温室园艺LED照明研究与应用现状

LED作为设施园艺光环境调控的优选光源和手段,节能、精准、长寿命且光效率高,可通过光质及其光强和光周期等光照属性的控制,调控植物光合作用和光形态建成,调节设施园艺作物生长发育、生物量和果实产量、开花及农产品品质,获得温室补光的效益。而且,基于时空光环境调控带来的显著效益,动态照明和立体照明应运而生,方兴未艾,应用前景广阔。本文总结了温室LED照明产品和应用领域,提出了动态照明和立体照明技术概念,总结了光质、光强和光周期植物调控的研究进展,重点阐述了光质调控植物园艺作物生长发育、产量、开花及农产品品质的研究进展,对未来温室LED补光产业发展前景进行了展望。

LED3A强化紫花苜蓿修复Cd污染土壤的效果研究

研究可生物降解螯合剂N-十二酰基乙二胺三乙酸盐(LED3A)诱导强化紫花苜蓿修复Cd污染土壤的效果,采用盆栽方法,考察LED3A对紫花苜蓿生理指标、Cd亚细胞分布和化学形态以及增效提取土壤中Cd的影响.结果表明,Cd胁迫显著抑制紫花苜蓿的生长及光合作用,增加丙二醛(MDA)的积累.而在土培体系中施用LED3A,可以提高植株生物量、光合色素含量、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,缓解细胞膜脂过氧化损伤和Cd诱导产生的氧化应激.LED3A的螯合强化作用能够增大紫花苜蓿细胞质中Cd的分布比例,促使植株中的Cd由高活性形态向低活性形态转化,通过细胞壁固持和液泡区隔化提高耐Cd性能,进而减轻毒害.与不添加LED3A组相比,最佳LED3A添加量(321.3 mg·kg^(-1))组紫花苜蓿植株中的总Cd含量和积累量分别提高了29.4%和69.1%,地下/地上富集系数及转运系数分别增加了28.6%,36.4%和10.5%.说明添加适量LED3A可有效提高紫花苜蓿对Cd的耐受性与修复Cd污染土壤的效果.

液晶汽车仪表LED背光硬件电路分析与设计

为了使液晶汽车仪表的背光灯在受到外界电气干扰的情况下能够保持稳定的输出电流、亮度不发生变化,对已使用的三种汽车仪表LED背光电路进行了研究和分析,提出了一种稳定性较高的硬件电路设计——仪表LED恒流源电路。该电路可通过调节精密电阻值来调节LED背光灯的亮度,设计方案简单、调整电流便捷、成本较低,在液晶汽车仪表市场中具有较高的应用价值。

LED产品出口扩张对产业专利创新的影响研究

基于我国LED产业呈现“出口规模”和“专利创新”双增长模式,本文利用2014—2021年35家沪深A股上市企业集团的面板数据,考察出口对创新的影响机理。研究表明,在短期,出口扩张显著抑制专利创新数量;在长期,出口扩张显著促进专利创新数量,且对实用新型和外观设计专利的促进效果显著大于发明专利。基于研究成果,建议应当在控制过度的欧美市场依赖和同质产品竞争的基础上重视出口扩张在长期对专利创新的积极影响,一定程度上对改善创新环境及提高创新水平都具有积极意义。

Micro LED车灯投影光学系统设计与优化

本文提出了一种基于Micro LED阵列的车灯投影方案,设计了以像素尺寸为80μm×80μm的200×150白光Micro LED阵列作为显示光源,视场角为16°×34°的车灯投影光学系统,并对物面倾斜角度和光学系统结构进行了优化。此外,分别采用反向畸变处理方法和像素灰度调制方法用以解决车灯投影图像的梯形畸变和照度均匀性问题,并搭建了投影实验平台,对图像校正方法进行了验证。实验结果表明:校正后图像梯形畸变系数p1,p2分别从0.0932和0.3680下降至0.0835和0.0373,像面照度均匀性从83.2%提高到93.2%。本文通过对基于Micro LED的倾斜投影车灯光学系统进行优化设计及采用图像校正方法,实现了高光效、低畸变的车灯投影。

