CN202791549U - 红蓝远红紫外四色集成led条式补光灯 - Google Patents
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Abstract
一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，包括稳压电路(10)、光照控制电路(13)、数码管显示电路(14)、恒流驱动电路(11)和红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路(12)；灯体由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热片(6)、壳体(5)、电路板(8)和LED(9)，LED(9)均安装在长条式电路板(8)下侧，呈两行等间距均匀排列。本补光灯采用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源，红蓝远红紫外光光照均匀化程度得到提高，空间排列和接线方式得以简化，空间利用率得到提高；同时本补光灯为长条式结构，能够直接替代常规荧光灯，减轻了改装工作量，并且红蓝光光通量比(R/B)和红光远红光光通量比(R/FR)均可精细调节，从而促进光合作用和控制植株形态，具有结构简单、耗电量低、维护方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适于作室内环境的光合作用照射灯，具体是一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯。
背景技术
CN202253121公开了本申请人的“红蓝远红外紫外四色光LED条式补光灯”专利，是在一块长条式基板上排列有两行LED，第一行LED依红光、远红外光、蓝光、紫外光的次序为一组，每颗LED等间距地至少二组排成一行；第二行LED依蓝光、紫外光、红光、远红外光的次序为一组，每颗LED等间距地至少二组排成一行。第一行与第二行的LED颗数相等，且平行整齐排列。这种结构稳定不变，使用方便、制作成本低。但该灯由于是采用四种单色光LED排列组合而成，导致红光、蓝光、远红光和紫外光在空间混合不够均匀，未能达到自然光照的理想状态。并且该灯的红蓝光光通量比(R/B)不可调节，而不同的植物对R/B的需求差异较大，故该灯只能针对特定种类的植物补光，适用面狭窄。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯。
解决上述技术问题采用的技术方案是：
本用于室内光合作用的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，由电路和硬件两部分组成，电路部分包括稳压电路、光照控制电路、数码管显示电路、恒流驱动电路和红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路；硬件部分由上至下包括开关电源、LED光源控制器、散热片、壳体、电路板和LED。LED均安装在长条式电路板下侧，呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm。散热片分布在电路板另一侧。LED、电路板和散热片卡装在壳体内，一起形成条式补光灯管，灯管一端安有端盖，另一端通过导线连接至LED光源控制器。该LED光源控制器配有5个LED灯管接口，可同时驱动和控制5盏LED条式补光灯管。
所说的开关电源为隔离式直流开关电源，输入电压为100-240V，输出电压为24V，输出电流为0-3.2A。
所说的LED光源控制器包括增强型51单片机主控制芯片、数码管显示面板、按键阵列和定时开关模块。
所说的LED为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8mm，管脚8只。其中红光波长637nm，带宽12nm，发光强度23cd(坎德拉)，标准工作电流10mA；蓝光波长459nm，带宽16nm，发光强度6cd，标准工作电流20mA；远红光波长735nm，带宽20nm，发光强度0.6cd，标准工作电流50mA；紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0.1cd，标准工作电流20mA。
本实用新型的有益效果是：采用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源，保证红蓝远红紫外四种光在LED灯珠内部即均匀照射，与现有采用红蓝远红紫外四种单色光LED组合的补光灯相比，光照均匀化程度得到提高；同时由于本补光灯使用同一种规格的LED，与现有使用红光、蓝光、远红光、紫外光四种规格LED组合的补光灯相比，空间排列和接线方式得以简化，空间利用率得到提高。另外本补光灯的红光与蓝光光通量比(R/B)和红光与远红光光通量比(R/FR)均可精细调节，从而促进光合作用和控制植株形态。并且本灯具为长条式结构，能够直接替代常规荧光灯，减轻了改装工作量，具有结构简单、耗电量低、使用寿命长、维护方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型长条式电路板上LED分布示意图。
图3为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
本实用新型下面结合实施例并参照附图作进一步详述：参见图1，在一壳体5中固定设置一块长条式电路板8，电路板8上方配置散热片6，一开关电源1的输入端使用导线与外部电源连接，开关电源1的输出端通过导线2与LED光源控制器3连接，LED光源控制器3的输出端通过导线4连接到灯头内的LED阵列9。LED阵列9全部固定在长条式电路板8上。如图2所示，LED呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm。LED的红光、蓝光、远红光和紫外光管脚先串联后并联，然后分别接到各自的驱动电路中。选用的LED为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8mm，管脚8只。其中红光波长637nm，带宽12nm，发光强度23cd，标准工作电流10mA；蓝光波长459nm，带宽16nm，发光强度6cd，标准工作电流20mA；远红光波长735nm，带宽20nm，发光强度0.6cd，标准工作电流50mA；紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0.1cd，标准工作电流20mA。
