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研究生: 廖基芳
研究生(外文): LIAU,JI-FANG
论文名称: 光谱参数之调校系统
论文名称(外文): Adjustment and Calibration System of Light Spectrum Parameters
指导教授: 蔡朴生
指导教授(外文): TSAI,PU-SHENG
口试委员: 陈珍源、陈俊胜
口试委员(外文): CHEN,JEN-YANG、CHEN,CHUN-SHENG
口试日期: 2020-07-10
学位类别: 硕士
校院名称: 中华科技大学
系所名称: 电子工程研究所硕士班
学门: 工程学门
学类: 电资工程学类
论文种类: 学术论文
论文出版年: 2020
毕业学年度: 108
语文别: 中文
论文页数: 69
中文关键词: LED植物灯、光谱分析仪、脉波宽度调变、照度、色温、色度座标
外文关键词: LED plant lamp、Spectrum analyzer、Pulse width modulation、illumination、Color temperature、Chromaticity Coordinates


摘要:
LED 植物生长灯具有体积小、重量轻、寿命长、无热辐射、可调整光波长等优势,受多段式栽培植物工厂的青睐。传统植物工厂环控系统大都以可程式化逻辑控制器(programmable logic controller,简称 PLC)为核心控制平台,本论文改以AT90CAN128 为核心控制晶片为核心控制器,採用 RGB 三色 LED 灯调控光源的波长,达到蓝光及红光不同比例连续调配的目的。
利用两组 16 位元的Timer计时器产生 RGB 三个 PWM 信号调配 LED 光源色系,改变光合作用所需各种不同光源之波长,不仅大幅降低建置成本,系统扩充性及弹性也将大幅提高。为了量测 LED 灯光源的波长及流明度,搭配 OHSP250PI 光谱分析仪,本身具备RS232 介面(USB 接口),在每一次量测过程中会将光谱参数一大批次的资讯传送至电脑,透过 Visual Basic 内部工具箱 Serial 功能读取入批次的资料,并且去做资料分析解译,找寻照度 E(lx)、幅照度 Ee(W/m2)、黑体偏离(Duv)、蓝光危害幅照(mW/m2)、相关色温(K)、色品座标(x,y) (u,v)、色容差、显色指数(Ra)等光谱参数分别位于第几笔资料,撷取各光谱参数并显示在「LED 光谱参数调校设备」之视窗画面。
关键词:LED 植物灯、光谱分析仪、脉波宽度调变、照度、色温、色度座标


外文摘要:
LED plant growth lamp has the advantages of small size, light weight, long life,no heat radiation, adjustable light wavelength and so on, which is favored by multi-stage plant plants. PLC is the core control platform in the traditional plant environmental control system. In this paper, at90can128 is used as the core controller,RGB three-color LED lamp is used to adjust the wavelength of light source, so as to achieve the purpose of continuous allocation of blue light and red light in different proportion.
Using two 16 bit timers to generate RGB three PWM signals to adjust the color system of LED light source, changing the wavelength of various light sources required for photosynthesis, not only greatly reducing the cost of building, but also greatly improving the system's scalability and flexibility. In order to measure the wavelength and lumen of LED light source, an OHSP250PI spectrum analyzer with RS232 interface (USB interface) is specially purchased. In each measurement process,a large batch of spectrum parameters information will be transmitted to the computer through the serial toolbox of Visual Basic The function is to read the batch data,analyze and interpret the data, and look for illuminance E (lx), amplitude illuminance Ee (W / m2), blackbody deviation (Duv), blue light hazard amplitude (mW / m2),
related color temperature (K), color coordinates (x,y)(u,v), color tolerance, color rendering index (Ra) and other spectral parameters are located in the first data respectively. The spectral parameters are captured and displayed in the window screen of "LED lighting lumen and wavelength parameter adjustment device". This paper puts forward the innovation of intelligent LED lamp design concept, which will also
promote the more vigorous development of indoor plants and other industries.


目录:
Abstract i
摘要ii
志谢iii
目次iv
表目录vi
图目录vii
第一章 绪论1
第一节 研究动机1
第二节 文献回顾4
第三节 论文架构15
第二章 光谱的原理16
第一节 常用术语16
第二节 CIE 座标转换20
第三节 CIE 1931 XYZ 色度图24
第四节 光谱光效率函数26
第五节 色温30
第三章 光谱分析仪34
第一节 OHSP250PI 仪器规格34
第二节 Modbus 通讯协定37
第三节 OHS-250P 通讯协定38
第四章 LED 光谱参数量测架构44
第一节 系统架构44
第二节 LED 灯板与密闭箱体45
第三节 RGB 三色 LED 调光模组46
第四节 Visual Basic 主控视窗介面52
第五章 实验结果与功能测试55
第一节 光学理论模拟结果55
第二节 光谱波长检测56
第六章 结论与未来研究方向64
第一节 结论64
第二节 未来研究方向65
参考文献67


参考文献:
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