專利名稱：紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率led補(bǔ)光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適于作室內(nèi)環(huán)境的光合作用照射燈，具體是一種紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)人在先申請(qǐng)的201220131080. O “大功率紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色LED組合補(bǔ)光燈”專利，采用紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光四種大功率LED組合，單位面積使用LED顆數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、散熱效果好。但該燈由于是采用四種單色光LED排列組合而成，導(dǎo)致紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光在空間混合不夠均勻，未能達(dá)到自然光照的理想狀態(tài)。并且該 燈的紅藍(lán)光光通量比(R/B)不可調(diào)節(jié)，而不同的植物對(duì)R/B的需求差異較大，故該燈只能針對(duì)特定種類的植物補(bǔ)光，適用面狹窄。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈。解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是本用于室內(nèi)光合作用的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括穩(wěn)壓電路、光照控制電路、數(shù)碼管顯示電路、恒流驅(qū)動(dòng)電路和紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED串聯(lián)電路；硬件部分由上至下包括開關(guān)電源、LED光源控制器、散熱鰭片、殼體、鋁基板和以鋁基板圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列的LED，每顆LED都配有聚光透鏡；LED為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED，均安裝在圓形鋁基板的底面，內(nèi)外兩環(huán)的LED中，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中的LED均一一間隔呈等間距的圓周排列。所說的開關(guān)電源為隔尚式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V,輸出電壓為24V,輸出電流為0-3. 2A。所說的LED光源控制器包括增強(qiáng)型51單片機(jī)主控制芯片、數(shù)碼管顯示面板、按鍵陣列和定時(shí)開關(guān)模塊。所說的LED為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED，發(fā)光角120°、直徑10mm，功率4W,管腳8只。其中紅光波長(zhǎng)640nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA ;藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA ;紫外光波長(zhǎng)340nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流150mA。所說的基板直徑為120mm，紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED的中心點(diǎn)所圍成的圓周內(nèi)環(huán)直徑為40mm,外環(huán)直徑為80mm。本實(shí)用新型的有益效果是采用紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED作為光源，保證紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四種光在LED燈珠內(nèi)部即均勻照射，與現(xiàn)有采用紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四種單色光LED組合的補(bǔ)光燈相比，光照均勻化程度得到提高；同時(shí)由于本補(bǔ)光燈使用同一種規(guī)格的LED,與現(xiàn)有使用紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光四種規(guī)格LED組合的補(bǔ)光燈相比，空間排列和接線方式得以簡(jiǎn)化，空間利用率得到提高。另外本補(bǔ)光燈的紅光與藍(lán)光光通量比(R/B)和紅光與遠(yuǎn)紅光光通量比(R/FR)均可精細(xì)調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)光合作用和控制植株形態(tài)。并且本補(bǔ)光燈使用散熱良好的鋁合金殼體，有效地降低了 LED的光衰，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型圓形基板上LED分布示意圖。圖3為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖作進(jìn)一步詳述參見圖1，在一殼體6中固定設(shè)置一塊圓形LED鋁基板7，鋁基板7上方配置一散熱鰭片5，一開關(guān)電源I的輸入端使·用導(dǎo)線與外部電源連接，開關(guān)電源I的輸出端通過導(dǎo)線2與LED光源控制器3連接，LED光源控制器3的輸出端通過導(dǎo)線4連接到燈頭內(nèi)的LED陣列8。