專利名稱：多功能大功率led組合燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的照明補(bǔ)光裝置，具體是適于作室內(nèi)環(huán)境的育苗、補(bǔ)光、控制成花、殺菌、誘蟲等用途的大功率LED組合燈。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了高亮度紅光、藍(lán)光、黃光、遠(yuǎn)紅光、紫外光等LED的發(fā)展。由于LED具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)能性、光譜可調(diào)性、良好的點(diǎn)光源性、冷光性以及良好的防潮性等，使其作為農(nóng)業(yè)用燈而被看好。以LED作光源的植物育苗燈、補(bǔ)光燈、誘蟲 燈的有關(guān)報(bào)道已不鮮見，各有其應(yīng)用價(jià)值，但應(yīng)用的側(cè)重面和效果各不相同。CN201526820公告了“一種LED育苗補(bǔ)光燈”專利技術(shù)，采用大功率LED替代傳統(tǒng)熒光燈，達(dá)到了節(jié)能、散熱良好、橫截面積小、波長(zhǎng)適宜的技術(shù)效果。但該技術(shù)只用一顆單色大功率LED，光照面積有限，且植物光合作用需要紅光和藍(lán)光，單色補(bǔ)光對(duì)植物正常生長(zhǎng)效果不佳。CN201475731公告了“LED植物照明燈”，以綠光LED和藍(lán)光LED 二種單色光為主光，以紅、黃、綠、藍(lán)、紫五種色光為輔助光，沒有遠(yuǎn)紅光LED和紫外光LED的參與。紫外光可殺滅病菌病毒，減少病害傳播。遠(yuǎn)紅光除了有利于定向控制植株高度外，在暗期之初給予短暫照射可使光敏素Pfr轉(zhuǎn)換成光敏素Pr從而抑制植株成花，這一抑制可被隨后的紅光照射而解除。在植株暗期內(nèi)，通過照射遠(yuǎn)紅光或紅光，可抑制或促進(jìn)植株成花。因此，缺少遠(yuǎn)紅光和紫外光LED的參與，植株控制的效果有所缺損。另外，植物光合作用分為明、暗反應(yīng)，間歇照射更有利于促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。CN102182965公告了 “四色光LED組合補(bǔ)光燈”專利技術(shù)，設(shè)計(jì)出了一種紅光與藍(lán)光光通量之比(R/B)與紅光與遠(yuǎn)紅光光通量之比(R/FR)均勻分布，兼顧紫外光照射量的四色LED組合補(bǔ)光燈。四色組合補(bǔ)光，對(duì)植物莖葉生長(zhǎng)、定向控制植株高度、減少病蟲害傳播和增強(qiáng)植物趨光性有利。但該方案采用的是一般LED，單位面積使用的管數(shù)多，線路密集，故障率高，且配光時(shí)需要針對(duì)LED —一對(duì)應(yīng)。其次，一般LED方陣散發(fā)的熱量分布在整個(gè)發(fā)光面內(nèi)，因此對(duì)其散熱方面的改善措施難以實(shí)施。最后，紅光和遠(yuǎn)紅光不是單獨(dú)控制的，不能誘導(dǎo)或抑制植株成花。CN202085621公告了 “廣譜性三色LED組合誘蟲燈”專利技術(shù)，采用黃光、藍(lán)光、紫外光LED組合，具有通配性、低光衰、長(zhǎng)壽命、誘蟲效果顯著等特點(diǎn)。但該技術(shù)功能單一，只有誘蟲功能而無補(bǔ)光的功效。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既可以作為密閉式植物苗工廠的育苗燈，又可以作為溫室的植物光合作用補(bǔ)光燈，還可以誘導(dǎo)或抑制植物成花，并兼有殺菌、誘蟲之功能的多功能大功率LED組合燈。解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是本多功能大功率LED組合燈，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；硬件部分由上至下包括電源連接線、LED光源控制器、散熱器、線路盒、殼體、基板和LED，LED分紅、藍(lán)、遠(yuǎn)紅、紫外、黃五種色光，均安裝在圓形基板的底面，LED以基板圓心為中心，由內(nèi)而外呈四環(huán)排列，每環(huán)安裝的LED顆數(shù)分別為四顆、八顆、十六顆、二十四顆，其中紅光LED和藍(lán)光LED分別為十八顆，遠(yuǎn)紅光LED和紫外光LED分別為六顆，黃光LED為四顆。