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1、序号： 编码： “挑战杯”2009河北省大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 设施农业专用LED组合光源的研制 学校全称： 河北大学 申报者姓名 （集体名称）： 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名性别男出生年月1986.1学校河北大学系别、专业、年级物理科学与技术学院2006级电子信息科学与技术学历本科学制4年入学时间2006.9作品
2、名称设施农业专用LED组合光源的研制毕业论文题目无通讯地址河北大学物理科学与技术学院邮政编码071002办公电话0312-5079354常住地通讯地址河北大学梅园宿舍209邮政编码071002住宅电话13730188515其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位男22本科物理科学与技术学院女21本科物理科学与技术学院男21本科物理科学与技术学院男20本科生命科学学院女20本科药学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为
3、课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称设施农业专用LED组合光源的研制作品分类（ C ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、
4、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标研究目的：光是一切生物赖以生存的重要因素。植物的正常发育过程是通过光合作用、光形态建成反应、光周期调节来完成的，所以从种子萌发、幼苗生长、叶片张开、叶绿体的发育，一直到开花、结果、衰老以及对环境的适应都离不开光的参与和调节。本作品设计的总目标是利用LED的光强高、功耗低、易于调光调色、小巧、绿色环保等优点，用高亮度的单色LED，通过组合来研制一种应用于设施农业的高效、节能、可控性好的LED组合人工补光光源。旨在解决目前常用白炽灯、日光灯、高压钠灯等补光光源
5、存在的发射光谱与植物选择吸收光谱不匹配，用于植物补光，针对性差、能耗大、光效低，严重影响人工补光技术的普及的缺点。作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标(续表)我国是农业大国，设施农业发展迅速，温室种植已成为农村新的经济增长点。LED组合光源的研制及其在光照培养箱、组培育苗、温室种植及植物工厂等方面的科学研究和推广应用，必将带来重大的社会效益和经济效益。研究基本思路：克服常用补光光源的点、线、热光源的技术缺陷，利用LED的光强高、功耗低、易于调光调色、小巧、绿色环保等优点，用高亮度的单色LED，通过组合来研制LED组合光源；针对植物的光合作用、光形态建成反应、光周期调节
6、及光强对光谱的选择性，确定设施农业专用LED组合光源的主光谱辐射区，使其发射光谱与植物的选择性吸收光谱相匹配；根据LED的光色电性能指标，选取高亮度、不同功率的红、蓝、白色和远红光单色LED光源；通过对光色、光质、数量、排列进行优化组合，来研制系列LED组件模块；解决LED组合光源中LED驱动电路、调光、调色、工作方式以及时间调控等技术问题，研制模拟驱动和单片机数字驱动的驱动模块。制作设施农业专用组合光源，确定其适用范围。创新点及技术关键：LED组合光源采用高亮度、大小功率的红色、蓝色、远红光和暖白四色LED优化搭配而成，其发射光谱与作物的选择性吸收相匹配，用于植物补光，针对性强，光效高；突破
7、传统的点、线光源局限，LED组合光源采用集成的阵列式设计，具有平面化、可设计性强的优势，可以实现均匀覆盖；采用涂覆红外高辐射材料的铝基板和风扇结合的方式，降低大功率LED结温，使得LED组合光源更加高效、节能环保。LED组合光源可在光照培养箱、组培育苗、温室种植及植物工厂等方面进行科学研究和推广应用。主要技术指标：LED组合光源采用红色(66020nm)、蓝(45020nm)、远红(75020nm)和暖白四色LED搭配而成；（R/B）在5：1至10：1；在610700nm和400510nm有主吸收峰作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供