研究表明，植物吸收光谱的最强区域是波长为640-660nm的红光部分和波长为430-450nm的蓝光部分，蓝光有利于植物叶片的生长，红光有利于植物茎杆的生长，波长为720-800nm的远红光有利于增加植株高度，波长为315-400nm的紫外光有利于植物的趋光性和杀灭病菌病毒，减少病害传播，因此选用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源补光是有其科学依据的。合适的红光与蓝光光通量比(R/B)是培育出形态健全的植物的必要条件，因此本补光灯设计成R/B比可精细调节。对草本类26种、木本类7种、大田作物8种和人工气象室20种光合作用曲线分析，其R/B比综合平均为1.84。所以本LED补光灯在标准工作电流下的R/B比设定为1.84左右，具体可视植物栽培种类通过调节红光、蓝光、远红光和紫外光LED的脉冲占空比，以达到调控R/B比、R/FR比以及紫外光强的目的。
参见图3，本补光灯电路采用了低压恒流源。220V交流电经开关电源1后输出24V直流电压，一路接至稳压电路10，另一路接至恒流驱动电路11。24V电压经R1降压，LM7805稳压后输出至光照控制电路13，为单片机IC2提供可靠的工作电压。恒流驱动电路11输出恒定电流至红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路12，同时点亮LED灯珠内的红光、蓝光、远红光和紫外光芯片。IC3、IC4、IC5、IC6为恒流驱动芯片，采用目前应用广泛、廉价且性能比较稳定的PT4115。D1、D2、D3、D4为续流二极管，由于工作在高频脉冲下，故采用肖特基二极管SS110。L1、L2、L3、L4是整流电感，设计为50μH。R2、R3、R4、R5为取样电阻，控制PT4115输出电流大小，一般用以下公式计算：R＝0.1/Iout。由于红光串并联电路额定工作电流为100mA(以8颗串联为1组，10组并联为例，下同)，蓝光串并联电路额定工作电流为200mA，远红光串并联电路额定工作电流为500mA，紫外光串并联电路额定工作电流为200mA，故红光驱动电路中R2取1.00Ω，蓝光驱动电路中R3取0.50Ω，远红光驱动电路中R4取0.20Ω，紫外光驱动电路中R5取0.50Ω。。PT4115的DIM端可外接PWM脉冲或直流电压调光，由于本设计采用PWM技术调节红蓝远红光光照强度，故DIM外接由LED光源控制器3输出的PWM信号，频率设置为1000Hz。
参见图3，本补光灯光照控制电路13采用增强型51单片机实现。24V电压经稳压电路10稳压后输出至光照控制电路13，为单片机IC2提供可靠的5V工作电压。IC1采用三端稳压器LM7805，IC2采用单片机STC89C52RC，内部下载控制程序，以实现红蓝远红紫外光光强调节。单片机的INT0、INT1、T0和T1管脚输出分别接至IC3、IC4、IC5和IC6的DIM端。按键TB1-TB8分别为红光亮度增大键、红光亮度减小键、蓝光亮度增大键、蓝光亮度减小键、远红光亮度增大键、远红光亮度减小键、紫外光亮度增大键和紫外光亮度减小键，接至P1.1-P1.7管脚，可以实现红蓝远红紫外光0-10级范围内的任意亮度调节。C5和R6构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C5可用10μF/25V电解电容，R6用1K精密电阻。C3、C4和CR1构成单片机振荡电路，提供时间基准，C3和C4可用22pF瓷片电容，CR1可用12MHz晶振。
参见图3，本补光灯的数码管显示电路14由四位七段LED共阳数码管IC7和四只PNP型9012三极管组成。通过控制三极管通断来轮流扫描四位数码管实现动态扫描显示。字型码信息由单片机P2口输出，可实时显示红光、蓝光、远红光和紫外光的亮度等级，以方便调节R/B比、R/FR比和紫外光强度。
Claims (4)
1.一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，由电路和硬件两部分组成，电路部分包括稳压电路(10)、光照控制电路(13)、数码管显示电路(14)、恒流驱动电路(11)和红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路(12)；硬件部分由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热片(6)、壳体(5)、电路板(8)和LED(9)，LED(9)均安装在长条式电路板(8)下侧，呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm；散热片(6)分布在电路板(8)另一侧，LED(9)、电路板(8)和散热片(6)卡装在壳体(5)内，一起形成条式补光灯管，灯管一端安有端盖(7)，另一端通过导线连接至LED光源控制器(3)；该LED光源控制器(3)配有5个LED灯管接口，可同时驱动和控制5盏LED条式补光灯管。
2.如权利要求1所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，其特征是所说的开关电源(1)为隔离式直流开关电源，输入电压为100-240V，输出电压为24V，输出电流为0-3.2A。
3.如权利要求1所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，其特征是所说的LED光源控制器(3)包括增强型51单片机主控制芯片、数码管显示面板、按键阵列和定时开关模块。
4.如权利要求1所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，其特征是所说的LED(9)为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8mm，管脚8只。其中红光波长637nm，带宽12nm，发光强度23cd，标准工作电流10mA；蓝光波长459nm，带宽16nm，发光强度6cd，标准工作电流20mA；远红光波长735nm，带宽20nm，发光强度0.6cd，标准工作电流50mA；紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0.1cd，标准工作电流20mA。
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