Обоснование параметров и разработка широкополосной системы освещения растений в защищенном грунте с резонансным электропитанием

• Автор: Соколов, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСВЕЩЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ
1.1 Зависимость продуктивности растений от спектральных характеристик излучения. Основные требования к искусственным источникам света, применяемых в светокультуре растений
1.2 Анализ искусственных источников света для облучения растений
1.3 Применение светодиодов для освещения растений в защищенном грунте
1.4 Обоснование системы электропитания тепличных светодиодных светильников
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОДИОДНОЙ СИСТЕМЫ ОБЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ
2.1 Математическое моделирование спектрального состава светодиодного облучателя
2.2 Разработка структуры резонансной системы облучения растений
2.3 Методика расчета передающего блока для резонансной системы электропитания освещения в защищенном грунте
2.4 Методика расчета приемного оборудования для светодиодных облучателей
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ С РЕЗОНАНСНЫМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ
3.1. Разработка широкополосного светильника для защищенного грунта..
3.2. Разработка резонансной системы электропитания светильников
3.3. Методические положения по применению резонансной системы освещения растений в защищенном грунте

ГЛАВА 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ С РЕЗОНАНСНЫМ
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ
4Л. Результаты лабораторных испытаний разработанной системы
освещения
4.2 Результаты производственных испытаний системы
4.3. Расчёт технико-экономических показателей использования широкополосной системы освещения с резонансным электропитанием
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРБ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Огромную роль в жизни на Земле играют растения. Они сами производят органические вещества посредством фотосинтеза, а не получают их извне. Для роста, цветения и плодоношения им нужен свет.
Как для фотосинтеза, так и вообще для нормального течения любых фотобиологических процессов жизнедеятельности растений нужен свет -лучистая энергия, не только определенного спектрального состава, но и соответствующей мощности.
Основным источником искусственного освещения в настоящее время является электрическая энергия. Первыми в опытах по искусственному облучению в производственных теплицах были лампы накаливания. Следующим этапом стало применение газоразрядных ламп, которые привели к выращиванию растений не только в производственных теплицах и лабораториях, но и в тепличных хозяйствах. В настоящее время большинство тепличных хозяйств используют для освещения растений натриевые лампы высокого и низкого давления, а так же металлогалогенные лампы ДРИ. При этом потребляемая мощность на квадратный метр достигает 125Вт электрической энергии. Равномерная освещённость растений в теплице достигается с помощью светильников соответствующей мощности с пускорегулирующей аппаратурой.
Продуктивность системы электрического досвечивания определяется спектральным составом источника света, уровнем освещённости, и коэффициентом полезного действия, влияющим на эксплуатационные расходы. Для осуществления фотосинтеза необходимы излучения в определенной части видимого оптического излучения, так называемой области фотосинтетически активной радиации (ФАР). Характер действия фотосинтеза изменяется для излучений различного спектрального состава. В первую очередь следует отметить, что у всех зеленых растений основные максимумы поглощения находятся в синей и красной областях спектра, а

1.3 Применение светодиодов для освещения растений в защищенном грунте.
Светодиод (англ. light-emitting diode, LED) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении [50].
Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области р-п-перехода при пропускании электрического тока (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой)
Светодиоды изучают свет только в узком спектре, который определяется полупроводниковым материалом. Поэтому представлены в продаже в основном светодиоды различных цветов - синий, голубой, зеленый, янтарный, красно-оранжевый, красный и т. д.. Получить же «сложный» цвет можно, как один из способов, совместным использованием в одном осветительном приборе светодиодов разных типов.[53]
Основные современные материалы, используемые в кристаллах светодиодов[50,52]:
• InGaN - синие, зеленые и ультрафиолетовые светодиоды высокой яркости;
• AlGalnP - желтые, оранжевые и красные светодиоды высокой яркости;
• AlGaAs - красные и инфракрасные светодиоды;
• GaP - желтые и зеленые светодиоды.
Получить белый цвет свечения можно несколькими способами [51,53]:
1. Смешивание цветов по технологии RGB. С помощью линзы или другой оптической системы смешиваются излучения трех светодиодов (красный, голубой и зеленый), плотно размещенных на одной матрице. Данный способ позволяет как получить белый цвет, так и изменять цветовую диаграмму при изменении тока через разные светодиоды. Обеспечивается