本實(shí)用新型涉及一種植物生長裝置，具體涉及一種可變光譜的LED植物生長箱。

背景技術(shù)：

幾乎地球上所有的能源都來源于太陽光的輻射，光是植物生長必不可少的環(huán)境因素，沒有光能的轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存，生物界的物質(zhì)循環(huán)就沒有能量支撐。然而隨著植物億萬年的進(jìn)化，不同植物對(duì)光照形成了不同的敏感程度和適應(yīng)性。陽性植物對(duì)光照強(qiáng)度的要求較高，在低光照下無法完成生長發(fā)育，陰性植物在強(qiáng)光照條件下由于蒸騰作用太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致植株失水，進(jìn)而導(dǎo)致植株枯萎。對(duì)藥用植物而言，光質(zhì)和光照強(qiáng)度對(duì)其植株內(nèi)藥用功能成分的含量的也有較大影響。

探究光對(duì)植物生長的影響過程，建立光對(duì)模式植物影響的數(shù)學(xué)模型，是當(dāng)今植物光學(xué)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)問題。通過對(duì)光與植物生長關(guān)系的研究，了解光對(duì)植物生理活動(dòng)的明確作用機(jī)理，對(duì)人們了解植物合成天然產(chǎn)物的過程和仿生學(xué)的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。同時(shí)，通過對(duì)植物生理作用過程的研究，還能夠通過改變植物的生長環(huán)境，使植物朝著更有利于人類生產(chǎn)生活的方向生長。

相比在大棚或露天環(huán)境中，在植物生長箱中研究不同條件對(duì)植物生理活動(dòng)的影響能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格的變量控制，從而減少自然變化等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。使用植物生長箱大規(guī)模育苗，能夠在較短時(shí)間內(nèi)育出優(yōu)質(zhì)的植物幼苗，消除惡劣天氣條件影響幼苗質(zhì)量或延長幼苗供應(yīng)時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)能夠減少人力的投入。

本實(shí)用新型的一種可變光譜的LED植物生長箱能夠通過調(diào)整不同的光譜以及溫度、濕度等其他環(huán)境因子，在培養(yǎng)不同植物時(shí)使用不同的光譜，以實(shí)現(xiàn)不同的植物在最適合其生長的光譜條件下生長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠改變光譜、智能化調(diào)節(jié)溫度和濕度以實(shí)現(xiàn)植物在最適合其生長的光譜下生長，從而提高植物的品質(zhì)，縮短植物生長周期的可變光譜的LED植物生長箱。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種可變光譜的LED植物生長箱，包括一箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)栽培層，每個(gè)栽培層上部可拆卸的設(shè)置有LED燈板；所述箱體內(nèi)還設(shè)有水肥循環(huán)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和濕度控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述栽培層底部設(shè)有營養(yǎng)液層；所述營養(yǎng)液層設(shè)有排水口和出水口；所述水肥循環(huán)系統(tǒng)包括營養(yǎng)液池、水泵、管道及控制水泵工作的控制器，所述水泵通過主管道與所述出水口相連的分管道相連通，排水口通過管道與營養(yǎng)液池連通；所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度傳感器、加熱器及控制加熱器工作的控制器，所述溫度傳感器設(shè)置在所述營養(yǎng)液層內(nèi)，所述加熱器設(shè)置在營養(yǎng)液池內(nèi)；所述濕度控制系統(tǒng)包括濕度傳感器、排氣扇及控制排氣扇工作的控制器，所述濕度傳感器和排氣扇安裝在栽培層的側(cè)壁上。

進(jìn)一步地，所述栽培層數(shù)量為4層。

進(jìn)一步地，LED燈為熒光粉激發(fā)型LED燈或全芯片式LED燈，其發(fā)射峰涵蓋460nm，530nm，550nm，570nm，590nm，610nm，630nm，650nm，670nm，690nm，710nm。

進(jìn)一步地，所述LED燈板尺寸為30cm×30cm，數(shù)量為25片，LED燈為SMD(GB 3528)和COB集成LED燈。

進(jìn)一步地，所述LED燈板的LED燈板通過卡槽裝在每個(gè)栽培層的上方，距每個(gè)栽培層底部的距離為40cm。

進(jìn)一步地，出水口的高度比進(jìn)水口高2-4cm。

進(jìn)一步地，所述箱體底部設(shè)有燈板儲(chǔ)存箱，尺寸為35cm×27cm×32cm。

進(jìn)一步地，所述燈板儲(chǔ)存箱中內(nèi)附柔性緩沖材料，并且設(shè)置25個(gè)儲(chǔ)存槽，儲(chǔ)存箱開啟狀態(tài)下每個(gè)儲(chǔ)存槽內(nèi)徑長31cm，寬1cm，高29cm。