內(nèi)環(huán)由紅光LED和藍(lán)光LED —一間隔等間距圓周排列；第二環(huán)由藍(lán)光LED、紫外光LED、紅光LED和遠(yuǎn)紅光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；第三環(huán)由藍(lán)、紅、藍(lán)、遠(yuǎn)紅、紅、藍(lán)、紅和紫外光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，十六顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；外環(huán)由紅、藍(lán)、紅、藍(lán)、紫外、黃、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、遠(yuǎn)紅和黃光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，二十四顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；電路部分還有間歇照射控制電路、恒流驅(qū)動(dòng)電路和五色LED串聯(lián)電路；整個(gè)電路的連接關(guān)系是220V市電經(jīng)變壓器T1降壓后，其輸出端接整流濾波電路的輸入端，經(jīng)整流濾波后提供20V電壓輸出至間歇照射控制電路和恒流驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)恒流芯片IC1 1(5驅(qū)動(dòng)后輸出電流至五色LED串聯(lián)電路，供五色LED發(fā)光。所說的紅光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Iff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 ;遠(yuǎn)紅光LED為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)735nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA的
O.5W大功率LED ;紫外光LED為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)340nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流150mA的O. 5W大功率LED ;黃光LED為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)590nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流250mA的O. 5W大功率LED。所說的基板直徑為150mm，由內(nèi)而外四環(huán)LED中心點(diǎn)連接成的圓周直徑分別為40mm、70mm、100mm、130mmo本發(fā)明的有益效果是該多功能大功率LED組合燈光照強(qiáng)度高，光照覆蓋面積廣，多色組合補(bǔ)光，有利于促進(jìn)植株莖葉生長(zhǎng)、定向控制植株高度、增強(qiáng)植株趨光性、誘導(dǎo)或抑制植株成花、減少病蟲害傳播，紅藍(lán)光間歇照射符合植物對(duì)明、暗反應(yīng)的需求，提高光合作用效果。照射面的單位面積內(nèi)使用LED顆數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、散熱效果好。在LED光源控制器中設(shè)置的光控開關(guān)，使補(bǔ)光燈在植物需要補(bǔ)光時(shí)照射，其余時(shí)間關(guān)閉，以降耗節(jié)倉(cāng)泛。
圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的圓形基板上五色光LED分布不意圖。圖3為本發(fā)明電路原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖作進(jìn)一步詳述參見圖1，殼體5下方設(shè)置一塊圓形基板11，基板11上方配有線路盒4和散熱器3，LED光源控制器2內(nèi)部設(shè)置光控開關(guān)并與LED6、7、8、9、10相連，對(duì)LED實(shí)現(xiàn)定時(shí)、日控或周控，該LED光源控制器2輸出兩路占空比可調(diào)的PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，該信號(hào)接入紅光和藍(lán)光驅(qū)動(dòng)電流芯片中，調(diào)節(jié)紅藍(lán)光LED間歇照射時(shí)間比。