Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для освещения и облучения ростков картофеля

Устройство относятся к растениеводству и может быть использовано в элитном семеноводстве картофеля для выращивания посадочного материала в стерильных условиях.

Для безвирусного производства элитного семенного картофеля в последнее время используется технология меристемного выращивания, при которой активно делящиеся клетки высаживаются в пробирки с питательной средой. При этом необходимо обеспечить надлежащие условия содержания в том числе и освещение [1].

Известна полезная модель фитосветодиодной системы облучения меристемных растений содержит фитосветодиоды белого, красного и синего спектра излучения, соединенные с управляющим блоком питания, а также отражающие экраны, расположенные вдоль ряда выращиваемых растений, с возможностью изменения их угла наклона [2].

Недостатком данной системы является низкая эффективность использования светового потока, при которой большая часть светового потока испускаемого источником света рассевается в окружающее пространство.

Известен способ обработки посадочного материала картофеля содержащий источник облучения расположенный между пробирками с ростками картофеля, за которыми располагаются отражатели [3].

Недостатком данной системы является использование мощного источника облучения, связанного с низкой степенью попадания оптического излучения на ростки.

Задача, на решение которой направлено устройство – обеспечение эффективного распределения светового потока и экономия энергозатрат на освещении и облучении ростков картофеля.

Технический результат достигается за счет того, что в корпусе выполненном в виде штатива для мензурок установлены фитосветодиоды, на которые установлены емкости (мензурка) с ростками и питательным раствором, имеющие ребристую внешнюю поверхность, окрашенную светоотражающей краской.

На фиг. 1 изображена схема устройства для облучения растений:

1 – корпус; 2 – стойка; 3 – нижняя полка; 4 – средняя полка; 5 – верхняя полка; 6 –светодиодная плата; 7 – фитосветодиод; 8 – световой канал; 9 – опорный паз; 10 – крепеж; 11 – светоотражатель; 12 – световод; 13 – установочное отверстие; 14 – емкость (пробирка); 15 – питательный раствор; 16 – растение; 17 – отражающая грань; 18 – направляющая грань; 19 – фиксирующее отверстие; 20 – воздухопроводящая пробка; 21 – блок питания; 22 – шнур

На фиг. 2 изображена схема распределения светового потока:

α1…α3 – угол падения светового потока на грань; β₁…β₃ – угол отражения светового потока от грани; γ1…γ3 – угол наклона грани; 3 – нижняя полка; 4 – средняя полка; 7 – фитосветодиод; 8 – световой канал; 9 – опорный паз; 11 – светоотражатель; 12 – световод; 17 – отражающая грань; 18 – направляющая грань

Устройство освещения растений состоит из корпуса в виде штатива для пробирок, включающего нижнюю полку 3 с опорными пазами 9 и световыми каналами 8, среднюю полку 4 с установочными отверстиями и верхнюю 5 полку с фиксирующими отверстиями 19, четыре стойки 2, стенку 1, блок питания 21 со шнуром 22. На нижней стороне нижней полки 3 при помощи крепежей закреплена светодиодная плата 6 со фитосветодиодами 7 таким образом, что каждый фитосветодиод располагался в световом канале нижней полки 3. В опорные пазы 9 установлены световоды 12 из прозрачного оптического материала с отражателем 11. При этом верхняя часть каждого световода 12 входит в установочное отверстие 13 средней полки 4, а его верхняя грань расположена ниже верхней стороны средней полки 4, образуя углубление. В углубления образованными верхними гранями световодов 12 и установочными отверстиями 13, а также в фиксирующие отверстия 19 верхней полки 5 установлены пробирки с растениями и питательным раствором, закрытыми воздухопроводящими пробками 20. Пробирки выполнены из прозрачного светопроводящего материала, внешняя сторона которых, за исключением дна покрыта светоотражающим напылением 20 – 30 % пропускной способности. Внутренняя сторона пробирок имеет форму конуса, а внешняя сторона имеет ребра, за исключением нижней части, образованные отражающей 17 и направляющими 18 гранями. При этом угол наклона к вертикали каждой вышестоящей отражающей грани 17 больше чем у нижестоящей грани γ₃< γ₂<γ₁, что компенсирует уменьшение угла наклона светового потока на вышестоящие отражающие грани 17 α₁<α₂<α_3, обеспечивая одинаковый угол отражения светового потока β₁= β₂= β₃ и создание более равномерного светового потока падающего на растение. Угол наклона направляющей грани 18 больше угла падения светового луча фитосветодиода 7, падающего на отражающую грань 17, образующие с направляющей гранью 18 общее ребро. В результате каждый фитосветодиод 7, световод 12, светоотражатель 11 и пробирка образуют отдельное световое устройство для каждого растения 16.

Устройство работает следующим образом.

Пробирки 14 с растениями 16 и питательным раствором 15 устанавливают на фитосветоводы 12 и в фиксирующие отверстия 19 и включают блок питания. В результате фитосветодиоды 7 начинают испускать в окружающее пространство световой поток. Лучи светового потока, проходя через световод 12, проникают через прозрачную нижнюю поверхность пробирки 14 и отражаясь от отражающих граней 17 попадают на растение 16 обеспечивая его фитоэнергией. Часть лучей не попавших на растение 16 попадают на направляющие грани 18 противоположной стороны пробирки 14 и отражаясь от них, направляются в центр пробирки 14 к растению 16. При этом незначительная часть светового потока проникает через отражающее напыление пробирки, что обеспечит возможность проводить визуальный осмотр растения.

Использование устройства для освещения растений позволит более эффективно использовать свет поток источника света и снизит затраты на освещение растений.

Источники информации.

1. Большов Р.Г. Повышение эффективности облучения меристемных растений картофеля фитосветодиодными (LED) фитоустановками / Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, М.:, 2016 – 157 с.

2. Патент 127286 Российской Федерации, МПК7: А01G 9/20. Фитосветодиодная система для облучения меристемных растений / Валеев Р.А., Юран С.И., Кондратьева Н.П., Владыкин И.Р. Логинов В.В., Кондратьев Р.Г. (Большин Р.Г.), Маркова М.Г.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА № 2012130687/13 заявл. 17.07.2012. –Опубл. 27.04.2013.

3. Патент 2283561 Российской Федерации, МПК С1: А01С 1/00. Способ обработки посадочного материала картофеля / Савина О.В., Руделев С.А., Сергеева О.А.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Рязанская ГСХА № 2005112555/12 заявл. 25.04.2005. – Опубл. 20.09.2006 Бюл. №26.