進(jìn)一步地，所述箱體的外形尺寸為200cm×50cm×200cm。

進(jìn)一步地，各個(gè)分管道上設(shè)置閥門。

進(jìn)一步地，LED燈板的具體光譜設(shè)置如下：

(1)發(fā)射峰460nm；530nm；610nm；(2)發(fā)射峰460nm；530nm；630nm；

(3)發(fā)射峰460nm；530nm；690nm；(4)發(fā)射峰460nm；530nm；670nm；

(5)發(fā)射峰460nm；530nm；690nm；(6)發(fā)射峰460nm；530nm；710nm；

(7)發(fā)射峰460nm；550nm；610nm；(8)發(fā)射峰460nm；550nm；630nm；

(9)發(fā)射峰460nm；550nm；650nm；(10)發(fā)射峰460nm；550nm；670nm；

(11)發(fā)射峰460nm；550nm；690nm；(12)發(fā)射峰460nm；550nm；710nm；

(13)發(fā)射峰460nm；570nm；610nm；(14)發(fā)射峰460nm；570nm；630nm；

(15)發(fā)射峰460nm；570nm；650nm；(16)發(fā)射峰460nm；570nm；670nm；

(17)發(fā)射峰460nm；570nm；690nm；(18)發(fā)射峰460nm；570nm；710nm；

(19)發(fā)射峰460nm；590nm；610nm；(20)發(fā)射峰460nm；590nm；630nm；

(21)發(fā)射峰460nm；590nm；650nm；(22)發(fā)射峰460nm；590nm；670nm；

(23)發(fā)射峰460nm；590nm；690nm；(24)發(fā)射峰460nm；590nm；710nm；

(25)發(fā)射峰590nm；610nm；710nm。

本實(shí)用新型所述的一種可變光譜的LED植物生長箱可以實(shí)現(xiàn)植物生長環(huán)境中光照、溫度和濕度的智能化調(diào)控。

智能化控制方面，本實(shí)用新型通過控制器對(duì)光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、溫度和濕度進(jìn)行控制，在操作界面上設(shè)有各個(gè)參數(shù)的設(shè)置鍵，通過操作界面上方的顯示器時(shí)刻顯示生長箱中的光照強(qiáng)度、溫度、濕度，并能夠自動(dòng)記錄儲(chǔ)存變化的數(shù)據(jù)

對(duì)光譜的調(diào)控，本實(shí)用新型通過更換拆卸便捷的LED燈板實(shí)現(xiàn)，所用的燈板依照光譜中發(fā)射峰的順序依次儲(chǔ)存于燈板儲(chǔ)存箱中，需要不同波段的光譜時(shí)，可根據(jù)燈板的儲(chǔ)存順序迅速找到該段光譜所對(duì)應(yīng)的燈板。

對(duì)光照強(qiáng)度的調(diào)控，本實(shí)用新型主要通過調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度的大小調(diào)節(jié)燈板的實(shí)際功率，從而實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的調(diào)控。

對(duì)光照時(shí)間的調(diào)控，本實(shí)用新型通過內(nèi)置的時(shí)控開關(guān)實(shí)現(xiàn)每24h中光照時(shí)間的調(diào)控。

對(duì)溫度的調(diào)控，本實(shí)用新型通過位于營養(yǎng)液池中的加熱器和位于每個(gè)栽培層的營養(yǎng)液層中的溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)。溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，溫度傳感器將溫度信息反饋給控制器，此時(shí)加熱器開啟對(duì)營養(yǎng)液進(jìn)行加熱，加熱后的營養(yǎng)液通過水肥循環(huán)系統(tǒng)被輸送至栽培層中的營養(yǎng)液層中，待營養(yǎng)層中的溫度小于設(shè)置溫度1-2℃時(shí)加熱器停止工作。由于植物生長箱中較為涼爽，往往不會(huì)有太高溫度，因此無須設(shè)計(jì)降溫系統(tǒng)。

在本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)中，下層栽培層上方LED燈板工作時(shí)散發(fā)的熱量可用于上層栽培層下方的營養(yǎng)液層的加熱，從而可以使電能得到最大效率的應(yīng)用，減少加熱營養(yǎng)液溫度時(shí)電能的消耗。

對(duì)濕度的調(diào)控，本實(shí)用新型通過位于每個(gè)栽培層側(cè)面的排氣扇的工作來實(shí)現(xiàn)。安裝排氣扇時(shí)設(shè)計(jì)為：排氣扇順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)將箱內(nèi)氣體排出，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)將外界氣體鼓入箱中。在操作界面上設(shè)定濕度值，濕度傳感器反饋的濕度高于設(shè)置濕度20％-30％時(shí)，排氣扇順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將箱內(nèi)高濕度的氣體排出以降低濕度，濕度傳感器反饋的濕度低于設(shè)置濕度15％-20％時(shí)，排氣扇逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向箱內(nèi)鼓入空氣，加快空氣流通速度，從而促使?fàn)I養(yǎng)層中的液體蒸發(fā)，增加空氣濕度。當(dāng)濕度穩(wěn)定在設(shè)置濕度的±10％時(shí)，排氣扇停止工作。

