專(zhuān)利名稱(chēng)：一體式紅藍(lán)兩色led組合補(bǔ)光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種適于作室內(nèi)環(huán)境的光合作用照射燈，具體是ー種光源與光照度測(cè)定儀一體式的紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)人在先申請(qǐng)的201220127650. 9“大功率紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈”專(zhuān)利，采用大功率LED組合燈，単位面積使用LED顆數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、散熱效果好。但該燈的紅藍(lán)光光照強(qiáng)度的比例(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(lèi)的植物補(bǔ)光，適用面狹窄。另外該燈本身未配置一體式的光照傳感器，無(wú)法測(cè)得紅光和藍(lán)光的光照強(qiáng)度，如要精確得到R/B的數(shù)據(jù)，則需另外借助其他光照度測(cè)定儀，安裝和使用極為不便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈。解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是本用于室內(nèi)光合作用的一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括變壓器降壓電路、整流濾波電路、恒流驅(qū)動(dòng)電路和兩色LED串聯(lián)電路；硬件部分由上至下包括電源連接線(xiàn)、LED光源控制器、散熱器、殼體、基板和以基板圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列的LED，LED分紅光、藍(lán)光兩色，均安裝在圓形基板的底面，內(nèi)外兩環(huán)的LED中，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中紅光LED與藍(lán)光LED均一一間隔呈等間距的圓周排列。高度可調(diào)、實(shí)時(shí)檢測(cè)紅光與藍(lán)光光照強(qiáng)度的光照傳感器安置在LED燈頭下方。電路部分還增加了光照控制電路、光強(qiáng)檢測(cè)電路和液晶顯示電路。所說(shuō)的紅光LED為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)640nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA的IW大功率LED ;藍(lán)光LED為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)440nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA的IW大功率LED。所說(shuō)的基板直徑為120mm，紅光LED和藍(lán)光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。所說(shuō)的光照傳感器包括紅光光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和藍(lán)光光強(qiáng)檢測(cè)傳感器，采用波長(zhǎng)為400 500nm的藍(lán)光2BU6硅光電池和波長(zhǎng)為600 700nm的紅光2BU6硅光電池作為檢測(cè)元件。本實(shí)用新型的有益效果是本補(bǔ)光燈集光強(qiáng)調(diào)節(jié)和光強(qiáng)檢測(cè)于一體，將分體式改為一體式，攜帯和安裝方便，成本有所降低。根據(jù)紅、藍(lán)光光強(qiáng)分別檢測(cè)的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)R/B比的精細(xì)調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)光合作用和控制植株形態(tài)。在滿(mǎn)足其生長(zhǎng)所需光照前提下，最大程度的提高光能的利用率，具有誤差低、響應(yīng)速度快、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

[0010]圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型圓形基板上紅、藍(lán)光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)ー步詳述參見(jiàn)圖1，在ー殼體4中固定設(shè)置一塊圓形LED基板5,基板5上方配置一散熱器3, — LED光源控制器2與LED6、7及光照傳感器8相連，該控制器內(nèi)部設(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)和液晶顯示模塊，可實(shí)現(xiàn)定吋、日控、周控等功能，井能調(diào)節(jié)LED光強(qiáng)和顯示相關(guān)信息。大功率LED全部固定在圓形LED基板5上，如圖2所示，其中九顆紅光LED6串聯(lián)，九顆藍(lán)光LED7串聯(lián)，然后分別接到各自的驅(qū)動(dòng)電路中。選用的紅光LED6為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)640nm、標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA的IW大功率LED ;選用的藍(lán)光LED7為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)440nm、標(biāo)準(zhǔn)工作電流·300mA的IW大功率LED ;將上述LED以基板圓心為中心，紅藍(lán)間隔均勻排列成內(nèi)外兩環(huán)，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，紅光LED和藍(lán)光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)，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)光燈采用紅光LED和藍(lán)光LED均勻組合而成，并且其R/B可精細(xì)調(diào)節(jié)。