Trang 9 cây hoa Cúc” được thực hiện nhằm ứng dụng trực tiếp các kết quả vào việc chế tạo các đèn huỳnh quang ánh sáng đỏ xa dùng trong nông nghiệp có hiệu suất cao.. Mục tiêu nghiên cứu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ NHƯ QUỲNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐÈN LED CÓ QUANG PHỔ KHÁC NHAU VÀ THỬ NGHIỆM SINH HỌC Ở CÂY HOA CÚC TẠI THỊ XÃ AN NHƠN – BÌNH ĐỊNH Ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440104 Người hướng dẫn: TS Lê Thị Thảo Viễn LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với cô Lê Thị Thảo Viễn và các Thầy cô của bộ môn Vật lý – KHVL, Trường đại học Quy Nhơn đã hướng dẫn và tạo điều kiện giúp em hoàn thành đề án tốt nghiệp này Bên cạnh đó, em cũng gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Xuân Việt, anh Nguyễn Minh Thông cùng tập thể nhóm nghiên cứu, các thầy cô trong viện ITIMS, đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ em từ những ngày đầu tham gia nghiên cứu Quãng thời gian học tập, làm việc tại viện đã mang lại cho em nhiều trải nhiệm có giá trị Em xin được chân thành cảm ơn cả những trọn vẹn và những dang dở Trong quá trình hoàn thành đề án, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 1 Lí do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4 Nội dung nghiên cứu 2 5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 2 6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4 1.1 Vai trò của ánh sáng đối với cây trồng 4 1.1.1 Quang chu kì 5 1.1.2 Bước sóng ánh sáng 7 1.1.3 Tỷ lệ R/Fr 7 1.2 Các nghiên cứu trước đây về điều khiển sự ra hoa của cây hoa Cúc 8 1.3 Tổng quan về LED 10 1.3.1 LED 10 1.3.2 Cấu tạo của LED 11 1.3.3 Nguyên lý hoạt động của LED 12 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO LED PHÁT XẠ ÁNH SÁNG TÍM, ĐỎ VÀ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM SINH HỌC ĐỒI VỚI CÂY HOA CÚC 14 2.1 Nghiên cứu quy trình chế tạo LED 14 2.2 Phương pháp đo quang của chip LED 15 2.3 Tham số đầu vào 17 2.4 Quy trình thực nghiệm sinh học đối với cây hoa Cúc 17 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 3.1 Kết quả chế tạo đèn 19 3.2 Kết quả thử nghiệm sinh học 20 3.2.1 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 1: 20 3.2.2 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 2: 21 3.2.3 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 3: 22 3.2.4 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 4: 23 3.2.5 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 5: 24 3.2.6 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 6: 25 3.2.7 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 7: 26 3.2.8 Mẫu Cúc thử nghiệm với đèn LED 8: 27 3.2.9 Mẫu Cúc đối chứng không chiếu đèn: 28 3.2.10 Tổng hợp và phân tích kết quả thử nghiệm sinh học của 8 đèn LED thử nghiệm 29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Bảng số liệu về tỷ lệ V/R tương ứng với các đèn LED khác nhau 19 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Vai trò của ánh sáng đối với các quá trình sinh trưởng của cây trồng 4 Hình 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự ra hoa 5 Hình 1.3 Sự ra hoa của các loại cây khác nhau phụ thuộc độ dài ngày đêm 6 Hình 1.4 Phổ hấp thụ của phytochrome 7 Hình 1.5 Cơ chế cảm ứng và điều chỉnh sinh trưởng của phytochrome 8 Hình 1.6a Cấu tạo của LED buld 11 Hình 1.6b Cấu tạo của LED 12 Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo LED 14 Hình 2.2 Lò hàn hồng ngoại và chu trình nhiệt 14 Hình 2.3 Đèn được cấp nguồn 14 Hình 2.4 LED và hệ đo thông số LED 15 Hình 2.5 Sơ đồ khối hệ đo thông số LED 16 Hình 2.6 Giao diện phần mềm Gamma Scientific LightTouch LED 16 Hình 2.7 Giao diện phần mềm Osram Color Caculator 16 Hình 2.8 Quang phổ chip LED tím 17 Hình 2.9 Hình ảnh bố trí đèn vào ban đêm và ban ngày cho cây hoa Cúc 18 Hình 3.1 Hình ảnh 8 đèn LED đã được chế tạo với các tỷ lệ V/R tương ứng 19 Hình 3.2 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 1 20 Hình 3.3 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 2 21 Hình 3.4 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 3 22 Hình 3.5 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 4 23 Hình 3.6 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 5 24 Hình 3.7 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 6 25 Hình 3.8 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 7 26 Hình 3.9 Phần trăm nở hoa theo thời gian của đèn LED 8 27 Hình 3.10 Phần trăm nở hoa theo thời gian của mẫu Cúc không chiếu đèn 28 Hình 3.11 Phần trăm ra hoa theo tỷ lệ V/R 30 Hình 3.12 Phần trăm ra hoa của mẫu Cúc theo thời gian 31 