[发明专利]一种基于组合光谱的LED农业照明系统及方法

权利要求书

1.一种基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：包括LED植物生长灯、光环境控制模块、光谱采集装置、光辐射照度计、组合光谱数据库和处理器，所述的处理器分别与光环境控制模块、光谱采集装置、光辐射照度计、组合光谱数据库相连，所述的光环境控制模块与LED植物生长灯相连。

2.根据权利要求1所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的LED植物生长灯包括LED芯片级光源组合，以及驱动LED芯片级光源组合的驱动电路；所述的LED芯片级光源组合是由蓝光、红光、红外光的LED芯片级光源按照预设比例组成；

所述预设比例为以下比例中的一种：10:1:0、10:1:1、10:1:2、10:2:1、10:3:0、10:3:1、10:3:2、9:1:0、9:1:1、9:1:2、9:2:0、9:2:1、9:2:2、9:3:0、9:3:1、9:3:2、8:1:0、8:1:1、8:1:2、8:2:1、8:3:0、8:3:1、8:3:2、7:1:0、7:1:1、7:1:2、7:2:0、7:2:1、7:2:2、7:3:0、7:3:1、7:3:2、6:1:0、6:1:1、6:1:2、6:2:1、6:3:1、6:3:2、5:1:0、5:1:1、5:1:2、5:2:0、5:2:1、5:2:2、5:3:0、5:3:1、5:3:2、4:1:0、4:1:1、4:1:2、4:2:1、4:3:0、4:3:1、4:3:2、3:1:0、3:1:1、3:1:2、3:2:0、3:2:1、3:2:2、3:3:1、3:3:2、2:1:0、2:1:1、2:1:2、2:2:1、2:3:0、2:3:1、2:3:2、1:1:0、1:1:1、1:1:2、1:2:0、1:2:1、1:2:2、1:3:0、1:3:1、1:3:2；

所述的驱动电路采用PWM恒流驱动技术、可控硅调光技术、DMX512调光技术对每个LED芯片级光源进行0-100级恒流调光。

3.根据权利要求2所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的LED植物生长灯还包括散热结构，散热结构采用铝基板，LED芯片组光源的基底固定在铝基板上。

4.根据权利要求3所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的基底和铝基板表面涂上导热硅胶。

5.根据权利要求1所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的光环境控制模块通过有线通信方式或无线通信方式控制多盏LED植物生长灯输出光的光谱、光辐射照度和光周期进行远程控制和调节。

6.根据权利要求5所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的有线通信方式包括电力载波通信方式、RS485总线通信方式、CAN总线通信方式、基于TCP/IP协议的网络通信方式，所述的无线通信方式包括zigbee通信方式、WIFI通信方式、蓝牙通信方式、BLE通信方式。

7.根据权利要求1所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的光谱采集装置包括光谱仪，以及与光谱仪连接的导光光纤，所述的的光谱仪采用便携式的阵列CCD探测器光谱仪，所述的导光光纤的输入端对着LED植物生长灯发光面，导光光纤的输出端连接到光谱仪的接收光口，LED植物生长灯的输出光是通过导光光纤进入光谱仪从而实现光谱采集。

8.根据权利要求1所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的光辐射照度计采用数字式光辐射照度计，光辐射照度计包括光电探头、与光电探头相连的处理模块，所述光电探头由顺序相连的光电传感器、余弦修正器组成。

9.根据权利要求1所述的基于组合光谱的LED农业照明系统，其特征在于：所述的组合光谱数据库是针对不同植物不同生长周期与光照环境的光谱及光辐射照度的相关性规律而得到最佳光照环境的光参数指标而建立的数据库，通过组合光谱数据库指导和调节LED植物生长灯的光输出；同时通过与处理器相连的人机界面自行建立和修改组合光谱数据库。

10.一种基于组合光谱的LED农业照明方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤：

(1)针对植物某个生长阶段，调用组合光谱数据库的相应数据设定值通过光环境控制模块智能调节LED植物生长灯的输出光的包括光谱和光辐射照度两方面的光参数指标，使得LED植物生长灯的输出光符合该植物生长要求；

(2)在LED植物生长灯正常工作过程中，由光谱采集装置和光辐射照度计对实际输出光的光参数的实时监测并反馈给处理器，对实时采集的光参数与系统设定的光参数值进行匹配分析确保两者偏差不超过预先设定的阈值K：若超过设定的阈值K，则通过光环境控制模块微调LED植物生长灯的输出光的光参数指标，从而实现对不同植物不同生长阶段提供最符合生长要求且光谱可调的光照环境；

(3)当植物进入下一个生长阶段时，按照步骤(1)调用组合光谱数据库的相应数据设定值调节LED植物生长灯的输出符合植物生长要求的输出光，然后执行步骤(2)；

(4)反复执行步骤(1)、(2)、(3)直至植物完成生长全阶段，植物生长完成后自动停止运行照明系统，并跳出植物生长完成提示窗来提醒工作人员。