本實(shí)用新型的水肥循環(huán)系統(tǒng)主要由營養(yǎng)液池，水泵和管道組成。營養(yǎng)液池置于生長箱的底座上方，可以起到降低重心，增加穩(wěn)定性的作用，營養(yǎng)液通過水泵輸送至主管道中，再根據(jù)接入各栽培層的分管道輸送至每個(gè)栽培層。各個(gè)分管道出口設(shè)置閥門，根據(jù)各栽培層高度的大小調(diào)節(jié)各個(gè)閥門的開啟程度以實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液輸送過程中每個(gè)栽培層的流量相等。

附圖說明

圖1是植物生長箱的構(gòu)造圖。

圖2是栽培層的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是水肥循環(huán)示意圖。

圖4是營養(yǎng)液池結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示一種可變光譜的LED植物生長箱，包括一箱體2，具體地，所述箱體的外形尺寸為200cm×50cm×200cm；所述箱體2內(nèi)設(shè)置有若干個(gè)栽培層1，每個(gè)栽培層1上部可拆卸的設(shè)置有LED燈板，具體地，所述LED燈板尺寸為30cm×30cm，數(shù)量為25片，通過卡槽裝在每個(gè)栽培層的上方，距每個(gè)栽培層底部的距離為40cm，LED燈為SMD(GB 3528)和COB集成LED燈，所述LED燈為熒光粉激發(fā)型LED燈或全芯片式LED燈，其發(fā)射峰涵蓋460nm，530nm，550nm，570nm，590nm，610nm，630nm，650nm，670nm，690nm，710nm；所述箱體2內(nèi)還設(shè)有水肥循環(huán)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和濕度控制系統(tǒng)。

如圖1-4所示，栽培層1底部設(shè)有營養(yǎng)液層11；所述營養(yǎng)液層11設(shè)有排水口10和出水口7；所述水肥循環(huán)系統(tǒng)包括營養(yǎng)液池7、水泵15、主管道13、分管道14及控制水泵工作的控制器，所述水泵15通過主管道13與所述出水口7相連的分管道14相連通，排水口10通過管道與營養(yǎng)液池5連通，各個(gè)分管道14上設(shè)置閥門16；所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度傳感器8、加熱器12及控制加熱器工作的控制器，所述溫度傳感器8設(shè)置在所述營養(yǎng)液層11內(nèi)，所述加熱器12設(shè)置在營養(yǎng)液池5內(nèi)；所述濕度控制系統(tǒng)包括濕度傳感器9、排氣扇6及控制排氣扇工作的控制器，所述濕度傳感器9和排氣扇6安裝在栽培層1的側(cè)壁上。

如圖1所示，所述箱體2底部設(shè)有燈板儲(chǔ)存箱4，尺寸為35cm×27cm×32cm，所述燈板儲(chǔ)存箱4中內(nèi)附柔性緩沖材料，并且設(shè)置25個(gè)儲(chǔ)存槽，燈板儲(chǔ)存箱4開啟狀態(tài)下每個(gè)儲(chǔ)存槽內(nèi)徑長31cm，寬1cm，高29cm。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種可變光譜的LED植物生長箱中共設(shè)置四個(gè)栽培層1，每個(gè)栽培層高40cm，栽培層1上方裝有拆卸便捷的LED燈板，可通過更換燈板儲(chǔ)存箱中的燈板實(shí)現(xiàn)光譜的調(diào)控。在操作界面3輸入需要控制的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和光周期即可實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)調(diào)控；溫度調(diào)控主要由位于營養(yǎng)液池5中的加熱器12和營養(yǎng)液層11中的溫度傳感器8完成，燈板工作時(shí)釋放的少量熱量也能夠增加栽培層1中營養(yǎng)液的溫度，溫度調(diào)控的范圍在2-4℃；濕度調(diào)控是通過圖2所示濕度傳感器9感應(yīng)，通過排氣扇6來操作。當(dāng)濕度與設(shè)置溫度有加大差異時(shí)，排氣扇6會(huì)自動(dòng)開啟。排氣扇6順時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)將生長箱中的高濕度氣體排出箱外以降低濕度，排氣扇6逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)將外界空氣鼓入生長箱中加速營養(yǎng)液的揮發(fā)，從而使生長箱內(nèi)的濕度增大；水肥循環(huán)主要通過安裝在營養(yǎng)液池旁邊的水泵15來實(shí)現(xiàn)，水泵15將營養(yǎng)液輸送至主管道13，再通過調(diào)節(jié)閥門16打開的程度將營養(yǎng)液均分至每個(gè)栽培層1的營養(yǎng)液層11中。在每個(gè)營養(yǎng)液層設(shè)置進(jìn)水口10和出水口7，進(jìn)水口10由水泵13和閥門16控制，出水口7全開。為保證栽培層1中營養(yǎng)液層11的營養(yǎng)液高度，出水口7的高度高于進(jìn)水口102-4cm，具體高度差可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)，將植物置于每個(gè)栽培層中培養(yǎng)，可根據(jù)其需要在操作界面設(shè)置環(huán)境控制條件的參數(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)控制單一變量。