不同光质配比的LED光源补光对水稻机插秧苗生长发育的影响

以甬优12和扬两优6号作为试验材料,育秧期间采用纯蓝LED光源、纯红LED光源及红蓝光质各50%配比光源补光,以自然光下育秧为对照,研究不同红蓝光质配比LED光源补光对水稻机插秧苗生长发育的影响。结果表明,不同光质配比的LED光源补光对水稻秧苗生长有显著影响。蓝光能够抑制幼苗株高,提高充实度和根冠比,在培育壮苗方面发挥重要作用。红光处理下的水稻幼苗茎和叶鞘显著伸长,秧苗生长进程加快。此外,参试2个品种经红蓝光处理后的幼苗叶龄显著提高。试验结果探明了使用LED补光处理对水稻幼苗形态的影响,为调控水稻工厂化育秧的光环境提供了科学依据。

基于LED反光杯系统的优化研究

在照明系统设计中,接收面的均匀照明以及光能的充分利用一直是光源设计急需解决的问题。目前在LED光源设计领域中,通常采用斯派罗法则分析和微分方程计算的方式进行照明效果优化,这些方式的优化层面较单一,周期长且误差较大。为了加强LED光源系统优化效率,同步提高光源系统的光照均匀度和能量利用率,论文提出了基于光照均匀度评价函数、能量利用率评价函数和综合性评价函数的优化设计算法。运用数值分析方法对单光源系统的反光杯第二面圆锥常数K与曲率半径R进行优化调整,实现整个反光杯光源系统的光照均匀度和能量利用率的同步优化。研究结果表明:利用该文算法优化后的系统比未优化的光源系统光照均匀度提高了14.2%,能量利用率提高了16.75%,与理想值的接近度提升了14.42%,验证了优化方法的可行性。在此基础上,论文进一步研究多光源系统阵列间距对系统光照均匀度和能量利用率的影响,得出光源阵列系统的最优阵列间距,在此间距下的光照均匀度与理想值的接近度为44.84%,能量利用率为88.84%,最终实现了光照均匀度和能量利用率均较好的矩形阵列光源系统。

LED红蓝光配比对番茄生长和光合的影响

以番茄品种‘普罗旺斯’为材料,在双拱钢架日光温室内进行人工补光试验,设置T1(2R3B,即红光/蓝光珠数配比R:B=2:3)、T2(4R1B)、T3(6R1B)、T4(7R1B)四组红蓝光处理,以不进行人工补光为对照(CK),探究温室番茄生长和光合响应最优的红蓝光配比。结果表明,在T1处理下35d后,番茄的株高、SPAD、蒸腾速率(Tr)和光化学淬灭系数(qP)较对照组分别显著提高26.7%、19.6%、107.6%和34.3%。在T3处理下35d后,番茄的茎粗、花朵数、净光合速率(Pn)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和电子传输速率(ETR)较对照组分别显著提高26.9%、38.6%、133.7%、5.9%、183.3%、31.3%和30.9%。在T4处理下35d后,最大光化学效率(Fv/Fm)较对照组分别显著提高4.0%。在对设施番茄进行不同配比红蓝光补光处理下,较对照组可显著促进番茄的生长及光合作用,在本试验设置的2R3B、4R1B、6R1B、7R1B四组红蓝组合光处理中,6R1B(红/蓝光珠数配比R:B=6:1)处理下各项指标表现的综合效果最佳,可为温室番茄栽培LED补光提供一定的理论指导。

