LED光源对生菜栽培的影响研究+文献综述(4)
时间:2017-04-12 13:05 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
目前，常用的人工补光光源主要有荧光灯、高压钠灯、低压钠灯、金属卤化物灯等。这些光源红外和绿光等光谱成分所占比重较大，作物光合作用所需的红、蓝光谱成分较少，光能利用率低，耗能大，运行成本高。另外，荧光灯、高压钠灯、低压钠灯、金属卤化物灯的灯泡均在发光的同时会产生大量的热量，这些热量更是增加了能源的消耗。 1.2.2 LED光照 LED（light-emitting diodes），即发光二极管，是一种可以有效地把电能转变成电磁辐射的装置[1]。LED具有体积小、重量轻、固态、寿命长、波长特殊、驱动电压较低、光效率高、能耗小、安全、可靠耐用、不容易色衰的优点，且红光LED光子具有较大的光通量。另外，LED具有较窄的波谱，波谱半宽范围从几纳米到几十纳米，在±20 nm左右，波长正好与植物光合成和光形态形成的光谱范围相吻合。在同等光强的条件下，LED灯要比普通的植物生长灯节电80%以上。普通植物灯的寿命一般只有1000-5000小时，而LED植物灯的寿命能达100000小时。由于LED 使用的是直流电源，同时具有光量、频率与工作比可调整的特性，因而可产生出连续光源或间歇光源。 1.3 课题研究意义 1.3.1 过程自动化与光生物学 1.3.1.1 过程自动化的增效节能： 过程自动化系统中的软件和控制装置能够对设备进行调节，使其在最佳速度下运行，从而大大降低能耗。它们还能够确保质量的一致性，降低次品率，减少浪费。过程自动化系统还能预测何时需要对生产设备进行文护，从而减少了对设备进行常规检查的次数。常规检查次数的降低可以减少停止和重新启动机器所花费的时间和能源[12]。 1.3.1.2 光生物学 光生物学的研究内容十分广泛，主要有：（1）光技术和光生物学的实验方法；（2）生物光谱学；（3）光化学；（4）光敏化作用；（5）环境光生物学，；（6）光医学；（7）生物钟；（8）网膜外的光感受；（9）视觉；（10）光形态建成；（11）光运动；（12）光合作用；（13）生物发光及其机制[8]。 1.3.1.3 光生物学的研究意义 我们农学主要研究光生物学的生物光谱学、环境光生物学、生物钟、光形态建成、光运动、以及光合作用等领域，具体方向如下： 一.生物光谱学:在不同的光谱区，植物对光的吸收与散射有着不同的特性； 二.环境光生物学: 检验一些光生物学过程和它们与整个生态系统的关系； 三.生物钟：对机体如何按照一天内的时间调节其功能以及对机体自然产生的周期性变化； 四.光形态建成，研究光信号是如何在宏观水平、亚细胞及分子水平调节着有机体的结构和形态的改变； 五.光运动，研究一个生物的整体或部分的空间位移是如何由光来调节的； 优尔.光合作用，研究生物体如何将光能转变成稳定的化学能及生物能的。 此外，一些新的研究课题如光生物学中的免疫学、酶的光激活等还在不断出现。 光生物学的研究意义：光生物学的研究对于医学、生物学、生命科学以及工农业生产都有很重要的理论意义和实践意义。 1.3.2 LED 光源在现代农业领域应用现状 植物对光质的需求有一定的特征。研究表明，在380 ～ 760 nm 可见光光谱范围内，植物光合作用所吸收的光能约占其生理辐射光能的60% ～ 65%，吸收峰值区域主要是波长610 ～ 720nm 的红橙光以及波长400 ～ 510 nm 的蓝紫光[13]。LED 能够发出植物生长所需要的单色光，光谱域宽± 20 nm，各种单色光LED 组合后，可形成与各种植物光合作用与形态建成基本吻合的光谱，提高光能利用效率，节能效果极为显著。因此，利用LED 的性能特点开发出植物所需的人工光源将会大大提高其光能利用效率。 (责任编辑：qin) |