微藻培養(yǎng)的LED光源設(shè)計(jì)

陳杰杰 崔世鋼 吳興利 張永立 何林

摘 要：本文以雨生紅球藻為研究對象，研究LED燈對紅球藻的影響，并進(jìn)行了光照測量實(shí)驗(yàn)、光照均勻性對比實(shí)驗(yàn)等。此外，以LED光照強(qiáng)度與雨生紅球藻增殖階段藻細(xì)胞半徑作為研究對象，建立兩種回歸模型，并對兩種模型進(jìn)行了分析，并最終確定兩者之間的數(shù)學(xué)模型，為日后的科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：雨生紅球藻;LED;恒流驅(qū)動(dòng);回歸模型

中圖分類號：Q949.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1003-5168（2019）28-0130-03

Design of LED Light Source for Microalgae Culture

CHEN Jiejie1，2 CUI Shigang1，2 WU Xingli1，2 ZHANG Yongli1，2 HE Lin1，2

（1.School of Automation and Electrical Engineering， Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222;2.Tianjin Key Laboratory of Information Sensing and Intelligent Control， Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222）

Abstract： In this paper， the influence of LED lamp on Haematococcus pluvialis was studied， and the experiments of light measurement and light uniformity were carried out. In addition， taking LED light intensity and algal cell radius in the growth stage of Haematococcus pluvialis as the research object， two kinds of regression models were established， and the two models were analyzed， and the mathematical model between them was finally determined， which laid the foundation for future scientific research.

Keywords： haematococcus pluvialis;LED;constant current drive;regression model

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，高性能的LED技術(shù)和產(chǎn)品逐漸應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)，其中半導(dǎo)體LED技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用逐漸得到國家的重視和支持。在雨生紅球藻培養(yǎng)過程中，有很多影響其生長的因素，其中光照系統(tǒng)是微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)的核心裝置，光照作為影響微藻生長的一個(gè)重要因素，其變化會(huì)影響微藻細(xì)胞內(nèi)代謝酶活性，從而對細(xì)胞油脂的積累產(chǎn)生影響。因此，需要盡可能給微藻提供合適的光源，以提高微藻的生長速率[1]。

1 LED光源特征

研究LED燈對藻類的影響，不僅需要研究藻細(xì)胞的生長過程，更重要的是研究如何合理設(shè)計(jì)出光照均勻性較好的LED燈條。光量子流密度一般作為評價(jià)LED光源的基本特征，其代表了單位時(shí)間、單位面積的光量子數(shù)，通過三維數(shù)據(jù)圖更能直觀地反映光照均勻性。

LED燈條的光量子流密度不僅與LED芯片有關(guān)，而且與燈帽發(fā)光角度、供電功率等有關(guān)。其中，燈帽發(fā)光角度會(huì)直接影響光量子流密度的均勻性，光照均勻的LED燈條更有利于藻細(xì)胞的增殖培養(yǎng);而供電功率則直接影響光量子流密度的數(shù)值，研究人員可以通過調(diào)節(jié)功率選擇最優(yōu)的光量子流密度。……