Nghiên cứu chế tạo các modun LED đơn sắc và đa sắc ứng dụng

Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG BIỂU, VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU Chương I Các nguyên lý biến đổi quang điện LED .4 I.1 Cơ sở lý thuyết .4 I.1.1 Mức lượng I.1.2 Các nguyên lý biến đổi quang điện .7 I.1.3 Vùng lượng I.2 Điốt phát quang (LED) 12 I.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động LED 12 I.2.2 Đặc tính P–I LED 13 I.2.3 Đặc tính phổ LED 15 I.2.4 Ứng dụng LED đời sống .16 Chương II Thiết kế LED panel ứng dụng nhân giống trồng 21 II.1 Yếu tố ánh sáng ảnh hưởng lên hình thái thực vật 21 II.1.1 Cường độ ánh sáng .21 II.1.2 Thành phần quang phổ 23 II.2 Thiết kế modun LED từ LED đơn công suất lớn 25 II.2.1 Modun LED nghiên cứu ứng dụng .25 II.2.2 Modun LED nghiên cứu mục tiêu phát triển 27 Chương III Khảo sát yếu tố đặc trưng ánh sáng panel thiết kế 52 III.1 Thiết bị phương pháp khảo sát 52 III.2 Khảo sát phân bố cường độ sáng LED panel 53 III.2.1 Panel đơn sắc 53 III.2.2 Panel đa sắc 57 III.3 Định hướng phát triển 59 Kết luận .61 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.Mô hình nguyên tử với điện tử quay hạt nhân với quỹ đạo ổn định Hình 2.Biểu đồ mức lượng (energy level diagram) Hình Phân bố mật độ điện tử theo phân bố Boltzmann cân nhiệt Hình 4.Các tượng biến đổi quang điện Hình 5.Minh hoạ trạng thái chuyển đổi lượng điện tử photon Hình 6.Vùng lượng chất bán dẫn Hình (a) Dải cấm lượng trực tiếp (b) Dải cấm lượng gián tiếp 11 Hình Cấu tạo nguyên lý hoạt động LED 12 Hình 9.Đặc tuyến P-I LED 14 Hình 10 Nguồn quang bán dẫn phát ánh sáng khoảng bước sóng 15 Hình 11 Đặc tính phổ LED 15 Hình 12 Đèn LED tạo nên huyền bí sang trọng phòng 17 Hình 13 Torre Agbar đêm lung linh rực rỡ nhờ LED 18 Hình 14 Ứng dụng LED điều trị nám da 19 Hình 15 Sản phẩm LED BKST 20 Hình 16 Ứng dụng kỹ thuật chiếu sáng nhân tạo nông nghiệp công nghệ cao 20 Hình 17 Mối liên hệ quang hợp với nâng cao cường độ ánh sáng 22 Hình 18 Ảnh hưởng phổ ánh sáng lên quang hợp 24 Hình 19 Mô hình trồng rau nhà Nhật Bản 25 Hình 20.Mô hình trồng long trái vụ 26 Hình 21 Cấu trúc LED 27 Hình 22.Các đường đặc tuyến 28 Hình 23.Các tham số khí 29 Hình 24 Các tham số khí LED 5630 30 Hình 25 Các đường tuyến LED 5630 30 Hình 26.Giao diện thiết kế sơ đồ nguyên lý 32 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Hình 27 Giao diện thiết kế mạch 33 Hình 28 (a).Nguồn áp độc lập (b) Nguồn áp nối tải 34 Hình 29 (a).Nguồn dòng độc lập (b) Nguồn dòng nối tải 34 Hình 30 Ký hiệu nguồn dòng, nguồn áp sơ đồ mạch 35 Hình 31 Điểm làm việc LED có tác động nhiệt độ điện trở nối tiếp 36 Hình 32.Sơ đồ nguyên lý mạch 12VDC- 15A 37 Hình 33 Sơ đồ nguyên lý mạch boot 12V- 35V, 150W 38 Hình 34 Sơ đồ nguyên lý mạch boot 38 Hình 35.Sơ đồ xung tín hiệu 39 Hình 36 Bộ điều khiển cường độ LED đơn sắc 41 Hình 37 Bộ điều khiển cường độ LED đa sắc 41 Hình 38 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển 42 Hình 39.Bộ triac dimer 43 Hình 40 Mạch in đế LED panel 44 Hình 41 Một phần LED panel hàn mạch 44 Hình 42.Mặt