8、技术性分析说明和参考文献资料）“设施农业专用LED组合光源”是一种高效、节能、可控性好的新型植物人工补光光源。它是依据植物的光合作用、光形态建成、光周期调节对光谱的选择性吸收而设计的。通过测量LED的光色电性能指标，选取高亮度、大小功率的红、兰、白色和远红光单色LED，通过对光色、光质、数量、排列进行优化组合搭配成基本模块单元，设计中保持R/B在5:1至10:1，其发射光谱与作物的选择性吸收相匹配，用于植物栽培，针对性强，光效高。LED组合光源在设计中突破了传统的点、线光源技术缺陷，采用集成的阵列式设计，根据需要可进行拼接，具有平面化、可设计性强的优势，实现均匀照射。解决LED组合光源中LED
9、驱动电路、调光、调色、工作方式以及时间调控等技术问题。采用涂覆红外高辐射材料的铝基板和风扇结合的方式，降低大功率LED结温，使得LED组合光源更加高效、节能环保。本产品还是一种的绿色环保光源。较白炽灯、荧光灯而言，LED光源光束不产生热量，属于绝对冷光源，对植物可以实现“零”距离照射；加之LED体积小、光强集中，用于植物补光可以节省能源和空间。“设施农业专用LED组合光源”的研制及其在光照培养箱、组培育苗、温室种植及植物工厂等方面的科学研究和推广应用将在推动农业产业化和农业经济持续发展中发挥重大作用，也将给绿色农业和创汇农业带来重大的社会效益和经济效益。参考文献：1复旦大学电光源实验室电光源原
10、理上海科学技术出版社，1979（第一版），69-932童哲光形态建成，植物生理生化进展1987，13（5）；983张蕾光质在植物生长过程中的调控作用河北大学，硕士论文，2000，6，4-94 方炜使用LED调整光量及光质与二者对组培苗生长之影响种苗科技成果发表会，2003，23-405徐志刚组培微环境与规模化育苗设施环境调控的研究博士论文，2002年5月：19-246郭双生，艾为党受控生态生保系统中植物生长光源的选择航天医学与医学工程，2003，第16卷，增刊：3-47 K.C.史密斯编，沈恂等译光生物学北京：科学出版社，1984，401-4028刘 建组培箱微环境中光及CO_2调控的研究硕士
11、论文，2007年10月：17-189张云英不同光强下结球莴苣光保护机制和营养成分形成关系的研究硕士论文，2006年5月：273011刘水丽人工光源在闭锁式植物工厂中的应用研究硕士论文，2007年9月：464710曲 溪，叶方铭等LED灯在植物补光领域的效用探究灯与照明，2008年02期：4412 Barta, D.J., T.W. Tibbitts, R.J. Bula and R.C. MorrowEvaluation of light emitting diode characteristics for a space-based plant irradiation sourceAdvan
12、ces in Space Research ，1992，12：141-149作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果无作品所处阶 段（ A ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式技术入股 一次性买断等作品可展示的形 式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测“设施农业专用LED组合光源”研制成功以后可由厂家直接投入生产。本产品是一种高效、节能、可控性好的新型植物人工补光光源。“设施农业专用LED组合光源” 其发射光谱与
13、作物的选择性吸收光谱相匹配，用于植物补光，针对性强，光效高。本光源具有发光强度高、功耗低、可靠性高、易于调光调色、小巧、绿色环保等优点，且LED为冷光源，这为近距离照射、节省能源创造了条件。此外，大功率LED的加入，提高了光照强度；LED组件的阵列式设计，便于自由组合搭配。这使LED 组合光源更加适合应用于植物补光，因而，相比于市场上其他植物人工补光光源，本产品具有明显的竞争优势。我国是农业大国，设施农业发展迅速，仅我省就有四百多万亩大棚，温室种植业作为农村增产增收的重要手段，已经成为农村新的经济增长点。“设施农业专用LED组合光源”的研制及其在光照培养箱、组培育苗、温室种植及植物工厂等方面的科学研究和推广应用将在推动农业产业化和农业经济持续发展中发挥重大作用，也将给绿色农业和创汇农业带来重大的社会效益和经济效益。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。近年来，LED光源在植物生理与植物栽培领域的应用研究已经引起全世界的广泛关注，美国NASA研
