CN106195783A - 一种植物盆栽的led补光灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物盆栽的LED补光灯，包括LED灯珠、背板和LED驱动电路，所述背板为一自由曲面，LED灯珠封装在背板凹面上；所述LED灯珠包括白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠；白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接LED驱动电路的输出端。本发明白光、蓝光和红光LED的组合可以满足室内小型盆栽对光的需求，另外自由曲面的弧面使得各LED灯珠的发光方向不一致，所发出光线汇聚在受照面且不需要透镜，实现高效且均匀混光的目的；并且通过调节背板的自由曲面形状能够有效提高近距离照射的混色均匀度，在保证出光角度合适的前提下具有更高的出光效率，且结构更为简单，成本更低。

Description

一种植物盆栽的LED补光灯
技术领域
本发明属于LED照明设备技术领域，特别涉及一种植物盆栽的LED补光灯。
背景技术
随着人们生活质量的不断上升，种植于室内小盆栽受到的许多人的青睐。这些室内植物具有净化空气、去除有害物质等用途。但是，由于室内光照强度较低，并不适合于植物的生长，因而需要外加光源进行补光，以满足植物的需求。
传统的补光灯，如高压钠灯或荧光灯，有着发热过大、体积过大等缺点，限制了其在室内植物补光方面的应用。被称作第四代光源的LED是一种固态光源，具有体积小、重量轻、节能环保、长寿命、光谱展宽小等优点，较传统光源具有无法比拟的优势，是替代传统光源进行室内高效补光的理想光源。更为重要的是，LED光源为冷光源，工作时随光辐射出的热较少，可贴近植物叶片表面照射，减少了照射距离，提高了光照效率。另外，LED具有发光波长可选的优点，可以选择合适的发光波段以适应植物的需求，目前常用的是红(660nm)、蓝(460nm)两种光色的LED混合。
目前常用小型室内LED补光灯通常为平板型结构或者仿射灯结构。仿射灯结构的灯具通常在出光面会设置透镜以修饰发光角度，但会导致出光效率的下降；平板型结构通常没有设置透镜，光效较高，但是近距离照射下会有红蓝混色不均匀的情况发生，不利于植物生长。此外，由于LED灯珠的亮度是固定不可调整的，灯具输出的光质与可能与植物的需求不一致，达不到促进植物生长的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种出光效率高、近距离混色均匀性好以及输出光质可调的植物盆栽的LED补光灯。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种植物盆栽的LED补光灯，包括LED灯珠，还包括背板和LED驱动电路，所述背板为一自由曲面，所述LED灯珠封装在背板凹面上；所述LED灯珠包括白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠；所述白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接LED驱动电路的输出端，通过LED驱动电路控制白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠的工作状态。
优选的，所述LED驱动电路包括恒压电源、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号发生器和PWM驱动模块；所述恒压电源分别连接PWM信号发生器和PWM驱动模块，为PWM信号发生器和PWM驱动模块供电；所述PWM信号发生器连接PWM驱动模块的控制端，为PWM驱动模块提供PWM信号；所述白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接在PWM驱动模块的输出端，通过PWM驱动模块控制白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠的工作状态。
更进一步的，所述PWM驱动模块为DD313芯片，所述PWM信号发生器为三路PWM信号发生器；DD313芯片的电源端连接恒压电源，三路PWM信号发生器的三个PWM信号输出端分别对应连接DD313芯片的使能端ENR、ENG和ENB；DD313芯片的外挂电阻端REXTB、REXTG和REXTR分别对应连接外挂电阻REXTB、REXTW和REXTR；蓝光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间，白光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间，红光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