cắt ngang tỏa nhiệt 45 Hình 43 Cấu trúc mạch LED panel đa sắc 45 Hình 44 Bố trí panel LED đa sắc điều khiển cường độ đồng 46 Hình 45 Bố trí panel LED đa sắc điều khiển cường độ riêng biệt 46 Hình 46 Mặt cắt LED panel ráp mạch 47 Hình 47 Sản phẩm LED panel đa sắc khiển cường độ đồng 47 Hình 48 Sản phẩm LED panel đa sắc khiển cường độ riêng biệt 48 Hình 49 Thanh LED 5630 tỏa nhiệt 48 Hình 50.Panel đơn sắc điều khiển 49 Hình 51.Cấu trúc luxmeter 51 Hình 52 Mật độ phân bố độ rọi theo tọa độ điểm đường đẳng rọi LED panel Warm white H = 20cm 52 Hình 53 Phân bố độ rọi theo trục ngang LED panel độ cao khác 53 Hình 54 Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel độ cao khác 53 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Hình 55 Phân bố độ rọi theo ngang LED panel 55 Hình 56 Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel 55 Hình 57 Mật độ phân bố độ rọi theo tọa độ điểm đường đẳng rọi LED panel đa sắc H = 20cm 57 Hình 58 Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel 57 Hình 59 Phân bố độ rọi theo trục ngang LED panel 58 Hình 60 Mô hình thủy canh kết hợp với chiếu sáng 58 Hình 61 Mô hình thủy canh tĩnh kết hợp với chiếu sáng 59 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.Bảng thống kê cường độ ánh sáng bão hòa điểm bù thực vật 23 Bảng 2.Các thông số điện quang hoạt động LED đỏ công suất 1W 27 Bảng 3.Các thông số tối đa LED đỏ công suất 1W 28 Bảng 4.Các thông số điện quang hoạt động LED 5630 31 Bảng 5.Các thông số tối đa LED 5630 31 DANH MỤC VIẾT TẮT LED - Light Emitting Diot PCB - Printed Circuit Board VDC - Volts Direct Current LASER - Light amplification by stimulated emission of radiation FPGA - Field Programmaable Gate Array Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 LỜI NÓI ĐẦU Nông nghiệp ngành kinh tế quan trọng Việt Nam.Hiện nay, nước ta nước phát triển, giá trị sản lượng nông nghiệp chiếm phần lớn giá trị kinh tế nước nhà.Song song với việc thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp dich vụ…, nhà nước ta trọng nâng cao sản lượng sản xuất nông nghiệp Để tăng suất, người ta dùng nhiều cách thức, phương pháp Từ thay đổi phương thức canh tác, đến sử dụng công nghệ sinh học, công nghệ hóa học tác động vật lý Các tác động sinh học, hóa học mang lại suất, chất lượng cao nhiều so với trước đây, tác động ngày bộc lộ nhược điểm độ an toàn tác dụng lâu dài đến người sử dụng sản phẩm Tại nhiều quốc gia, đặc biệt quốc gia phát triển nước ta, nơi người dân chưa có điều kiện sử dụng sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao,cũng việc kiểm soát an toàn thực phẩm lỏng lẻo, tác động thực phẩm bẩn đến người tiêu dùng gây nên sóng lo ngại sức khỏe người sử dụng Xu tương lai sử dụng phương pháp an toàn bền vững để thúc đẩy tăng trưởng tăng suất trồng Trong xu đó, việc sử dụng tác động vật lý trở thành lựa chọn đáng quan tâm Một tác động vật lý sử dụng ánh sáng Tại Việt Nam, ứng dụng ánh sáng trồng biết đến từ lâu Các nhà vườn trồng phong lan, cúc, long chiếu sáng với thời gian,cường độ khác để thúc đẩy tăng