减少了电能的消耗的一部分。由此,我们提出了我们设计的理念,就是对植物的生长区域进行规划。我们在植物的生长初期时,为植物提供一个光照区域,为植物的生长留有一定的空间。随着植物的生长,当其充满蓝色区域时,再将光照范围扩大,以便植物能够继续生长。当植物再一次充满了绿色的光照范围内,再次将光照范围扩大,直至植物的生长周期结束。
 
  由此,我们设计了一套精准照明系统。这套系统的组件有三部分,多芯片LED灯、秃头镜、菲涅儿透镜,我们将其组成了LCU系统,LCU系统将LED发出的光进行聚焦照射,然后提供光斑让植物生长。
 
  通过对比种植生菜实验,经过25天植株的生长之后,我们通过测量一些电能还有光合作用,生理生化指标得出以下的结果,我们为了简便称呼,称之为精准照明系统,ZLED系统,CLED系统。通过检测发现,CLED系统的生菜叶片干鲜重比ZLED系统高。我们认为它提高了光合作用,所以提高了产量。这是两者的生物量和光能利用率的情况,我们可以看出,CLED除了生物量较高,其他的电能消耗以及光能利用率都较ZLED高。
  李志鹏表示,由此得出一系列的结论,可以推断出普通的散热型照明照射在空白栽培板上浪费的光能是精准照明系统节省的能量,总体节约情况为50%。虽然普通散热型照明系统其生物量相对精准照明系统要高,但是其光合作用和生长效率是相对较低的,精准照明系统可以用于植物工厂内生菜的栽培实验。随着植株的生长,精准照明系统的节能效果逐渐下降,当相邻的两棵生菜植株相互遮盖,两者没有可以生长的空间,精准照明系统的节能效果就消失了,然后我们的精准照明系统与普通的散射型照明系统的能量消耗情况应该是一样。
 
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