LED光源控制器2面板設(shè)置五路獨(dú)立開關(guān)，分別控制五色LED亮滅，同時(shí)設(shè)有紅光LED和藍(lán)光LED間歇照射控制旋鈕，分為25 %、50 %、75 %三檔，可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)占空比，以控制LED亮滅周期。大功率LED全部固定在圓形LED基板11上，其中十八顆Iff紅光LED8和十八顆IW藍(lán)光LED6各自串聯(lián)，六顆O. 5W遠(yuǎn)紅光LED7和六顆O. 5W紫外光LED9各自串聯(lián)，四顆O. 5W黃光LEDlO串聯(lián)，然后分別接到各自的驅(qū)動(dòng)電路中。如圖2所示，將上述的LED以基板11圓心為中心，由內(nèi)而外呈四環(huán)排列，每環(huán)安裝的LED顆數(shù)分別為四顆、八顆、十六顆、二十四顆；內(nèi)環(huán)由紅光LED8與藍(lán)光LED6 —一間隔呈等間距的圓周排列，第二環(huán)由藍(lán)光LED6、紫外光LED9、紅光LED8和遠(yuǎn)紅光LED7按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；第三環(huán)由藍(lán)光LED6、紅光LED8、藍(lán)光LED6、遠(yuǎn)紅光LED7、紅光LED8、藍(lán)光LED6、紅光LED8和紫外光LED9按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，十六顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；外環(huán)由紅光LED8、藍(lán)光LED6、紅光LED8、藍(lán)光LED6、紫外光LED9、黃光LED10、藍(lán)光LED6、紅光LED8、藍(lán)光LED6、紅光LED8、遠(yuǎn)紅光LED7和黃光LEDlO按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，二十四顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列。每環(huán)LED的中心點(diǎn)連線圍成的圓的直徑分別為40mm、70mm、100mm、130mm。研究表明，植物光合作用吸收光譜的最強(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)紅光有利于定向控制植株高度，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，因此選用紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光LED組合的補(bǔ)光是有其科學(xué)依據(jù)的。植物中存在著光敏素Pr型和光敏素Pfr型，花的誘導(dǎo)首先依賴于Pfr存在的反應(yīng)，完成這一反應(yīng)要求較高的Pfr水平。因而在暗期的初期短暫照射遠(yuǎn)紅光，Pfr則轉(zhuǎn)變?yōu)镻r而抑制植株成花。若再短暫照射紅光，重新建立高的Pfr水平，遠(yuǎn)紅光的作用得以消除，則誘導(dǎo)植株成花。植物的光合作用有兩個(gè)反應(yīng)過程即明反應(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。300-460nm是一般昆蟲的敏感區(qū)，但不是所有昆蟲都對(duì)此敏感。有復(fù)眼的昆蟲例如果蠅對(duì)紫外光不敏感，而對(duì)560nm的黃綠光最敏感。鞘翅目害蟲則對(duì)藍(lán)光最敏感。昆蟲敏感的光可概括為橙、黃、綠、藍(lán)、紫和紫外光。橙、黃、綠的波長(zhǎng)范圍為492-622nm。經(jīng)濟(jì)實(shí)用起見，將橙、黃、綠折衷僅取590nm黃光，紫和紫外光取340nm的紫外光。590nm黃光、440nm藍(lán)光和340nm紫外光組合在一起，可較廣泛地引誘多種害蟲。參見圖3，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路采用了低壓恒流源，變壓器降壓電路12、橋式整流濾波電路13、恒流驅(qū)動(dòng)電路15，一起安裝在線路盒4內(nèi)。整個(gè)電路的連接關(guān)系是220V市電經(jīng)變壓器T1降壓后，其輸出端接整流濾波電路13的輸入端，經(jīng)整流濾波后提供約20V電壓輸出至間歇照射控制電路14和恒流驅(qū)動(dòng)電路15，經(jīng)恒流芯片IC1 IC5驅(qū)動(dòng)后輸出電流至五色LED串聯(lián)電路16，供五色LED發(fā)光。變壓器為成品電源變壓器，參數(shù)為220V/12V、50W。 