trưởng, phát triển mang lại hiệu kinh tế khả quan Tuy nhiên ứng dụng nằm mức kinh nghiệm, loại nhạy cảm với bước sóng nào, cường độ sáng nào, thời gian tác động chưa có nhiều nghiên cứu đề cập đến Việc sử dụng đèn nằm kinh nghiệm người canh tác.Các loại đèn sử dụng chủ yếu bóng dây tóc, huỳnh quang, huỳnh quang compact Hai công ty sản xuất thiết bị chiếu sáng lớn nước ta Rạng Đông miền Bắc Điện Quang miền Nam vài năm gần trọng việc thiết kế Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 thiết bị chiếu sáng chuyên dụng cho chiếu sáng trồng Rạng Đông có có số dự án thiết kế, chế tạo thiết bị chiếu sáng cho phòng nuôi cấy mô nhân giống ĐH Nông Nghiệp Hà Nội, trại nhân giống hoa Bắc Ninh Trong Điện Quang triển khai việc thay bóng đèn dây tóc bóng đèn huỳnh quang compact nhà vườn trồng long ĐB Sông Cửu Long.Tuy nhiên LED, công nghệ với nhiều ưu điểm vượt trội lại chưa ứng dụng Các ứng dụng LED nông nghiệp gần ý,nhưng nằm quy mô cá nhân Các LED panel sử dụng cho mục đích LED panel nhập từ nước với giá thành đắt, không linh động sử dụng, thường phận điều khiển độ sáng.Trước thực trạng cần có nghiên cứu ứng dụng ánh sáng LED việc kích thích tăng trưởng, phát triển trồng.Dựa nghiên cứu đưa thiết kế LED panel phù hợp cho mục đích chiếu sáng cho cây, với yêu cầu kỹ thuật cụ thể linh động, đảm bảo hiệu kinh tế.Đề tài "Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng" sẽnhằm giải phần nhiệm vụ trên,đó thiết kế tạo LED panel dùng cho trình nghiên cứu tác động ánh sáng tới trồng Mục tiêu luận văn: - Khái quát ảnh hưởng ánh sáng tới trồng - Thiết kế LED panel đơn sắc cho phép thay đổi cường độ sáng - Thiết kế LED panel đa sắc với bước sóng ánh sáng khác cho phép thay đổi cường độ sáng loại LED nhằm tạo tổ hợp ánh sáng theo yêu cầu Nội dung luận văn gồm ba phần: Chương I: Các nguyên lý biến đổi quang điện LED Chương trình bày kiến thức tảng LED ứng dụng LED đời sống đặc biệt trồng Chương II: Thiết kế LED panel ứng dụng nhân giống trồng Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Thiết kế LED panel đơn sắc đa sắc có điều khiển công suất theo ý muốn với loại LED tất loại LED Chương III: Khảo sát yếu tố đặc trưng ánh sáng panel thiết kế Khảo sát thông số LED panel nghiên cứu: khảo sát độ rọi, cường độ sáng…của LED với công suất, độ cao LED panel Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Chương I Các nguyên lý biến đổi quang điện LED I.1 Cơ sở lý thuyết I.1.1 Mức lượng Quá trình biến đổi lượng điện thành ánh sáng ngược lại linh kiện biến đổi quang điện giải thích dựa tính chất hạt ánh sáng tính chất lượng tử vật chất[7] Theo tính chất hạt ánh sáng, ánh sáng bao gồm nhiều hạt gọi photon Mỗi photon mang lượng định xác định công thức sau: Eph = hf (1) Trong đó, h số Plank (h= 6,625x10-34J.s); f tần số photon ánh sáng Năng lượng ánh sáng tổng lượng photon (Nph): Eánh sáng = Nph x Eph (2) Theo tính chất lượng tử vật chất, vật chất cấu tạo từ nguyên tử.Mỗi nguyên tử gồm có hạt nhân, mang điện tích dương, bao quanh điện tử(electron), mang điện tích âm Các điện tử quay quanh hạt