用于植物水培的智能控制LED照明裝置.pdf

1、為了解決未來人口的糧食問題，植物工廠應運而生。而光照作為植物生長發(fā)育的重要因素，開發(fā)高效、無污染并且適宜植物生長的光源則成為重中之重。隨著發(fā)光二極管（Light Emitting Diode, LED）的迅速發(fā)展，LED以其節(jié)能、環(huán)保、冷光源并且光譜可調逐漸成為植物工廠的主流光源。由于近些年紅色熒光粉種類增多和穩(wěn)定性不斷提高，不同于傳統(tǒng)將紅藍光LED芯片組合實現紅藍光的方式，本文提出一種新型紅藍光的實現方式：將紅色熒光粉混合硅膠涂覆在藍

2、光LED芯片上，即熒光粉轉化LED（phosphor converted LED, pc-LEDs），即可在單顆芯片實現植物所需紅藍光。
　　（一）為了得到理想的植物照明效果pc-LEDs器件，本文分別采用傳統(tǒng)熒光粉點膠技術、自適應涂層技術實現紅藍光，并對器件進行結溫測試、脈沖寬度調制（Pulse-Width Modulation, PWM）調光測試、以及老化性能測試，結果顯示：傳統(tǒng)球形涂層結溫為90℃，而自適應涂層結構結溫在80

3、℃左右；PWM調光下器件紅藍光量子數比基本不變；而隨著時間的推移，紅藍光量子比從5.3衰減，在2000h后穩(wěn)定于5.0。當粉膠比大于1:13時，傳統(tǒng)球形熒光粉結構在空間紅藍光子比分布上呈現不均勻性，中心紅藍光子比偏小，邊緣偏大；自適應涂層結構在-60~60°內呈現出比較高的均勻性，但由于杯碗的反射作用以及杯碗粘附的熒光粉，邊緣區(qū)域呈現出不均勻性。為了改善傳統(tǒng)球形結構的空間紅藍光子比分布均勻性，采用改進的雙冠型熒光粉涂層技術，在一定程度上

4、提高了中心紅藍光子比，但效果不明顯，邊緣紅藍光子比依舊很高。
　?。ǘ榱说玫娇臻g紅藍光子比分布均勻的熒光粉層結構，本文采用蒙特卡洛思想借助matlab模擬該LED的光子傳輸過程：包括LED發(fā)光模型、吸收和散射模型、隨機步長和隨機波長的獲得算法、熒光粉層離散化處理和出界判斷算法。通過仿真和實驗對比確立仿真各項參數，其中散射系數為2.0mm-1，吸收系數為1.0mm-1，并在仿真模型上驗證了球形結構的缺陷。
　　本文提出一種

5、類似正態(tài)分布的新型紅色熒光粉層結構，對于小角度前向散射機制的藍光光子進行全反射和增加光程處理，對于邊緣區(qū)域光子進行減少光程處理。將這種新型結構同與傳統(tǒng)球形結構置于紅藍光子比為6.0區(qū)間對比，通過模擬確定該結構最大厚度為2.2mm以及該結構σ2值為0.25。相比于傳統(tǒng)球形結構，該結構下不同角度對應紅藍光子比方差從0.445減少到0.0429，下降了90％。該結構下空間紅藍光分布具有非常高的均勻性。
　?。ㄈ榱蓑炞Cpc-LEDs用