專利名稱：紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成led條式補(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LED條式補(bǔ)光燈。
背景技術(shù)：
CN202253121公開了本申請(qǐng)人的“紅藍(lán)遠(yuǎn)紅外紫外四色光LED條式補(bǔ)光燈”專利，是在一塊長(zhǎng)條式基板上排列有兩行LED,第一行LED依紅光、遠(yuǎn)紅外光、藍(lán)光、紫外光的次序?yàn)橐唤M，每顆LED等間距地至少二組排成一行；第二行LED依藍(lán)光、紫外光、紅光、遠(yuǎn)紅外光的次序?yàn)橐唤M，每顆LED等間距地至少二組排成一行。第一行與第二行的LED顆數(shù)相等，且平行整齊排列。這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變，使用方便、制作成本低。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LED條式補(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LED條式補(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LED串并聯(lián)電路；硬件部分由上至下包括開關(guān)電源、LED光源控制器、散熱片、殼體、電路板和LED。LED均安裝在長(zhǎng)條式電路板下側(cè)，呈兩行等間距均勻排列，各相鄰LED的中心行間距為I. 5cm,中心列間距為I. 5cm。散熱片分布在電路板另一側(cè)。LED、電路板和散熱片卡裝在殼體內(nèi)，一起形成條式補(bǔ)光燈管，燈管一端安有端蓋，另一端通過導(dǎo)線連接至LED光源控制器。該LED光源控制器配有5個(gè)LED燈管接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)和控制5盞LED條式補(bǔ)光燈管。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LED，半值角7°、直徑8mm，管腳8只。其中紅光波長(zhǎng)637nm，帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度23cd (坎德拉)，標(biāo)準(zhǔn)工作電流IOmA ;藍(lán)光波長(zhǎng)459nm，帶寬16nm,發(fā)光強(qiáng)度6cd,標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm,帶寬20nm,發(fā)光強(qiáng)度0. 6cd,標(biāo)準(zhǔn)工作電流50mA ;紫外光波長(zhǎng)395nm，帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度0. led，標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA。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、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)。并且本燈具為長(zhǎng)條式結(jié)構(gòu)，能夠直接替代常規(guī)熒光燈，減輕了改裝工作量，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)用新型長(zhǎng)條式電路板上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5中固定設(shè)置一塊長(zhǎng)條式電路板8，電路板8上方配置散熱片6，一開關(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9。LED陣列9全部固定在長(zhǎng)條式電路板8上。如圖2所示，LED呈兩行等間距均勻排列，各相鄰LED的中心行間距為I. 5cm,中心列間距為I. 5cm。LED的紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光和紫外光管腳先串聯(lián)后并聯(lián)，然后分別接到各自的驅(qū)動(dòng)電路中。選用的LED為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED，半值角7°、直徑8_，管腳8只。其中紅光波長(zhǎng)637nm，帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度23cd，標(biāo)準(zhǔn)工作電流IOmA ;藍(lán)光波長(zhǎng)459nm，帶寬16nm,發(fā)光強(qiáng)度6cd,標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm,帶寬20nm,發(fā)光強(qiáng)度0. 6cd,標(biāo)準(zhǔn)工作電流50mA ;紫外光波長(zhǎng)395nm，帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度0. led，標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA。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)紅紫外四色集成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LED串并聯(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、IC6S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SSl 10。U、L2、L3、L4是整流電感，設(shè)計(jì)為50 u H0民、&、1 4、1 5為取樣電阻，控制？14115輸出電流大小，一般用以下公式計(jì)算R = 0. 1/1_。由于紅光串并聯(lián)電路額定工作電流為IOOmA(以8顆串聯(lián)為I組，10組并聯(lián)為例，下同)，藍(lán)光串并聯(lián)電路額定工作電流為200mA，遠(yuǎn)紅光串并聯(lián)電路額定工作電流為500mA，紫外光串并聯(lián)電路額定工作電流為200mA，故紅光驅(qū)動(dòng)電路中R2取I. 00 Q，藍(lán)光驅(qū)動(dòng)電路中R3取0. 50 Q，遠(yuǎn)紅光驅(qū)動(dòng)電路中R4取0. 20 Q，紫外光驅(qū)動(dòng)電路中R5取0. 50 Q。。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)遠(yuǎn)紅光光照強(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10UF/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LED條式補(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LED串并聯(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)、散熱片(6)、殼體(5)、電路板(8)和LED (9)，LED (9)均安裝在長(zhǎng)條式電路板(8)下側(cè)，呈兩行等間距均勻排列，各相鄰LED的中心行間距為I. 5cm,中心列間距為I. 5cm ;散熱片(6)分布在電路板⑶另一側(cè)，LED (9)、電路板⑶和散熱片(6)卡裝在殼體(5)內(nèi)，一起形成條式補(bǔ)光燈管，燈管一端安有端蓋(7)，另一端通過導(dǎo)線連接至LED光源控制器(3)；該LED光源控制器(3)配有5個(gè)LED燈管接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)和控制5盞LED條式補(bǔ)光燈管。
2.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED條式補(bǔ)光燈，其特征是所說的開關(guān)電源(I)為隔離式直流開關(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LED條式補(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)模塊。
4.如權(quán)利要求I所述的紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED條式補(bǔ)光燈，其特征是所說的LED(9)為紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED，半值角7°、直徑8mm，管腳8只。其中紅光波長(zhǎng)637nm,帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度23cd，標(biāo)準(zhǔn)工作電流IOmA ;藍(lán)光波長(zhǎng)459nm，帶寬16nm，發(fā)光強(qiáng)度6cd，標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA ;遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)735nm，帶寬20nm，發(fā)光強(qiáng)度0. 6cd，標(biāo)準(zhǔn)工作電流50mA ;紫外光波長(zhǎng)395nm，帶寬12nm，發(fā)光強(qiáng)度0. led，標(biāo)準(zhǔn)工作電流20mA。
專利摘要一種紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED條式補(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LED串并聯(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)、散熱片(6)、殼體(5)、電路板(8)和LED(9)，LED(9)均安裝在長(zhǎng)條式電路板(8)下側(cè)，呈兩行等間距均勻排列。本補(bǔ)光燈采用紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外四色集成LED作為光源，紅藍(lán)遠(yuǎn)紅紫外光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，空間利用率得到提高；同時(shí)本補(bǔ)光燈為長(zhǎng)條式結(jié)構(gòu)，能夠直接替代常規(guī)熒光燈，減輕了改裝工作量，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、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V19/00GK202791549SQ20122052007
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)明者周國(guó)泉, 徐一清 申請(qǐng)人:浙江農(nóng)林大學(xué)