优选的，当蓝光LED灯珠为多个时，各蓝光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间；当白光LED灯珠为多个时，各白光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间；当红光LED灯珠为多个时，各红光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
优选的，所述LED灯珠包括一个白光LED灯珠、多个蓝光LED灯珠和多个红光LED灯珠，其中蓝光LED灯珠和红光LED灯珠在背板凹面上排列成一个圆或矩形，白光LED灯珠位于该圆或矩形中心处，蓝光LED灯珠和红光LED灯珠呈间隔均匀排列。
更进一步的，所述蓝光LED灯珠和红光LED灯珠均为3个。
优选的，背板凹面上设置有金属电路层，LED灯珠通过金线连接金属电路层，通过金属电路连接LED驱动电路；所述金属电路层设置在两层绝缘层之间。
优选的，所述白光LED灯珠由蓝光LED芯片与掺有荧光粉的环氧树脂封装胶或掺有荧光粉的硅胶组成；蓝光LED灯珠由蓝光LED芯片与透明环氧树脂封装胶或透明硅胶组成；红光LED灯珠由红光LED芯片与透明环氧树脂封装胶或透明硅胶组成。
优选的，所述背板凸面上设置有太阳花形或圆柱形的散热器，LED灯珠通过COB封装技术封装在背板凹面。
优选的，所述自由曲面为球面，其中球面的球半径为10～50厘米。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明LED补光灯包括背板以及设置在背板上的LED灯珠，其中LED灯珠包括白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠，白光、蓝光和红光LED的组合可以满足室内小型盆栽对光的需求，促进植物生长。另外本发明背板为一自由曲面，LED灯珠设置在自由曲面的凹面上，由于自由曲面的弧面使得各LED灯珠的发光方向不一致，所发出光线汇聚在受照面且不需要透镜，能够实现高效且均匀混光的目的；并且通过调节背板的自由曲面形状能够有效提高近距离照射的混色均匀度，相较于传统的采用透镜的二次光学设计方法，在保证出光角度合适的前提下具有更高的出光效率，且结构更为简单，成本更低。
(2)本发明白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠连接LED驱动电路，能够通过LED驱动电路控制各光色LED灯珠的工作状态，从而调整出更适合植物生长需求的混合光质。在本发明中LED驱动电路包括恒压电源、PWM信号发生器和PWM驱动模块，该LED驱动电路中PWM信号发生器输出三路PWM信号至PWM驱动模块，通过PWM驱动模块三个输出端能够针对三色的LED灯珠进行单独控制，并且通过各路PWM信号占空比的调整能够实现各色LED灯珠亮灭时间的调整，因此本发明能够更加容易的调整出适合植物生长需求的混合光质。
(3)本发明LED灯珠采用COB封装技术封装在背板凹面上，能大大缩短散热通道，提高光源的散热能力，从而延长LED的使用寿命，达到环保的目的，另外LED补光灯在背板凸面上设置有太阳花形或圆柱形的散热器，以保证灯具的散热效率，进一步延长灯具寿命。
(4)本发明LED灯珠金属电路层设置在两层绝缘层之间，能够防止漏电，保证安全。
附图说明
图1是本发明LED补光灯的立体图。
图2是本发明LED补光灯中轴线剖面出光图。
图3是本发明LED补光灯中LED驱动电路结构框图。
图4是本发明LED补光灯中PWM驱动模块电路原理图。
图5是本发明LED补光灯中散热器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例公开了一种植物盆栽的LED补光灯，如图1所示，包括LED灯珠、背板1和LED驱动电路，所述背板1为一自由曲面，LED灯珠封装在背板1凹面上；LED灯珠包括白光LED灯珠41、蓝光LED灯珠42和红光LED灯珠43；白光LED灯珠41、蓝光LED灯珠42和红光LED灯珠43分别连接LED驱动电路的输出端。
本实施例中背板上白光、蓝光和红光LED的组合可以满足室内小型盆栽对光的需求，促进植物生长。各LED灯珠设置在自由曲面的凹面上，如图2所示，由于自由曲面的弧面使得各LED灯珠的发光方向不一致，所发出光线汇聚在受照面且不需要透镜，实现高效且均匀混光的目的。并且本实施中通过调节背板的自由曲面形状能够有效提高近距离照射的混色均匀度，在保证出光角度合适的前提下具有更高的出光效率，且结构更为简单，成本更低。
本实施例中自由曲面可为一球面，其中球面的球半径为10～50厘米。
如图3所示，本实施例LED驱动电路包括恒压电源、PWM信号发生器和PWM驱动模块；恒压电源分别连接PWM信号发生器和PWM驱动模块，为PWM信号发生器和PWM驱动模块供电；PWM信号发生器连接PWM驱动模块的控制端，为PWM驱动模块提供PWM信号；白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接在PWM驱动模块的输出端，通过PWM驱动模块控制白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠的工作状态。
