Development of a solar/LED lighting system for a plant tissue culture room

Abstract

As the green energy, sunlight provides a friendly-environment and reduces electricity used for lighting. Our target is to enhance the use of natural energy and minimize the consumption of electricity for improving indoor environments. For this reason, a hybrid lighting system, combining sunlight with LEDs for plant tissue culture, are presented. The optical fiber daylighting system consists of three main parts: concentration, collimation beam, and transportation. The concentration part is formed by Fresnel lenses to collect and focus the sunlight into a small area by a non-imaging optical effect. The collimation part consists of optical filters and collimator lenses; the optical filters are used to reflect the ultraviolet (UV) and near infrared (NIR) regions, therefore, only the visible range of the solar light can be transmitted. The transportation part is a large-core optical fiber bundle. To increase the coupling efficiency, the collimator lens is used to expand and to collimate the focused light beam. The collimated light beam is then transported by the optical fiber bundle into a plant tissue culture room. In order to keep the plant tissue culture room at a constant illumination, a lighting control system based on LEDs is used to compensate variations of the natural light. In this paper, a prototype of optical fiber daylighting system and our proposed application will be presented. Ánh sáng mặt trời, một nguồn năng lượng xanh, được sử dụng cho chiếu sáng nhằm mang lại nguồn ánh sáng thân thiện với môi trường và giảm điện năng. Mục tiêu của chúng tôi là tăng cường sử dụng năng lượng tự nhiên và linh kiện tiêu thụ điện thấp để cải thiện môi trường ánh sáng trong nhà và giảm tiêu thụ điện cho chiếu sáng. Vì lý do này, một hệ thống chiếu sáng kết hợp ánh sáng mặt trời với đèn LED để nuôi cấy mô thực vật sẽ được trình bày. Hệ thống chiếu sáng ban ngày bằng sợi quang bao gồm ba phần chính:Bộ phận thu nhận và hội tụ ánh sáng, bộ phận chuẩn trực chùm sáng và bộ phận vận chuyển ánh sáng mặt trời tới nơi cần chiếu sáng. Phần tập trung được hình thành bởi một thấu kính Fresnel để thu thập và hội tụ ánh sáng mặt trời vào một vùng nhỏ bằng hiệu ứng quang học không tạo ảnh. Bộ phận chuẩn trực chumg sáng bao gồm bộ lọc quang học và thấu kính chuẩn trực. Bộ phận vận chuyển là các bó sợi quang lõi lớn. Bộ lọc quang học được sử dụng để phản xạ vùng cực tím (UV) và vùng hồng ngoại gần (NIR), chỉ cho phần ánh sáng nhìn thấy truyền qua. Để tăng hiệu quả ghép nối, thấu kính chuẩn trực được sử dụng để mở rộng và chuẩn trực chùm ánh sáng hội tụ. Chùm sáng chuẩn trực sau đó được vận chuyển bởi bó sợi quang vào phòng nuôi cấy mô thực vật. Để giữ cho phòng nuôi cấy mô thực vật được chiếu sáng liên tục, một hệ thống điều khiển ánh sáng dựa trên đèn LED để bù lại sự biến đổi của ánh sáng tự nhiên. Trong bài báo này, một nguyên mẫu của hệ thống chiếu sáng ban ngày bằng sợi quang và ứng dụng đề xuất của hệ thống sẽ được trình bày.