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt 1 LED Light Emitting Diode Điốt phát quang Hiệu suất ánh sáng 2 Lm/W Luminous efficacy Công suất ánh sáng Kéo dài ngày 3 Lx Light output Gián đoạn bóng đêm Đơn vị áp suất 4 DE Day Extension Tím/Đỏ Tia cực tím 5 NI Night Intteruption 6 kPa Kilopaxcan 7 V/R Violet/Red 8 UV Ultraviolet 1 MỞ ĐẦU 1 Lí do chọn đề tài Hoa Cúc là một trong những loài hoa quen thuộc và gần gũi với đa dạng màu sắc, được người dân sử dụng nhiều trong các dịp lễ, tết, ngày rằm mồng một, … ngoài ra, nó còn được sử dụng làm thuốc chữa bệnh: chữa mất ngủ, giải cảm, tiêu độc, mát gan, làm đẹp da,… Hiện nay, hoa cúc được trồng nhiều vụ trong năm, nhiều nhất vào vụ đông để phục vụ dịp tết Nguyên Đán Cây hoa Cúc là cây ngày ngắn (tức là trong điều kiện ngày ngắn đêm dài ở vụ đông cây sẽ phân hoá mầm hoa và ra hoa), vì thế thời gian chiếu sáng rất quan trọng và ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng bông Nếu trồng hoa thông thường vụ đông không dùng điện thì ngọn sẽ chùn, không vươn cao được, cây còn rất nhỏ đã cho hoa (cây hoa chỉ cao khoảng 40cm), làm cho cây bé, xấu, chất lượng hoa không đảm bảo, không đúng ý định của người trồng Vì thế, để điều khiển hoa Cúc ra hoa theo ý muốn, tăng giá trị sản phẩm hoa trong vụ đông, người trồng hoa cần chiếu sáng bổ sung cho cây hoa cúc bằng cách thắp điện vào ban đêm Loại bóng sử dụng thường dùng như bóng dây tóc, bóng compact công suất nhỏ từ 10 – 20W, đèn LED HC 6W, đèn LED HC 9W 3000k hoặc cũng có thể sử dụng đèn LED bulb Tuy nhiên, phổ phát quang của đèn LED bulb này có chỉ số hoàn màu cao (CRI > 80) Ở nước ta hiện nay, nguyên liệu bột huỳnh quang dùng trong các bóng đèn huỳnh quang và bóng đèn huỳnh quang ba phổ đa số là nhập từ nước ngoài Việc chế tạo bột huỳnh quang ứng dụng để phủ trong các đèn huỳnh quang là nhu cầu cấp thiết và sống còn của các nhà máy sản xuất thiết bị chiếu sáng, vì khi chủ động được nguyên vật liệu mới chủ động được công nghệ chế tạo và hạ được giá thành sản phẩm Trong các thiết bị chiếu sáng phát ánh sáng trắng dùng vật liệu ba phổ thì bột huỳnh quang phát ra bức xạ màu đỏ xa chiếm gần 80% Vì vậy việc nghiên cứu và chế tạo bột huỳnh quang phát bức xạ màu đỏ xa là cần thiết Đề tài “Thực nghiệm chế tạo đèn LED nông nghiệp và trực tiếp ứng dụng thử nghiệm sinh học điều khiển ra hoa ở 2 cây hoa Cúc” được thực hiện nhằm ứng dụng trực tiếp các kết quả vào việc chế tạo các đèn huỳnh quang ánh sáng đỏ xa dùng trong nông nghiệp có hiệu suất cao 2 Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát lý thuyết tác động của ánh sáng đến sự ra hoa của cây hoa Cúc - Nghiên cứu chế tạo LED phát xạ ánh sáng tím, đỏ - Thử nghiệm sinh học bằng cách khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ V/R phù hợp kích thích hoặc ức chế ra hoa ở cây hoa Cúc 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Vật liệu huỳnh quang phát xạ ánh sáng tím - Phạm vi nghiên cứu: Chế tạo bột huỳnh quang phát xạ ánh sáng tím ứng dụng chế tạo đèn LED điều khiển ra hoa ở cây hoa Cúc 4 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu một cách tổng thể ảnh hưởng của các vùng ánh sáng khác nhau đến sự ra hoa của cây ngày ngắn - Nghiên cứu thiết lập quy trình đóng gói LED, chế tạo đèn LED chuyên dụng phát xạ ánh sáng tím - đỏ - Đo đạc phổ phát quang và các thông số cuae đèn LED chế tạo được - Thử nghiệm kích thích ra hoa ở cây hoa Cúc - Xây dựng ma trận đèn thử nghiệm - Xử lý số liệu thực nghiệm 5 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu Trong đề tài, tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, tuy nhiên phương pháp chính là phương pháp thực nghiệm ❖ Phương pháp thực nghiệm chế tạo đèn LED: - Tổ hợp LED - Thiết kế kỹ thuật cho đèn - Quy trình chế tạo 3 - Kết quả chế tạo đèn LED ❖ Phương pháp thử nghiệm sinh học: - Tổng quan các nghiên cứu thử nghiệm sinh học - Thực nghiệm sinh học - Kết quả thử nghiệm sinh học 6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Việc chế tạo ra đèn LED giúp người dân trồng hoa nâng cao hiệu quả sản xuất, đồng thời giảm lượng điện tiêu thụ ở mức thấp nhất - Chiếu sáng cho cây trồng bằng đèn LED có nhiều ưu điểm như: than thiện môi trường, không chứa thuỷ ngân và các chất độc hại khác, dễ điều khiển bằng kỹ thuật số với khả năng thay đổi độ sáng 100%, chi phí bảo hành và thay thế hệ thống thấp, dễ dàng thay đổi nhiệt độ, màu khi cần thiết - Sử dụng đèn LED chiếu sáng là công nghệ mới hứa hẹn sẽ nhanh chóng được nhân rộng góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường xanh - sạch - đẹp, hướng đến một nền sản xuất nông nghiệp bền vững