在本实施例中，PWM信号发生器为三路PWM信号发生器；PWM驱动模块为DD313芯片，采用的是恒流驱动方式。DD313是专为大功率LED应用所设计的恒流驱动芯片。内建三个恒流输出通道(6，11，13脚)，可透过三个外挂电阻REXT分别设定输出电流值，对于1W的LED芯片通常设定为350mA。并特别设计三个使能端(3，4，5脚)，可个别独立控制三输出通道的开关时间，切换频率最高达一兆赫(1MHz)。电流输出反应极快。芯片内建过热断电及过电流保护功能，使应用系统可靠性更为提升。
如图4所示，本实施例中，DD313芯片的电源端连接恒压电源，三路PWM信号发生器的三个PWM信号输出端分别对应连接DD313芯片的使能端ENB、ENG和ENR；DD313芯片的外挂电阻端REXTB、REXTG和REXTR分别对应连接外挂电阻REXTB、REXTW和REXTR；蓝光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间，白光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间，红光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
本实施例中，PWM信号发生器发出的三路PWM信号分别对应输入至DD313芯片的使能端ENR、ENG和ENB。
当DD313芯片使能端ENB接收到的是高电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTB工作，此时该端连接的蓝光LED灯珠点亮，当DD313芯片使能端ENB接收到的低电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTB截止，此时该端连接的蓝光LED灯珠熄灭，通过调整输入使能端ENB的PWM信号的占空比可以控制蓝光LED的亮灭时间。
当DD313芯片使能端ENG接收到的是高电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTG工作，此时该端连接的白光LED灯珠点亮，当DD313芯片使能端ENG接收到的低电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTG截止，此时该端连接的白光LED灯珠熄灭，通过调整输入使能端ENG的PWM信号的占空比可以控制白光LED的亮灭时间。
当DD313芯片使能端ENR接收到的是高电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTR工作，此时该端连接的红光LED灯珠点亮，当DD313芯片使能端ENR接收到的低电平信号时，DD313芯片的恒流输出端OUTR截止，此时该端连接的红光LED灯珠熄灭，通过调整输入使能端ENR的PWM信号的占空比可以控制红光LED的亮灭时间。
可见，本实施例通过PWM驱动模块三个输出端能够针对三色的LED灯珠进行单独控制，并且通过各路PWM信号占空比的调整能够实现各色LED灯珠亮灭时间的调整，因此本实施例能够更加容易的调整出适合植物生长需求的混合光质。
如图4中所示，当蓝光LED灯珠为多个时，各蓝光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间；当白光LED灯珠为多个时，各白光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间；当红光LED灯珠为多个时，各红光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
LED灯珠可以包括一个白光LED灯珠、多个蓝光LED灯珠和多个红光LED灯珠，在本实施例中蓝光LED灯珠和红光LED灯珠均为3个，其中3个蓝光LED灯珠和3个红光LED灯珠在背板凹面上排列成一个圆或矩形，白光LED灯珠位于该圆或矩形中心处，蓝光LED灯珠和红光LED灯珠呈间隔均匀排列。
如图1所示，本实施例中白光LED灯珠41由蓝光LED芯片21与掺有荧光粉的环氧树脂封装胶32或掺有荧光粉的硅胶组成，即在蓝光LED芯片21外部用掺有荧光粉的环氧树脂封装胶32或掺有荧光粉的硅胶即可得到白光LED灯珠；蓝光LED灯珠42由蓝光LED芯片21与透明环氧树脂封装胶31或透明硅胶组成，即在蓝光LED芯片21外部用透明环氧树脂封装胶31或透明硅胶即可得到蓝光LED灯珠；红光LED灯珠43由红光LED芯片22与透明环氧树脂封装胶31或透明硅胶组成，即在红光LED芯片22外部用透明环氧树脂封装胶31或透明硅胶即可得到红光LED灯珠。
本实施例中背板凹面上设置有金属电路层，LED灯珠通过金线连接金属电路层，通过金属电路连接LED驱动电路；金属电路层设置在两层绝缘层之间，能够防止漏电，保证安全。
