光量子体系下基于粒子群算法的LED植物照明光源设计

作     者：唐浩洲 文尚胜 符民 何果 张槐洋 廖少雄 康丽娟 TANG Hao-zhou;WEN Shang-sheng;FU Min;HE Guo;ZHANG Huai-yang;LIAO Shao-xiong;KANG Li-juan

作者机构：华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室广东广州510640 广州虎辉照明科技公司广东广州510170 华南师范大学美术学院广东广州510631 

基　　金：广东省科技计划(2017B010114001 2015B010127004) 广东省应用型科技研发专项(2015B010134001) 广州市科技计划(201604040004 201604016010 201704030140) 广东省扬帆计划(2015YT02C093) 中山市科技计划(2016A1009 2017C1011 2018A10013)资助项目 

出 版 物：《发光学报》 (Chinese Journal of Luminescence)

年 卷 期：2019年第40卷第3期

页      码：340-348页

摘      要：在现代农业生产中,常采用发光二极管(LED)作为植物照明光源对农业作物进行补光,为提高LED植物照明阵列光源的均匀度,本文在光量子体系下,提出一种新的基于粒子群算法的LED植物照明阵列光源设计方法。通过MATLAB对红蓝光LED植物光源阵列进行数学建模,运用粒子群算法寻找高均匀度条件下的红蓝光LED坐标,设计出二维情况下的红蓝光LED排布阵列;在三维情况下,为解决维度升高时可能会导致的求解陷入局部极小问题,采用改进的随机惯性权粒子群算法进行三维方案设计,并使用Tracepro对两种设计方案进行验证,与传统的红蓝光LED等间距逐行排列设计进行了对比。研究结果表明,与常见逐行排列LED阵列设计达到的光量子通量密度(PPFD)均匀度为79.6%相比,通过粒子群算法寻优的设计方法,二维设计方案的PPFD均匀度达到88.7%,较等间距逐行排列设计提高了9.1%;三维设计方案的PPFD均匀度达到92.6%,较二维设计方案提高了3.9%,较等间距逐行排列设计提高了13%。本实验证明了运用粒子群算法在二维和三维空间进行LED植物照明阵列光源设计的可行性,在简易设计流程的同时,提高了工作效率。

主 题 词：粒子群算法 LED 光学设计 均匀度 植物工厂 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 081104[081104] 08[工学] 0835[0835] 0803[工学-仪器类] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/fgxb20194003.0340

馆 藏 号：203607076...