nhân theo quỹ đạo ổn định (hình1) mang mức lượng định Hình 1.Mô hình nguyên tử với điện tử quay hạt nhân với quỹ đạo ổn định Các mức lượng không liên tục.Một điện tử mang mức lượng rời rạc Khi điện tử thay đổi trạng thái lượng chuyển từ quỹ đạo sang quỹ đạo khác quay quanh hạt nhân Trạng thái Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 nănglượng điện tử nguyên tử minh hoạ qua biểu đồ mức lượng (energy level diagram) hình 2[5] Hình 2.Biểu đồ mức lượng (energy level diagram) Trong biểu đồ mức lượng, trạng thái lượng thấp điện tử gọi trạng thái (ground state) E0.Đây trạng thái ổn định điện tử Các trạng thái lượng cao điện tử gọi trạng thái kích thích (excited state) biểu diễn mức lượng E1, E2, E3, … Các mức lượng không liên tục cách khoảng lượng gọi dải cấm lượng (energy gap) ΔEij = Ej – Ei (i,j = 0,1,2,3 …)[4] Như vậy, lượng điện tử E0, E1, E2…chứ không nằm mức lượng này.Mật độ điện tử trạng thái lượng khác phụ thuộc vào nhiệt độ có thểđược biểu diễn hàm phân bố Boltzmann: N i  N  e [Ei / kBT ] (3) Trong đó, Ni N0 mật độ điện tử mức lượng Ei mức lượng E0, ΔEi độ chênh lệch lượng Ei E0; kB= 1,38.10-23 (J/K) số Boltzmann, T nhiệt độtuyệt đối (K) Lưu ý phân bố xảy “cân nhiệt” Một số nhận xét rút từ hàm phân bố Boltzmann: - Mật độ điện tử trạng thái lượng thấp cao so với mật độ điện tử trạng thái lượng cao: Ni>Nj (với i 0K, điện tử hấp thụ lượng nhiệt độ cung cấp (năng lượng nhiệt) thay đổi trạng thái lượng, chuyển từ mức lượng E0 lên mức lượng cao Số điện tử mức lượng kích thích tăng lên nhiệt độ tăng lên Hình Phân bố mật độ điện tử theo phân bố Boltzmann cân nhiệt Mật độ điện tử mức lượng khác ổn định cân nhiệt đồng thời với trình hấp thụ lượng điện tử (làm tăng mật độ điện tử mức lượng cao giảm mật độ điện tử mức nền) trình trở trạng thái lượng ban đầu điện tử mức lượng cao Hiện tượng xảy trạng thái trạng tháinăng lượng bền vững điện tử.Các điện tử trạng thái lượng kích thích có xu hướng chuyển trạng thái lượng thấp sau khoảng thời gian trì trạng thái kích thích.Khoảng thời gian gọi thời gian sống (lifetime) điện tử Thời gian sống thay đổi tùy theo loại vật chất, thông thường khoảng vài nano giây đến vài micro giây Khi điện tử chuyển từ trạng thái lượng cao xuống trạng thái lượng thấp hơn, theo định luật bảo toàn lượng, giải phóng phần lượng độ chênh lệch hai mức lượng Năng lượng giải tỏa dạng nhiệt ánh sáng Quá trình diễn tự nhiên ngẫu nhiên chất tự nhiên vật chất Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Thanh LED 5630 sử dụng thiết kế panel đơn sắc có thông số sau: - Màu sắc: tùy thuộc panel (trắng, đỏ, da cam, blue, ) - Số lương: 72 LED/thanh/1m - Điện áp: 12VDC - Công suất: 18W Thanh LED 5630 sử dụng dài 100cm bao gồm 24 mạch LED mắc song song Mỗi mạch gồm chip LED điện trở hạ áp Với điều khiển cường độ sáng nằm dải 12VDC đến 24VDC nên ta thiết kế panel với điện áp hoạt động 24VDC Panel thiết kế có kích thước 150cm  50cm gồm LED 5630 dài 150cm, điện áp tiêu thụ 24VDC Các LED mắc song song với để điện áp tiêu thụ Panel 24VDC Hình 50.Panel đơn sắc điều khiển h