D1 D4為硅整流二極管，采用1N4007。C1是濾波電容，采用電解電容，型號(hào)為220 μ F/25V。SB2 SB6為手動(dòng)開關(guān)，可分別控制五種LED的亮滅。IC1 IC5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ΡΤ4115。D5 D9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ssllO。L1 L5是整流電感，設(shè)計(jì)為50 μ H。R1-R5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/IQUT。由于紅光LED、藍(lán)光LED、遠(yuǎn)紅光LED、紫外光LED、黃光LED串聯(lián)電路額定工作電流分別為350mA、300mA、200mA、150mA、250mA，故 R1 = 0. 286 Ω ,R2 = 0. 333 Ω ,R3 = O. 500 Ω ,R4 = O. 667 Ω ,R5 = O. 400 Ω。ΡΤ4115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500Hz。參見圖3，本發(fā)明的間歇照射控制電路14采用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)橋式整流濾波電路13輸出的電壓接至芯片IC7，最終輸出5V電壓至芯片IC6供電。IC7采用三端穩(wěn)壓器7805，1(6采用單片機(jī)8902051，內(nèi)部下載控制程序，以實(shí)現(xiàn)間歇照射。單片機(jī)的Pl. O和Pl. 2管腳輸出分別接至IC1和IC2的DM端。檔位開關(guān)TB1和TB2分別接Pl. 7 P3. 7管腳，可控制輸出信號(hào)的占空比為25%、50%、75%三檔，以調(diào)節(jié)紅光LED和藍(lán)光LED間歇照射時(shí)間t匕。C2和R6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，R6用IK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。所說的LED光源控制器上設(shè)有五路開關(guān)，可分別控制紅光LED、藍(lán)光LED、遠(yuǎn)紅光LED、紫外光LED和黃光LED的亮滅，同時(shí)設(shè)有紅光LED和藍(lán)光LED的間歇照射控制旋鈕，分為25%、50%、75%三檔，可調(diào)節(jié)輸出信號(hào)占空比，以控制LED亮滅周期。 本多功能大功率LED組合燈作為密閉式植物苗工廠的育苗燈時(shí)，可點(diǎn)亮紅光LED和藍(lán)光LED，關(guān)閉其他三色LED，同時(shí)調(diào)節(jié)間歇照射控制旋鈕至合適的比例。在組合燈正下方30-50cm照射面上，R/B的比值調(diào)節(jié)范圍為3 : I至10 : 1，以滿足不同植物苗生長(zhǎng)的需要。本多功能大功率LED組合燈作為溫室的植物光合作用補(bǔ)光燈時(shí)，可點(diǎn)亮紅光LED、藍(lán)光LED、遠(yuǎn)紅光LED，關(guān)閉紫外光LED和黃光LED，同時(shí)調(diào)節(jié)間歇照射控制旋鈕至合適的比例。在組合燈正下方30-50cm照射面上，R/B的比值調(diào)節(jié)范圍為3 I至10 1，R/FR的比值調(diào)節(jié)范圍為5 I至20 1，以滿足不同植物生長(zhǎng)補(bǔ)光的需要。本多功能大功率LED組合燈作為殺菌燈時(shí)，在植株正上方30-50cm高度處點(diǎn)亮紫外光LED，關(guān)閉其他四色LED，即可殺滅病菌病毒，減少病蟲害傳播。本多功能大功率LED組合燈作為誘導(dǎo)和抑制成花調(diào)控?zé)魰r(shí)，在晚上于植株正上方30-50cm高度處點(diǎn)亮紅光LED，關(guān)閉其他四色LED，持續(xù)10至15分鐘，即可誘導(dǎo)植株成花；點(diǎn)亮遠(yuǎn)紅光LED，關(guān)閉其他四色LED，持續(xù)10至15分鐘，即可抑制植株成花。本多功能大功率LED組合燈作為誘蟲燈時(shí)，可點(diǎn)亮藍(lán)光LED、紫外光LED和黃光LED，關(guān)閉其他兩色LED，并在組合燈周邊開啟高壓擊蟲網(wǎng)或增加長(zhǎng)效透明膠粘膜，以更廣泛地誘殺多種害蟲。
權(quán)利要求