本实施例中LED灯珠通过COB封装技术封装在背板凹面，采用COB封装技术封装在背板凹面上，能大大缩短散热通道，提高光源的散热能力，从而延长LED的使用寿命，达到环保的目的。另外如图5中所示，背板1凸面上设置有太阳花形或圆柱形的散热器11，以保证灯具的散热效率，进一步延长灯具寿命。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物盆栽的LED补光灯，包括LED灯珠，其特征在于，还包括背板和LED驱动电路，所述背板为一自由曲面，所述LED灯珠封装在背板凹面上；所述LED灯珠包括白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠；所述白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接LED驱动电路的输出端，通过LED驱动电路控制白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠的工作状态。
2.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述LED驱动电路包括恒压电源、PWM信号发生器和PWM驱动模块；所述恒压电源分别连接PWM信号发生器和PWM驱动模块，为PWM信号发生器和PWM驱动模块供电；所述PWM信号发生器连接PWM驱动模块的控制端，为PWM驱动模块提供PWM信号；所述白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠分别连接在PWM驱动模块的输出端，通过PWM驱动模块控制白光LED灯珠、蓝光LED灯珠和红光LED灯珠的工作状态。
3.根据权利要求2所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述PWM驱动模块为DD313芯片，所述PWM信号发生器为三路PWM信号发生器；DD313芯片的电源端连接恒压电源，三路PWM信号发生器的三个PWM信号输出端分别对应连接DD313芯片的使能端ENR、ENG和ENB；DD313芯片的外挂电阻端REXTB、REXTG和REXTR分别对应连接外挂电阻REXTB、REXTW和REXTR；蓝光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间，白光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间，红光LED灯珠连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
4.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，当蓝光LED灯珠为多个时，各蓝光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTB和恒压电源之间；当白光LED灯珠为多个时，各白光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTG和恒压电源之间；当红光LED灯珠为多个时，各红光LED灯珠串联后连接在DD313芯片的恒流输出端OUTR和恒压电源之间。
5.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述LED灯珠包括一个白光LED灯珠、多个蓝光LED灯珠和多个红光LED灯珠，其中蓝光LED灯珠和红光LED灯珠在背板凹面上排列成一个圆或矩形，白光LED灯珠位于该圆或矩形中心处，蓝光LED灯珠和红光LED灯珠呈间隔均匀排列。
6.根据权利要求5所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述蓝光LED灯珠和红光LED灯珠均为3个。
7.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，背板凹面上设置有金属电路层，LED灯珠通过金线连接金属电路层，通过金属电路连接LED驱动电路；所述金属电路层设置在两层绝缘层之间。
8.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述白光LED灯珠由蓝光LED芯片与掺有荧光粉的环氧树脂封装胶或掺有荧光粉的硅胶组成；蓝光LED灯珠由蓝光LED芯片与透明环氧树脂封装胶或透明硅胶组成；红光LED灯珠由红光LED芯片与透明环氧树脂封装胶或透明硅胶组成。
9.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述背板凸面上设置有太阳花形或圆柱形的散热器，LED灯珠通过COB封装技术封装在背板凹面。
10.根据权利要求1所述的植物盆栽的LED补光灯，其特征在于，所述自由曲面为球面，其中球面的球半径为10～50厘米。
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