Kết Với thiết kế phương pháp chế tạo LED panel chế tạo đáp ứng mục tiêu đề ra: - Thiết bị đáp ứng tiêu nhiệt độ làm việc, nhiệt độ phòng nhiệt độ LED panel khoảng 350C – 400C, nằm giới hạn nhiệt độ làm việc bình thường LED nhà sản xuất cung cấp (từ -400C đến 800C) 50 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng - 2015 Bộ điều khiển LED panel có khả điều chỉnh độ sáng theoyêu cầu, cường độ dòng điện điện áp nằm giới hạn hoạt động bình thường LED, đáp ứng yêu cầu an toàn - Panel đa sắc thiết kế tạo phổ ánh sáng khác để phục vụ ánh sáng phù hợp cho trồng 51 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Chương III Khảo sát yếu tố đặc trưng ánh sáng panel thiết kế III.1 Thiết bị phương pháp khảo sát Thiết bị khảo sát lux kế điện tử(luxmeter) Luxmeter thiết bị đo độ rọi diện tích vô nhỏ dS bề mặt khảo sát, diện tích có giá trị xấp xỉ diện tích bề mặt tế bào quang điện nằm luxmeter Cấu tạo luxmeter bao gồm tế bào quang điện phẳng điều chỉnh độ nhạy phù hợp với đường cong phổ độ nhạy V ( ) mắt người Tế bào quang điện đặt vòm khuếch tán,đây cấu cho phép giảm sai số phép đo độ nghiêng chùm sáng tới Hình 51.Cấu trúc luxmeter Phương pháp khảo sát: Ta khảo sát độ rọi LED panel vùng mặt phẳng có diện tích cố định bên vị trí reo LED panel Với LED panel đơn sắc ta sử dụng lưới ma trận  11, với khoảng cách hàng 25cm cột 5cm Còn với panel đa sắc ta sử dụng lưới ma trận 19  23, với khoảng cách hàng cột 5cm Và điểm đo mắt lưới ma trận Với phương pháp khảo sát lưới ma trận, ta đánh giá phân bố ánh sáng LED panel diện tích trồng trọt cố định Để có điều chỉnh phù hợp ánh sáng chiếu tới trồng 52 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 III.2 Khảo sát phân bố cường độ sáng LED panel III.2.1 Panel đơn sắc Quá trình khảo sát tiến hành với LED panel đơn sắc: red, green, blue, panel LED Warm White Và độ cao khác nhau: 20cm, 30cm, 40cm, 50cm, 60cm.Cường độ dòng cấp giữ cố định 4A.Số liệu khảo sát tổng hợp bảng phần phụ lục.Số liệu thu thập sau xử lý phần mềm OriginPro 4.5.1 thu kết sau:  Đối với panel LED Warm white: - Ở độ cao 20cm Hình 52.Mật độ phân bố độ rọi theo tọa độ điểm đường đẳng rọi LED panel Warmwhite H = 20cm Nhìn hình 52 ta nhận thấy, độ phân bố quang thông LED đồng chủ yếu đạt đạt khoảng 4370lm 1m2.Độ đồng cường độ sáng giúp cho phát triển trồng đơn vị diện tích đồng Năng suất trồng kiểm soát, không xảy tượng khu vực có suất cao, khu vực có suất thấp.Dựa vào bảng thống kê cường độ ánh sáng với loại thực vật (bảng 1), ta nhận thấy với panel LED Warm White thiết kế đáp ứng yêu cầu cường độ sáng thực vật Cường độ sáng 4370lux lớn điểm mù tất loại thực vật không vượt giá trị cường độ sáng bão hòa loại thực vật Do cung cấp ánh sáng nhờ LED panel Warm White này, ta tăng cường phát triển, quang hợp trồng Bên cạnh đó, ta khảo sát cường độ sáng panel LED Warm White chiều cao 30cm, 40cm, 50cm, 53 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 60cm khảo sát thay đổi cường độ sáng LED theo chiều cao Ta lấy gốc tọa độ theo trục dọc trục ngang tâm panel Trước tiên khảo sát độ rọi panel LED theo trục ngang với độ cao khác Hình 53.Phân bố độ rọi theo trục ngang LED panel độ cao khác Ta khảo sát tiếp phân bố độ rọi panel LED theo trục dọc: Hình 54.Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel độ cao khác Dựa vào hình 53 hình 54 ta nhận thấy rằng, phân bố độ rọi panel LED Warm White đồng đều, cường độ ánh sáng đạt, nằm khoảng điểm mù ánh sáng thực vật cường độ bão hòa chúng 54 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Dựa vào số liệu độ rọi mà ta khảo sát yếu tố quan trọng panel LED khả tập trung ánh sáng LED panel Để xét khả tập trung LED panel ta xét quang thông vùng diện tích 0,375m2 (bằng kích thước panel)tại khoảng cách khác (vì việc thay đổi khoảng cách cách tịnh tiến panel LED song song với vùng điện tích đo đạc) Việc khảo sát cho ta xác định khoảng cách phù hợp với trồng mà hiệu suất sáng tới trồng tốt Để tính quang thông diện tích (dựa vào bảng thông số độ rọi) coi độ rọi nguyên tố diện tích S =0,0125m2của hình vuông bao quanh điểm khảo sát độ rọi điểm khảo sát Công thức tính gần quang thông sau [1]: 2(m+n)-4 m.n-2(m+n) S S  v   x i +  y j +  S z k i=1 j=1 k=1 (23) Trong đó: xi, yj, zktheo thứ tự giá trị độ rọi bốn góc,cạnh điểm lại lưới độ rọi ( lm ) S giá trị diện tích lưới độ rọi ( m2 ) Theo công thức trên, vào bảng số liệu độ rọi panel LED Warm White độ cao, ta tính quang thông trung bình: Độ cao  v (lm) 20 cm 30 cm 2520,277 2147,625 40 cm 50 cm 60 cm 1770,344 1540,3 1322,606 Dựa vào bảng số liệu ta thấy với đồ thị hình 53 54 ta thấy, với vùng điện tích trung tâm quang thông khoảng cách 60cm giảm lần so với 20cm Do trồng đặt khoảng cách 60cm khoảng diện tích lân cận có khả quang hợp tốt vùng diện tích trung tâm Còn khoảng cách 20cm vùng diện tích trung tâm khả quang hợp khác rõ rệt  Đối với panel LED đơn sắc Blue, Red, Green 55 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Ta khảo sát LED panel giống panel LED Warm White với cường độ dòng điện 4A khoảng cách 20cm đến 60cm Xét độ cao 20cm ta có đồ thị thể so sánh cường độ sáng LED panel: - Theo trục ngang : Hình 55.Phân bố độ rọi theo ngang LED panel - Theo trục dọc: Hình 56.Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel 56 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Dựa vào đồ thị ta nhận thấy, cường độ sáng LED panel khác khác độ cao cường độ sáng Xét vị trí, cường độ dòng điện cường độ sáng LED panel Green lớn nhất, cường độ LED panel Blue gần cường độ LED Green lớn gấp lần LED Red Mặt khác, vị trí, ta thay đổi cường độ dòng điện độ rọi thay đổi gần tuyến tính theo cường độ dòng điện Do đó, tích hợp chiếu sáng panel LED đơn sắc cho trồng ta cần ý tỉ lệ màu sắc phù hợp với trồng Ví dụ phát triển cà chua, tỉ lệ ánh sáng phù hợp 1:1 (Blue: Red) (theo ngiên cứu Xiao 2013) [20] Khi đó, cường độ dòng điện cấp cho panel LED Red gấp khoảng lần cường độ dòng điện cấp cho Blue Cũng giống panel LED Warm White phân bố ánh sáng độ cao khác panel LED đơn sắc khác Và panel LED đơn sắc ta nhận thấy, trồng đặt khoảng cách 60cm khoảng diện tích lân cận có