對(duì)草本類(lèi)26種、木本類(lèi)7種、大田作物8種和人工氣象室20種光合作用曲線(xiàn)分析，其R/B比綜合平均為I. 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(lèi)通過(guò)調(diào)節(jié)紅光或藍(lán)光LED的脈沖占空比，以達(dá)到調(diào)控R/B比的目的；但要求在照明區(qū)域內(nèi)R/B比盡可能均勻一致。植物的光合作用有兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程即明反應(yīng)和暗反應(yīng)。光合作用的明反應(yīng)是放出氧氣的反應(yīng)，暗反應(yīng)是合成有機(jī)物供植物利用的反應(yīng)，明反應(yīng)需要光才能進(jìn)行，而暗反應(yīng)不需要光，在黑暗環(huán)境中進(jìn)行。紅藍(lán)光的間歇照射可符合植物對(duì)明、暗反應(yīng)的需求，有利于提高光合作用效果。因此本補(bǔ)光燈采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光技術(shù)，使紅藍(lán)光間歇照射輸出，且比例可調(diào)，滿(mǎn)足作物需求。參見(jiàn)圖3，本補(bǔ)光燈電路采用了低壓恒流源，由變壓器降壓電路9、橋式整流濾波電路10、恒流驅(qū)動(dòng)電路11，一起安裝在LED光源控制器2內(nèi)。220V交流電經(jīng)變壓器降壓電路9后進(jìn)入橋式整流濾波電路10，然后提供約27V電壓至恒流驅(qū)動(dòng)電路11，最終輸出至兩色LED串聯(lián)電路12。變壓器為成品電源變壓器，參數(shù)為220V/24V、25W。D1 D4為硅整流ニ極管，采用1N4007。C1是濾波電容，采用電解電容，型號(hào)為1000 μ F/50V。IC1UC2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？了4115。05為為續(xù)流ニ極管，由于工作在高頻脈沖下，故采用肖特基ニ極管SS110。L1. L2是整流電感，設(shè)計(jì)為50 μ H。も、R2為取樣電阻，控制ΡΤ4115輸出電流大小，一般用以下公式計(jì)算R = O. 1/%υτ。由于紅光LED串聯(lián)電路額定工作電流為350mA，藍(lán)光LED串聯(lián)電路額定工作電流為300mA，故紅光LED驅(qū)動(dòng)電路中R1取O. 286 Ω，藍(lán)光LED驅(qū)動(dòng)電路中R2取O. 333 Ω。PT4115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)光LED間歇照射時(shí)間比，故DM外接由LED光源控制器2輸出的PWM信號(hào)，頻率設(shè)置為IOOOHz。參見(jiàn)圖3，本補(bǔ)光燈光照控制電路14采用增強(qiáng)型51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)橋式整流濾波電路10輸出的電壓接至芯片IC3，最終輸出5V電壓至芯片IC4供電。IC3采用三端穩(wěn)壓器7805，1(；采用單片機(jī)STC12C5A60S，內(nèi)部下載控制程序，以實(shí)現(xiàn)間歇照射。單片機(jī)的Pl. 3和Pl. 4管腳輸出分別接至IC1和IC2的DM端。按鍵TB1 TB4分別為紅光亮度增大鍵、紅光亮度減小鍵、藍(lán)光亮度増大鍵和藍(lán)光亮度減小鍵，接至Pl. 5 Pl. 7和Pl. I管腳，可控制輸出信號(hào)的占空比按10%檔位調(diào)節(jié)，以控制紅光LED和藍(lán)光LED間歇照射時(shí)間比。C2和R3構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，在上電時(shí)對(duì)程序復(fù)位，C2可用10yF/25V電解電容，R3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(jiàn)圖3，本補(bǔ)光燈的光強(qiáng)檢測(cè)電路13采用波長(zhǎng)為400 500nm的藍(lán)光2BU6硅光 電池BU1和波長(zhǎng)為600 700nm的紅光2BU6硅光電池BU2作為檢測(cè)元件。檢測(cè)完畢后可將光照傳感器從燈頭下移開(kāi)，不影響植物采光。所用硅光電池開(kāi)路電壓約為2V，短路電流約為O. 2 μ A/lx，為了將短路電流轉(zhuǎn)換成電壓，常配合運(yùn)算放大器使用，本電路中使用4路運(yùn)算放大器LM324。如圖3之Al即為電流一電壓轉(zhuǎn)換電路，因運(yùn)算放大器有虛接地的特性，所以硅光電池兩端的電壓為零，可視為短路。且運(yùn)算放大器的輸入電流幾乎為零，使全部的短路電流經(jīng)R5，使得運(yùn)算放大器的輸出電壓V。= -IshXR50所以可調(diào)整R5之大小為I. 7K，使得輸出電壓為O. 34mV/lx。因工作現(xiàn)場(chǎng)含有AC220V、50Hz之交流成分，故由R6(IOK), C5(IOyF)構(gòu)成低通濾波器，將50Hz的交流成分濾除，使得轉(zhuǎn)換電路之輸出電壓為平均照度之電壓信號(hào)。而A2為ー電壓跟隨器(AV= 1)，作為緩沖器，使輸出信號(hào)平穩(wěn)，最終將模擬信號(hào)接入單片機(jī)Pl. 0，Pl. 2端ロ進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)分波段光強(qiáng)檢測(cè)。