LED陣列8全部固定在圓形LED鋁基板7上，每顆LED都配有聚光透鏡9。如圖2所示，十八顆LED的紅光管腳、藍(lán)光管腳、遠(yuǎn)紅光管腳和紫外光管腳分別串聯(lián)，然后接到各自的驅(qū)動(dòng)電路中。選用的LED為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED，發(fā)光角120°、直徑10mm，功率4W，管腳8只。其中紅光波長(zhǎng)640nm,標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA ;藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA ;紫外光波長(zhǎng)340nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流150mA。將上述LED以基板圓心為中心，均勻排列成內(nèi)外兩環(huán)，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中的LED均一一間隔呈等間距的圓周排列。紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED的中心點(diǎn)所圍成的圓周內(nèi)環(huán)直徑為40_，外環(huán)直徑為80mm。研究表明，植物吸收光譜的最強(qiáng)區(qū)域是波長(zhǎng)為640_660nm的紅光部分和波長(zhǎng)為430-450nm的藍(lán)光部分,藍(lán)光有利于植物葉片的生長(zhǎng),紅光有利于植物莖桿的生長(zhǎng)，波長(zhǎng)為720-800nm的遠(yuǎn)紅光有利于增加植株高度，波長(zhǎng)為315_400nm的紫外光有利于植物的趨光性和殺滅病菌病毒，減少病害傳播，因此選用紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色大功率LED作為光源補(bǔ)光是有其科學(xué)依據(jù)的。合適的紅光與藍(lán)光光通量比(R/B)是培育出形態(tài)健全的植物的必要條件,因此本補(bǔ)光燈設(shè)計(jì)成R/B比可精細(xì)調(diào)節(jié)。對(duì)草本類26種、木本類7種、大田作物8種和人工氣象室20種光合作用曲線分析，其R/B比綜合平均為1.84。所以本LED補(bǔ)光燈在標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的R/B比設(shè)定為I. 84左右，具體可視植物栽培種類通過調(diào)節(jié)紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光LED的脈沖占空比，以達(dá)到調(diào)控R/B比、R/FR比以及紫外光強(qiáng)的目的。參見圖3，本補(bǔ)光燈電路采用了低壓恒流源。220V交流電經(jīng)開關(guān)電源I后輸出24V直流電壓，一路接至穩(wěn)壓電路10，另一路接至恒流驅(qū)動(dòng)電路11。24V電壓經(jīng)R1降壓，LM7805穩(wěn)壓后輸出至光照控制電路13，為單片機(jī)IC2提供可靠的工作電壓。恒流驅(qū)動(dòng)電路11輸出恒定電流至紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED串聯(lián)電路12，同時(shí)點(diǎn)亮LED燈珠內(nèi)的紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光芯片。IC3、IC4, IC5, IC6為恒流驅(qū)動(dòng)芯片，采用目前應(yīng)用廣泛、廉價(jià)且性能比較穩(wěn)定的PT4115。D1, D2, D3、D4為續(xù)流二極管，由于工作在高頻脈沖下，故采用肖特基二極管SS110。U、L2、L3、L4是整流電感，設(shè)計(jì)為50 μ H。R2、R3、R4、R5為取樣電阻，控制PT4115輸出電流大小，一般用以下公式計(jì)算R = O. 1/Iwt。由于紅光串聯(lián)電路額定工作電流為350mA，藍(lán)光串聯(lián)電路額定工作電流為300mA，遠(yuǎn)紅光串聯(lián)電路額定工作電流為200mA，紫外紅光串聯(lián)電路額定工作電流為150mA，故紅光驅(qū)動(dòng)電路中R2取O. 286 Ω，藍(lán)光驅(qū)動(dòng)電路中&取0. 333 Ω，遠(yuǎn)紅光驅(qū)動(dòng)電路中R4取O. 500 Ω，紫外光驅(qū)動(dòng)電路中R5取O. 667Ω oPT4115的DM端可外接PWM脈沖或直流電壓調(diào)光，由于本設(shè)計(jì)采用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外光光照強(qiáng)度，故DM外接由LED光源控制器3輸出的PWM信號(hào)，頻率設(shè)置為1000Hz。參見圖3，本補(bǔ)光燈光照控制電路13采用增強(qiáng)型51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。24V電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路10穩(wěn)壓后輸出至光照控制電路13，為單片機(jī)IC2提供可靠的5V工作電壓。IC1采用三端穩(wěn)壓器LM7805，IC2采用單片機(jī)STC89C52RC，內(nèi)部下載控制程序，以實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外光光強(qiáng)調(diào)節(jié)。單片機(jī)的INTO、INTI、TO和Tl管腳輸出分別接至IC3、IC4, IC5和IC6的DIM端。