khả quang hợp tốt vùng diện tích trung tâm Còn khoảng cách 20cm vùng diện tích trung tâm khả quang hợp khác rõ rệt (giống LED Warm White) III.2.2 Panel đa sắc Với trồng có cường độ bão hòa lớn tỷ lệ màu sắc ánh sáng khác ta sử dụng panel đơn sắc công suất thấp, mà phải thiết kế LED panel đa sắc với cường độ chiếu sáng lên tới vài trục nghìn lux Quá trình khảo sát tiến hành đo đạc độ cao 20cm, 30cm, 40cm, 50cm, với lưới ma trận khảo sát 19  23 Ở độ cao 20cm, độ rọi LED panel đạt ngưỡng 36000lux 57 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Hình 57.Mật độ phân bố độ rọi theo tọa độ điểm đường đẳng rọi LED panel đa sắc H = 20cm Bên cạnh đó, ta có phân bố độ rọi theo trục dọc ngang LED panel Theo trục dọc: Hình 58.Phân bố độ rọi theo trục dọc LED panel Theo trục ngang: 58 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Hình 59.Phân bố độ rọi theo trục ngang LED panel Dựa vào đồ thị hình 57, 58, 59 ta nhận thấy xét diện tích khỏa sát 1,0925m2 phân bố độ rọi có khác biệt rõ rệt Ở trung tâm độ rọi có độ lớn gấp nhiều lần đường miền diện tích xét Do để có đồng cường độ sáng ta điểm diện tích trồng trọt nhiều panel LED, với khoảng cách để độ rọi khu vực trồng trọt tương đương Tuy nhiên, ưu điểm panel LED đạt cường độ sáng lớn (phù hợp với thực vật có suất cao) Bên cạnh đó, với LED đa sắc điều khiển cường độ LED cách riêng biệt cho ta khả phối màu LED khác theo tỷ lệ theo yêu cầu III.3 Định hướng phát triển Một yếu tố quan trọng nghiên cứu tính ứng dụng Do đó, tính ứng dụng nghiên cứu panel LED Hình 60.Mô hình thủy canh kết hướng tới Một hợp với chiếu sáng 59 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 ứng dụng hướng tới mô hình sản xuất rau củ dựa phương pháp thủy canh kết hợp với điều khiển cường độ ánh sáng Đồng thời nghiên cứu để đưa bảng kết với loại rau củ cần cường độ ánh sáng bao nhiêu, tỷ lệ ánh sáng Trong thời gian làm luận văn, xây dựng mô hình trồng rau nhà phương pháp thủy canh kết hợp với chiếu sáng Mô hình thiết kế hình 60 Trên mô hình này, với giàn ta lắp panel LED đơn sắc đa sắc loại Mô hình hoạt động phù hợp với hộ gia đình thành thị, diện tích trồng trọt thiếu sáng Bước đầu khảo sát với phương pháp thủy canh tĩnh ta thu kết loại rau cải tàu chuối, ánh sáng xanh Blue có ảnh hưởng đến phát triển tốt ánh sáng Green Red: Hình 61.Mô hình thủy canh tĩnh kết hợp với chiếu sáng Mục tiêu kết hợp phương pháp thủy canh động với chiếu sáng panel LED điều khiển hệ thống tự động Và hướng tới phục vụ nhu cầu rau củ cho người 60 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Kết luận Sau thời gian thực luận văn với nhiệm vụ tìm hiểu,thiết kế,chế tạo LED panel đơn sắc, đa sắc có khả điều chỉnh độ sáng dùng mục đích nghiên cứu,ứng dụng LED kích thích tăng trưởng,phát triển trồng thu kết sau: -Thiết kế panel LED đơn sắc đa sắc với cường độ sáng cao -Điều khiển cường độ sáng panel LED theo ý muốn để phục vụ cho nghiên cứu ảnh hưởng ánh sáng nhân giống trồng - Tạo cácloại ánh sáng đa sắc với kết hợp từ ánh sáng đơn sắc có tỷ lệ khác tùy thuộc vào mục đích sử dụng - Khảo sát xác đầy đủ LED panel chế tạo ra,nhằm hoàn thiện sản phẩm hơn.