可用于近紫外LED芯片的铕-铱双金属配合物红光共聚荧光粉

本研究以Ir配合物FIrPic作为Eu离子的配体,合成了一种新的Eu-Ir双金属配合物Eu(FIrPic)_(2)(Phen)UA,并通过自由基聚合成功制备了红色发光荧光共聚物PM-Eu-Ir,适用于商用近紫外芯片型LED。在不影响Eu^(3+)离子的荧光发射特性的前提下,加入Ir-配合物可以有效地敏化Eu^(3+)离子,增强其对400 nm紫外光的吸收。在365 nm紫外光激发下,共聚物PM-Eu-Ir在612 nm处显示出最强的发射峰,其CIE坐标为(0.461,0.254),这与365 nm近紫外芯片非常吻合。红色共聚荧光粉PM-Eu-Ir的微观形貌为典型的多层空间网络结构,除了表现出明显的红光发射和634.54μs的荧光寿命外,还在25~250℃的宽温范围内具有优异的热稳定性。使用共聚物PM-Eu-Ir制作的LED发出的红光亮度为149800 cd/m^(2)。研究结果表明,所制备的共聚荧光粉可作为红光元件用于制造近紫外芯片白光LED。

一种用于光隔离IGBT栅极驱动的智能型LED驱动电路

采用双极型工艺设计了一种智能型高速LED驱动电路,可用于光隔离IGBT栅极驱动芯片的输入驱动。该设计采用一种新型逻辑门结构来实现信号传输、故障反馈以及外部置位等功能,同时达到降低信号传输延迟时间的目的。测试结果表明,在常温条件下,LED驱动电路的输入信号传输延迟时间为70 ns,复位信号有效到故障消除的延迟时间为4.59μs。所设计的驱动电路能够满足光耦隔离IGBT栅极驱动芯片的使用要求。

基于能量信息协同调控的LED智能调光技术

针对当前LED照明系统对智能化的迫切需求和对成本的高度敏感,而现有智能化调控方案在成本和可靠性等方面存在不足等问题,提出一种基于电力电子变换器能量信息协同调控的LED智能调光技术。该技术基于电力电子变换器驱动的LED线性调光照明系统,采用四进制差分相移键控(Quaternary differential phase shift keying,QDPSK)对公共直流母线上的开关纹波进行信息调制,从而在不额外增加硬件成本的条件下,实现四进制数字信号的调制、耦合与传输。从通信视角解构了DC/DC变换器的基本工作原理,揭示了LED调光系统中能量信息协同调控的实现方法,并以隧道LED照明系统的智能调光为例,围绕系统结构、通信协议、噪声干扰、通信速率等方面展开了具体分析。最后,搭建试验平台验证了所提方法的可行性。

基于三基色LED的线性调光混合照明

为提供高品质、智能健康的照明光源,基于三基色LED光源构建了线性调光混合照明系统,并提出一种调光调色的优化方法。混合光源的光色度和光强度分别用色温和明度等级来设定,使得混合照明效果更加符合“人因照明”的需求。在系统的智能优化配光过程中,将色温转化为CIE u′v′色度坐标,明度转化为亮度,使优化计算更加精确。该系统采用线性调光的方式,既能有效避免混合光源闪烁带来的健康安全问题,配合优化算法又有效解决了线性调光色度漂移大的问题。实验结果表明,在2000 K~8000 K的色温范围内,混合照明系统混合光的色度稳定性保持在1阶CIE u′v′圆内,在对应色温下的整个光强度调节范围内无可察觉的色差。采用线性调光方式在保持光色度稳定上比脉冲宽度调光方式效果更佳。理论探究和实验结果表明该混光照明系统简易可行,具有较高的实用价值。

基于大面积拼接优化的大功率LED照明阵列分布研究

为了实现在(4 m×6 m)目标面积内模拟适合座舱人机训练的光照均匀环境,提出一种面积拼接的大功率LED阵列设计方法。针对传统矩形和圆形阵列的照度分布不均匀问题,采用一种改进型的阵列分布,结合改进的粒子群算法进行优化排布。经仿真分析,改进型单模块阵列的照度均匀性为91.17%。由于安装误差的影响,实际测试光照均匀性为89%。单模块阵列拼接优化多模块LED阵列,仿真结果为照度均匀性85.83%,光能量利用率87.40%。研究结果显示,使用面积拼接方法设计的改进型多模块阵列更适合模拟大面积光照环境,具有高照度均匀性和高光能量利用率的特点,对实际应用具有重要的参考价值。