參見(jiàn)圖3，本補(bǔ)光燈的液晶顯示電路15采用帶中文字庫(kù)的FYD12864-0402B液晶，這是ー種使用ST920控制器，5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，具有4位/8位并行、2線(xiàn)或3線(xiàn)串行多種接ロ方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)ー級(jí)、ニ級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64。利用該模塊靈活的接ロ方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。該模塊與單片機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，其數(shù)據(jù)接ロ DBO DB7與單片機(jī)P2 ロ相連，數(shù)據(jù)/命令選擇端ロ RS和讀寫(xiě)選擇端ロ R/W分別與P3. 1，P3. 2相連。可調(diào)電阻Rltl與液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端連接，可調(diào)節(jié)對(duì)比度。液晶模塊可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的查詢(xún)，可顯示紅光和藍(lán)光輸出強(qiáng)度百分比以及檢測(cè)到的紅光和藍(lán)光的光照強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.ー種一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括變壓器降壓電路(9)、整流濾波電路(10)、恒流驅(qū)動(dòng)電路(11)和兩色LED串聯(lián)電路(12);硬件部分由上至下包括電源連接線(xiàn)(1)、LED光源控制器(2)、散熱器(3)、殼體(4)、基板(5)和以基板圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列的LED，LED分紅光、藍(lán)光兩色，均安裝在圓形基板的底面，其特征是內(nèi)外兩環(huán)的LED中，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中紅光LED(6)與藍(lán)光LED(7)均一一間隔呈等間距的圓周排列；高度可調(diào)、實(shí)時(shí)檢測(cè)紅光與藍(lán)光光照強(qiáng)度的光照傳感器(8)安置在LED燈頭下方，電路部分還增加了光照控制電路(14)、光強(qiáng)檢測(cè)電路(13)和液晶顯示電路(15) ο
2.如權(quán)利要求I所述的一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，其特征是所說(shuō)的紅光LED(6)為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)640nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流350mA的IW大功率LED ;藍(lán)光LED(7)為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)440nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流300mA的IW大功率LED。
3.如權(quán)利要求I所述的一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，其特征是所說(shuō)的基板(5)直徑為120mm，紅光LED (6)和藍(lán)光LED (7)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。
4.如權(quán)利要求I所述的一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，其特征是所說(shuō)的光照傳感器(8)包括紅光光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和藍(lán)光光強(qiáng)檢測(cè)傳感器，采用波長(zhǎng)為400 500nm的藍(lán)光2BU6硅光電池和波長(zhǎng)為600 700nm的紅光2BU6硅光電池。
專(zhuān)利摘要一種一體式紅藍(lán)兩色LED組合補(bǔ)光燈，包括變壓器降壓電路(9)、整流濾波電路(10)、恒流驅(qū)動(dòng)電路(11)、兩色LED串聯(lián)電路(12)、光照控制電路(14)、光強(qiáng)檢測(cè)電路(13)和液晶顯示電路(15)；燈體由上至下包括電源連接線(xiàn)(1)、LED光源控制器(2)、散熱器(3)、殼體(4)、基板(5)、LED和光照傳感器(8)。LED分紅光、藍(lán)光兩色，均安裝在圓形基板的底面，LED以基板圓心為中心，呈內(nèi)外兩環(huán)排列，內(nèi)環(huán)六顆，外環(huán)十二顆，每環(huán)中紅光LED(6)與藍(lán)光LED(7)均一一間隔呈等間距的圓周排列。光照傳感器(8)安置在LED燈頭下方。本補(bǔ)光燈根據(jù)紅藍(lán)光光強(qiáng)分別檢測(cè)的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)R/B比的精細(xì)調(diào)節(jié)，提高光合作用效果，具有誤差低、精度高、響應(yīng)速度快、成本低、攜帶和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21S2/00GK202660335SQ20122033259
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者周益民, 周?chē)?guó)泉, 徐一清 申請(qǐng)人:浙江農(nóng)林大學(xué)