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高照明均匀度倒置型LED植物光源系统的设计

姜昕宇  文尚胜  马丙戌  卢允乐  蔡明兴  
【摘要】:现有的植物工厂采用"上光下植"的种植模式,培养架的照度均匀度以及混色均匀度不高,导致不同位置的植物生长情况良莠不齐,严重影响工厂生产效益。为解决这一问题,提出一种高照明均匀度植物光源及植物培养架设计方案,将光源"倒置"于种植平面两侧的三棱柱凸台,利用棱柱斜面初次分配光线并提高其分布均匀性,进一步通过培养架顶部反射增加混光距离,提高光线耦合程度,从而提高混色均匀度和照度均匀度。借助TracePro软件对提出的光学结构进行仿真分析,利用Taguchi方法设计并进行实验,最终利用ANOVA理论分析出各因子对品质的影响程度并进一步优化结果,获得照度均匀度为94.30%、混色均匀度为90%的最优设计方案。最后通过测量种植面和植物体表面照度及光谱的分布情况检测植物的生长是否会对光线有遮挡,结果表明该植物照明系统可以保持植物在生长过程中种植面和植物体顶部及侧面都具有良好的照明效果,遮挡问题几乎可以忽略不计,并保证植物生长过程中良好的照明效果。

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