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: 何果 唐浩洲 康丽娟 廖少雄 张槐洋 文尚胜 符民
• 来源期刊: 发光学报
• 学科: 工学
• 关键词: 粒子群算法 LED 光学设计 均匀度 植物工厂
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 器件制备及器件物理
• 页码范围: 340-348
• 页数: 9页
• 分类号: TN312+.8|TM923.01
• 字数: 4013字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/fgxb20194003.0340

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Tra-cepro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.