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Aufbau und Entwicklung eines Beleuchtungssystems zur Untersuchung von Pflanzenwachstum unter spektral und zeitlich moduliertem Licht

Balasus, Jens (2016):
Aufbau und Entwicklung eines Beleuchtungssystems zur Untersuchung von Pflanzenwachstum unter spektral und zeitlich moduliertem Licht.
Darmstadt, Technische Universität Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird ein Beleuchtungssystem entwickelt, das die Untersuchung von Pflanzenwachstum unter zeitlich moduliertem Licht ermöglicht. Die spektrale Verteilung des Lichtes ist hierbei auf die Maxima der Wirkungssfunktion der Photosynthese abgestimmmt. Auf der Beleuchtungsfläche wird eine Photonenstromdichte erzeugt, die den Anforderungen geeigneter Versuchspflanzen entspricht. Zusammenhänge zwischen den in der Pflanzenbeleuchtung üblichen photonenbasierten Größen und energetischen Größen werden hergeleitet. Eine näherungsweise Umrechnung spektral ähnlicher Lichtquellen kann mit berechneten Faktoren erfolgen. In der Konzeption des Gesamtkonzepts wird besonderer Wert auf eine homogene Verteilung des Lichtes gelegt, welche durch weiße, diffus reflektierende Wände sichergestellt wird. Eine Streuscheibe mischt das Licht spektral unterschiedlicher Lichtquellen und sorgt für eine konstante spektrale Zusammensetzung in der Bestrahlungsebene. Um zusätzliche Einflüsse neben der Beleuchtung zu minimieren, wird der mechanische Aufbau des Systems so konzipiert, dass eine geometrische Veränderung während des Versuchs ausgeschlossen werden kann. Die Entnahme der Pflanzen erfolgt hierzu über integrierte Rollenbahnen. Die Streuscheibe und Beleuchtungseinheit können mit wenigen Handgriffen komplett ausgetauscht werden. Der Aufbau eignet sich damit auch zur Verwendung für andere Versuche. Die Ansteuerung der Leuchtdioden, sowie deren zeitlich modulierter Betrieb erfolgt mit Hilfe einer Konstantstromquelle, die über einen Mikrocontroller gesteuert wird. Die Benutzerschnittstelle bilden eine Zwei-Zeilen-Anzeige und vier Taster. Damit ist das System an vielen Orten einsetzbar. Ein erster Versuch ist erfolgt, um die Eignung des Aufbaus zur Untersuchung von Pflanzenwachstum zu verifizieren.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2016
Creators: Balasus, Jens
Title: Aufbau und Entwicklung eines Beleuchtungssystems zur Untersuchung von Pflanzenwachstum unter spektral und zeitlich moduliertem Licht
Language: German
Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wird ein Beleuchtungssystem entwickelt, das die Untersuchung von Pflanzenwachstum unter zeitlich moduliertem Licht ermöglicht. Die spektrale Verteilung des Lichtes ist hierbei auf die Maxima der Wirkungssfunktion der Photosynthese abgestimmmt. Auf der Beleuchtungsfläche wird eine Photonenstromdichte erzeugt, die den Anforderungen geeigneter Versuchspflanzen entspricht. Zusammenhänge zwischen den in der Pflanzenbeleuchtung üblichen photonenbasierten Größen und energetischen Größen werden hergeleitet. Eine näherungsweise Umrechnung spektral ähnlicher Lichtquellen kann mit berechneten Faktoren erfolgen. In der Konzeption des Gesamtkonzepts wird besonderer Wert auf eine homogene Verteilung des Lichtes gelegt, welche durch weiße, diffus reflektierende Wände sichergestellt wird. Eine Streuscheibe mischt das Licht spektral unterschiedlicher Lichtquellen und sorgt für eine konstante spektrale Zusammensetzung in der Bestrahlungsebene. Um zusätzliche Einflüsse neben der Beleuchtung zu minimieren, wird der mechanische Aufbau des Systems so konzipiert, dass eine geometrische Veränderung während des Versuchs ausgeschlossen werden kann. Die Entnahme der Pflanzen erfolgt hierzu über integrierte Rollenbahnen. Die Streuscheibe und Beleuchtungseinheit können mit wenigen Handgriffen komplett ausgetauscht werden. Der Aufbau eignet sich damit auch zur Verwendung für andere Versuche. Die Ansteuerung der Leuchtdioden, sowie deren zeitlich modulierter Betrieb erfolgt mit Hilfe einer Konstantstromquelle, die über einen Mikrocontroller gesteuert wird. Die Benutzerschnittstelle bilden eine Zwei-Zeilen-Anzeige und vier Taster. Damit ist das System an vielen Orten einsetzbar. Ein erster Versuch ist erfolgt, um die Eignung des Aufbaus zur Untersuchung von Pflanzenwachstum zu verifizieren.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Light Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
Date Deposited: 17 Apr 2017 11:15
Referees: Khanh, Prof. Dr. Tran Quoc
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 15 February 2016
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