按鍵TB1-TB8分別為紅光亮度增大鍵、紅光亮度減小鍵、藍(lán)光亮度增大鍵、藍(lán)光亮度減小鍵、遠(yuǎn)紅光亮度增大鍵、遠(yuǎn)紅光亮度減小鍵、紫外光亮度增大鍵和紫外光亮度減小鍵，接至 PI. 1-P1.7管腳，可以實(shí)現(xiàn)紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外光0-10級(jí)范圍內(nèi)的任意亮度調(diào)節(jié)。(5和&構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，在上電時(shí)對(duì)程序復(fù)位，C5可用10yF/25V電解電容，R6用IK精密電阻。C3、C4和CR1構(gòu)成單片機(jī)振蕩電路，提供時(shí)間基準(zhǔn)，C3和C4可用22pF瓷片電容，CR1可用12MHz晶振。參見圖3，本補(bǔ)光燈的數(shù)碼管顯示電路14由四位七段LED共陽(yáng)數(shù)碼管IC7和四只PNP型9012三極管組成。通過控制三極管通斷來輪流掃描四位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。字型碼信息由單片機(jī)P2 口輸出，可實(shí)時(shí)顯示紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光的亮度等級(jí)，以方便調(diào)節(jié)R/B比、R/FR比和紫外光強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括穩(wěn)壓電路(10)、光照控制電路(13)、數(shù)碼管顯示電路(14)、恒流驅(qū)動(dòng)電路(11)和紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED串聯(lián)電路(12);硬件部分由上至下包括開關(guān)電源(1)、LED光源控制器(3)、散熱鰭片(5)、殼體(6)、鋁基板(7)和以鋁基板(7)圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列的LED (8)，每顆LED都配有聚光透鏡(9) ；LED(8)為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED，均安裝在圓形鋁基板(7)的底面，內(nèi)外兩環(huán)的LED中，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中的LED均一一間隔呈等間距的圓周排列。
2.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，其特征是所說的開關(guān)電源(I)為隔尚式直流開關(guān)電源，輸入電壓為100-240V.輸出電壓為24V，輸出電流為0_3. 2A。
3.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，其特征是所說的LED光源控制器(3)包括增強(qiáng)型51單片機(jī)主控制芯片、數(shù)碼管顯示面板、按鍵陣列和定時(shí)開關(guān)豐吳塊。
4.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，其特征是所說的LED (8)為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED，發(fā)光角120°、直徑10mm，功率4W，管腳8只；其中紅光波長(zhǎng)640nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA ;藍(lán)光波長(zhǎng)440nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA ;紫外光波長(zhǎng)340nm，標(biāo)準(zhǔn)工作電流150mA。
5.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，其特征是所說的鋁基板⑵直徑為120mm，紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED的中心點(diǎn)所圍成的圓周內(nèi)環(huán)直徑為40mm,外環(huán)直徑為80mm。
專利摘要一種紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED補(bǔ)光燈，包括穩(wěn)壓電路(10)、光照控制電路(13)、數(shù)碼管顯示電路(14)、恒流驅(qū)動(dòng)電路(11)和紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED串聯(lián)電路(12)；燈體由上至下包括開關(guān)電源(1)、LED光源控制器(3)、散熱鰭片(5)、殼體(6)、鋁基板(7)和以鋁基板(7)圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列的LED(8)，每顆LED都配有聚光透鏡(9)。本補(bǔ)光燈采用紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成大功率LED作為光源，光照均勻化程度得到提高，空間排列和接線方式得以簡(jiǎn)化；同時(shí)本補(bǔ)光燈使用散熱良好的鋁合金殼體，有效地降低了LED的光衰，并且紅藍(lán)光光通量比(R/B)和紅光遠(yuǎn)紅光光通量比(R/FR)均可精細(xì)調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)光合作用和控制植株形態(tài)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A01G9/20GK202791553SQ2012205201
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者徐一清, 周國(guó)泉 申請(qǐng)人:浙江農(nóng)林大學(xué)