植物工厂中不同LED光质对番杏植株生长及营养物质积累的影响

【目的】研究植物工厂中不同LED光质对番杏植株生长及营养物质积累的影响,为筛选适宜番杏植株生长的最佳光质及番杏的优质高效栽培提供参考依据。【方法】以种植在植物工厂中的番杏为试验材料,设置白光为对照(CK)及不同比例红、蓝光(R2B8、R5B5和R8B2)4个光照条件处理,处理后45 d,测定番杏主根长、株高、茎粗、叶片数、叶面积和含水量等生长指标,测定光合色素含量与光合参数[净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、胞间CO_(2)浓度(C_(i))和蒸腾速率(T_(r))]及营养品质(单宁、总黄酮、总皂苷、可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白和硝酸盐含量)指标,并分析主要农艺性状与营养指标的相关性。【结果】随着红光比例的增加,株高和主根长呈上升趋势,排序为R8B2>R5B5>CK>R2B8;红光比例的增加显著促进了番杏叶面积的增加(P<0.05,下同),R8B2处理下番杏的茎粗、叶片数、叶面积和鲜重均为最高值,分别较CK显著增加30.40%、16.00%、39.14%和5.86%;叶绿素a与总叶绿素含量在R8B2处理下含量最多,与CK相比分别显著增加20.94%和27.42%;R8B2处理下番杏P_(n)最高,与CK相比显著增加59.45%;R5B5处理的P_(n)最小。R2B8处理的总皂苷含量最高,与CK相比显著增加14.63%。可溶性糖与维生素C含量随着红光比例增加呈先升后降的变化趋势,分别在R5B5和R2B8时达峰值后降低。可溶性蛋白含量各处理差异不显著(P>0.05),硝酸盐含量随着红光比例的增加而降低。相关分析结果显示,不同LED光质处理下番杏的生长特性和营养成分变化密切相关。番杏的株高与茎粗、叶面积、鲜重等呈极显著正相关(P<0.01,下同),P_(n)与叶绿素a、总叶绿素含量和茎粗呈极显著正相关,总黄酮与单宁和可溶性蛋白呈显著正相关,硝酸盐与茎粗、叶绿素b、G_(s)等呈负相关。【结论】红、蓝光不同配比影响植物工厂中番杏的生长和营养物质积累,当2种光质光配比为R8B2时可促进番杏光合作用、形态建成和营养物质积累,降低硝酸盐含量,提升食用口感,可应用于番杏实际生产。

可见光LED通信研究进展

可见光LED通信兼顾照明与通信,具有高效、节能等优点,受到了人们的广泛重视。本文从阐述LED发光原理出发,介绍了可见光LED通信研究进展,分析了通信系统中部分关键技术。针对白光LED通信在室内的应用,对LED光源布局和可见光定位进行了讨论,以及几种常见可见光异构组网方案,最后对可见光通信未来的发展方向进行了展望。

荧光粉配比和激发波长对高品质白光LED的影响

随着人们对照明光源品质要求的不断提高,单一的指标参数已不能完全满足对LED的评价。本文研究了荧光粉配比和激发波长对白光LED的显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效等参数的影响。研究发现,合适的荧光粉种类和配比可以降低荧光粉之间的二次吸收、减少能量损失、光线衰减以及光谱的畸变,实现白光LED品质的提升。此外,不同波长蓝光LED激发荧光粉的优势各不相同,通过组合使用,可提高白光LED的显色指数、光谱连续度,降低光谱功率分布的蓝光危害占比指数。本文采用普通商用450 nm和460 nm的蓝光LED芯片激发优化后的荧光粉,显著提高了白光LED的品质,其显色指数、光谱功率分布的蓝光危害占比指数、光谱连续度和光效分别为97.4、26.3%、93.6%和98.75 lm/W。本研究为高品质白光LED的制备提供了完备的参考依据,有利于推动高品质白光LED的普及。