Đó khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ-cường độ dòng điện với quang thông Thiết kế tỏa nhiệt tối ưu để tăng tuổi thọ LED - Thiết kế hệ thống thủy canh động kết hợp với LED để tạo mô hình sản xuất rau củ tối ưu để phục vụ đời sống sinh hoạt 61 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh (chủ biên) Kỹ thuật chiếu sáng NXB Khoa học kỹ thuật, 2008 [2].Phùng Hồ - Phan Quốc Phô Giáo trình vật lý bán dẫn.NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [3] PGS TS Phạm Văn Hội.Giáo trình Quang- Điện tử & Thông tin quang sợi NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [4] Phùng Hồ Vật lý điện tử NXB Khoa học kỹ thuật , 2007 [5] Phùng Hồ - Phan Quốc Phô Giáo trình vật liệu bán dẫn.NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 [6] Trần Đức Hân - Nguyễn Minh Hiển.Cơ sở kỹ thuật Laser NXB Giáo dục, 2008 [7] Học viện công nghệ Bưu viễn thông Kỹ thuật thông tin quang [8] www.rangdongvn.com [9] PGS.TS Nguyễn Văn Thêm Giáo trình sinh thái rừng.Đại học Nông Lâm TPHCM [10] Nguyễn Hải Nam - Đặng Đức Vượng - Nguyễn Văn Đức - Nguyễn Việt Dũng - Phạm Thành Huy Ngiên cứu phát triển ứng dụng số công nghệ tiết kiệm lượng dò tìm thông minh cho tàu đánh cá.Đại học Bách Khoa Hà Nội [11] Margit Olle and Akvile Visile (2013) The effect of light-emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality.Agricultural and food science [12] Đặng Thị Hồng Thủy.Khí tượng nông nghiệp NXB Đại học Quốc gia 2013 [13].http://myvegua.com/japanese-farmer-builds-high-tech-indoor-veggie-factory/ [14] http://gizmodo.com/ [15] http://en.honglitronic.com/ 62 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 [16] http://lumichip.com/ [17] Lê Văn Doanh Điện tử công suất.Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [18] http://solution.eccn.com/ [19] J.B Yerima; M.A Esther, J.S Madugu and S.A.Timothy.The effect of Light color (wavelength) and Intensity on Vegatable Roselle( hibiscus Sabdariffa) growth Scholarly Jouroff Scientific Reseach and Essay(SJSRE) Vol 1(2), pp19-29, April 2012 [20] Xiao-Xue Fan, Zhi-Gang Xu, Xiao-Ying Liu, Can-Ming Tang, Li-Wen Wang, Xue-lin Han Effects of light intensity on the growth and leaf development of young tomato plants grown under a combination of red and blue light.Contents lists available at SciVerse ScienceDirect Scientia Horticulturae 63 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 64 2015 ... thông số LED panel nghiên cứu: khảo sát độ rọi, cường độ sáng…của LED với công suất, độ cao LED panel Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Chương I Các nguyên... ngiên cứu cán viện Vật lý kĩ thuật – đại học bách khoa Hà Nội [10] 19 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng 2015 Hình 15.Sản phẩm LED BKST f Ứng dụng quan trọng LED. .. thuộc chuyên gia Nhật 26 Nghiên cứu chế tạo modun LED đơn sắc đa sắc ứng dụng nhân giống trồng II.2.2 2015 Modun LED nghiên cứu mục tiêu phát triển g Thiết kế mạch điều khiển LED dùng thiết kế Để