1.一種多功能大功率LED組合燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括變壓器降壓電路(12)，整流濾波電路(13);硬件部分由上至下包括電源連接線(I)、LED光源控制器(2)、散熱器(3)、線路盒(4)、殼體(5)、基板(11)和LED，LED分紅、藍(lán)、遠(yuǎn)紅、紫夕卜、黃五種色光，均安裝在圓形基板(11)的底面，其特征是LED以基板圓心為中心，由內(nèi)而外呈四環(huán)排列，每環(huán)安裝的LED顆數(shù)分別為四顆、八顆、十六顆、二十四顆，其中紅光LED(S)和藍(lán)光LED(6)分別為十八顆，遠(yuǎn)紅光LED(7)和紫外光LED(9)分別為六顆，黃光LED(10)為四顆。內(nèi)環(huán)由紅光LED和藍(lán)光LED —一間隔等間距圓周排列；第二環(huán)由藍(lán)光LED、紫外光LED、紅光LED和遠(yuǎn)紅光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；第三環(huán)由藍(lán)、紅、藍(lán)、遠(yuǎn)紅、紅、藍(lán)、紅和紫外光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，十六顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；外環(huán)由紅、藍(lán)、紅、藍(lán)、紫外、黃、藍(lán)、紅、藍(lán)、紅、遠(yuǎn)紅和黃光LED按逆時(shí)針順序?yàn)橐唤M，二十四顆LED共兩組，每顆LED等間距呈圓周排列；電路部分還有間歇照射控制電路(14)、恒流驅(qū)動(dòng)電路(15)和五色LED串聯(lián)電路(16);整個(gè)電路的連接關(guān)系是220V市電經(jīng)變壓器T1降壓后，其輸出端接整流濾波電路(13)的輸入端，經(jīng)整流濾波后提供20V電壓輸出至間歇照射控制電路(14)和恒流驅(qū)動(dòng)電路(15)，經(jīng)恒流芯片IC1 IC5驅(qū)動(dòng)后輸出電流至五色LED串聯(lián)電路(16)，供五色LED發(fā)光。
2.如權(quán)利要求I所述的多功能大功率LED組合燈，其特征是所說的紅光LED(8)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 (6)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 ;遠(yuǎn)紅光LED (7)為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)735nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流200mA的0. 5W大功率LED ;紫外光LED (9)為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)340nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流150mA的0. 5W大功率LED ；黃光LED(IO)為發(fā)光角120°、直徑8mm、波長(zhǎng)590nm和標(biāo)準(zhǔn)工作電流250mA的0.5W大功率LED。
3.如權(quán)利要求I所述的多功能大功率LED組合燈，其特征是所說的基板(11)直徑為.150mm,由內(nèi)而外四環(huán)LED中心點(diǎn)連接成的圓周直徑分別為40mm、70mm、100mm、130mm。
全文摘要
一種多功能大功率LED組合燈，由電路和硬件兩部分組成，電路部分包括變壓器降壓電路(12)、整流濾波電路(13)，硬件部分由上至下包括電源連接線(1)、LED光源控制器(2)、散熱器(3)、線路盒(4)、殼體(5)、基板(11)和LED，LED分紅、藍(lán)、遠(yuǎn)紅、紫外、黃五種色光，以基板圓心為中心，由內(nèi)而外呈四環(huán)排列，每環(huán)安裝的LED顆數(shù)分別為四、八、十六、二十四顆，科學(xué)搭配不同色光，一一間隔等間距呈圓周排列。本組合燈用于室內(nèi)植物的照明補(bǔ)光，具有光照強(qiáng)度高、照射面廣、有利于作物莖葉生長(zhǎng)、定向控制植株高度、誘導(dǎo)或抑制植株成花及減少病蟲害傳播等功能，并能按需控制光照的亮滅與強(qiáng)度的大小，節(jié)能且符合作物光合作用的需求。
文檔編號(hào)A01G9/20GK102635797SQ20121009170
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者周國(guó)泉, 徐一清 申請(qǐng)人:浙江農(nóng)林大學(xué)