机器视觉技术在LED贴片控制系统研发中的应用研究

随着科技的飞速发展,机器视觉技术在各行各业的应用逐渐成为关注焦点。在LED贴片控制系统研发领域,机器视觉技术的引入为提高贴片生产效率、确保贴片质量、降低人工操作成本提供了全新的解决方案。传统的LED贴片控制系统往往依赖于人工操作,但由于贴片尺寸小、精度要求高等特点,人工操作容易受到限制,且容易引发质量波动。机器视觉技术的应用通过高精度的图像识别和处理,能够实时准确地捕捉贴片的位置、方向和质量等关键信息,为后续的控制系统提供精准的输入数据。基于此,本文对机器视觉技术在LED贴片控制系统研发中的应用展开了研究。

LED光质对辣椒果实色泽品质的影响

为探究LED光质处理对辣椒果实色泽的影响,采用光强为140μmol·m^(-2)·s^(-1)的LED蓝光(450 nm)、LED绿光(520 nm)、LED红光(660 nm)和LED白光,其中LED白光为对照,在温度25℃、相对湿度80%和光周期12 h的条件下,对花后30 d的辣椒果实分别进行照射,测定照射前及花后38、46 d辣椒果实的色泽指标、总叶绿素含量、总类胡萝卜素含量、总类黄酮相对含量、总花青素相对含量、β-胡萝卜素含量、叶黄素含量、β-隐黄质含量、玉米黄质含量、辣椒红素含量、美国香料贸易协会标准(ASTA)色值和国际色价标准(ICU)等变化。结果表明,与对照相比,LED红光能加速辣椒果实的转色,花后38和46 d,LED红光照射下辣椒果实的色泽指标均显著优于对照。在花后38 d时,LED红光照射下的辣椒红素含量显著增加至花后30 d的27倍,ASTA色值则显著提高至花后30 d的约3.5倍(P<0.05)。在花后46 d时,LED红光照射下的辣椒红素含量和ASTA色值均显著高于对照(P<0.05)。相比之下,LED绿光和LED蓝光则延缓了辣椒果实正常转色。综上,对位于绿熟前期的辣椒果实采用LED红光照射可以加速其转色,并显著加快辣椒红素积累速率和ASTA色值提高速率(P<0.05)。本研究结果为LED光质加速采前辣椒果实转色,尤其是加快辣椒红素的积累及果实色泽品质提升提供了新思路。

植物工厂内LED光调控在果树栽培中应用的研究进展

相比露天栽培和大田生产,植物工厂具有不受气候条件影响、自动化程度高、空间单位面积利用率高、可周年不间断连续生产等突出优点。该文重点阐述和分析了植物工厂内发光二级管(LED)光调控在果树栽培中的应用,从光质、光周期、光照度三个角度出发,总结LED光调控对果树生长发育与生理生化的影响,并提出存在的问题,展望了未来的发展趋势。

一种应用于LED驱动的新型过温保护电路

基于0.18μm BCD工艺,设计了一种应用于LED驱动的新型过温保护电路。利用基于电流求和的Banba型带隙基准源来产生高低阈值电压,从而消除芯片在过温点附近的振荡现象,同时带隙基准源加入了高阶曲率补偿,提高了过温阈值点的精度。通过Cadence软件对该电路进行了仿真验证。结果表明,在-40℃~150℃的温度变化区间内,高低阈值电压的温度特性好,温度系数为2.9 ppm。当温度高于131.8℃时,能够触发过温保护;当温度低于109.4℃时,电路可恢复正常工作,迟滞量为22.4℃。该过温保护电路精度高,稳定性好,可应用于LED驱动芯片中。