LED人工气候箱是一种采用高效LED光源作为光照系统,能够精确模拟自然环境中的温度、湿度、光照强度及光周期等多因子条件的智能化实验设备,广泛应用于植物生长研究、种子发芽试验、昆虫饲养、微生物培养、药物稳定性测试及农业科学等领域。相比传统荧光灯或白炽灯光源,LED具有能耗低、发热量小、寿命长、光谱可调(如红光660nm、蓝光450nm、远红光730nm等)等优势,能更精准地满足不同生物对特定光质的需求。
该气候箱通常由高精度温湿度控制系统、多通道LED光照模块、微电脑程序控制器、不锈钢内胆及循环风道组成。温度控制范围一般为0~50℃(部分型号可达-10~60℃),波动度±0.5℃;湿度范围20%~95%RH,精度±3%RH;光照强度可无级调节,最高可达20000 lux以上,并支持昼夜节律、梯度变化等复杂程序设定。箱体采用双层隔热玻璃门和密封结构,有效减少能量损耗与外界干扰。
LED人工气候箱其结构设计兼顾稳定性、均匀性和智能化,主要由以下核心组成部分构成:
一、箱体结构系统
外壳与内胆
外壳:冷轧钢板喷涂或不锈钢材质,防锈耐腐蚀;
内胆:通常为镜面不锈钢(如SUS304),光滑易清洁,抗腐蚀,利于光照反射;
保温层:高密度聚氨酯发泡材料(厚度50–100 mm),确保优异隔热性能。
密封门与观察窗
双层或三层中空钢化玻璃门,内置防凝露电热膜(防止低温高湿时起雾);
磁性门封条,确保气密性;
内置照明灯(独立于主LED光源)便于观察。
二、温湿度控制系统
制冷系统
采用压缩机制冷(风冷或水冷),部分小型机型使用半导体(TEC)制冷;
配备蒸发器、冷凝器、膨胀阀、干燥过滤器等。
加热系统
PTC陶瓷加热器或不锈钢电加热管,响应快、无明火、寿命长。
加湿系统
超声波加湿或电极/电热蒸汽加湿,通过水箱供水;
使用去离子水或蒸馏水,防止结垢。
除湿系统
制冷除湿(通过蒸发器冷凝)或转轮除湿(高d机型);
湿度传感器实时反馈,实现精准闭环控制。
传感器
高精度PT100温度传感器、电容式湿度传感器,布置于样品区附近,确保测量代表性。
三、LED光照系统(核心特色)
LED光源模块
安装于箱顶或侧壁,可配置:
白光LED(全光谱)
单色LED(红660 nm、蓝450 nm、远红730 nm、紫外等)
多通道可编程组合光源
光照强度可调范围广(通常0~2000μmol/m²/s或更高)。
散热与光学设计
铝基板+散热风扇,确保LED长期稳定工作;
漫射板或反光罩,提高光照均匀性(>90%)。
光周期控制
支持24小时任意编程(如16h光/8h暗),模拟自然昼夜节律。
四、空气循环系统
离心风机+风道设计:强制内腔空气循环,确保温湿度与光照分布均匀;
风速可调(部分机型):适应不同样品对气流敏感性的需求(如幼苗vs种子)。
五、控制系统与人机界面
微电脑控制器
采用ARM或PLC核心,支持多段程序设定;
控制参数:温度、湿度、光照强度、光周期、运行时间等。
操作面板
彩色触摸屏(5–10英寸),图形化界面;
显示实时曲线、历史数据、报警信息。
数据记录与通信
内置存储(SD卡或Flash);
支持USB导出、RS485、Wi-Fi、以太网,可接入实验室LIMS或远程监控平台;
符合GMP/GLP的数据完整性要求(如审计追踪、电子签名)。
六、安全与辅助装置
超温/超湿/传感器故障报警;
独立超温保护继电器(硬件级安全);
电源滤波与接地保护;
搁架与样品托盘:多层可调不锈钢支架,承重强;
排水口:便于清洁后排水;
外接水源接口(可选):支持自动补水。
七、可选扩展模块(高d机型)
CO₂控制系统:红外CO₂传感器+电磁阀+钢瓶接口,用于植物光合或细胞培养;
O₂/N₂控制模块:用于低氧或厌氧环境模拟;
摄像头监测系统:远程观察样品生长状态;
手机APP远程控制。