CN107889308B

CN107889308B - Led光源的应用方法及装置

Info

Publication number: CN107889308B
Application number: CN201711067124.1A
Authority: CN
Inventors: 刘立莉; 宋昌斌; 王军喜; 杨华; 谢海忠; 梁萌
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: CN107889308A

Abstract

本发明提供了一种LED光源的应用方法，包括步骤：根据应用环境，预设一第一LED光源系统，其包括第一驱动电路和多路第一光源，各第一光源包括不同的第一光波长；将第一LED光源系统放置于应用环境中，筛选第一光波长，确定筛选后光波长组及其中的各筛选后光波长的强度比例；以及构建一第二LED光源系统，其中，第二LED光源系统包括一第二驱动电路和一路第二光源，第二光源包括各筛选后光波长按照强度比例合成的一路混合波长光源。同时，本发明还提供了一种对应装置。通过预设第一LED光源系统，获取满足预定标准的光波长，从而完成修正，得到第二LED光源系统，能够使得第二LED光源系统更符合应用环境。

Description

LED光源的应用方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体照明技术应用领域，尤其涉及一种LED光源的应用方法及装置。

背景技术

农业因为受生物自身的生长繁育规律和自然条件的制约，具有较强的季节性和地域性。个别不懂科技知识的农业从业者为了提高农产品的产量、增加土地产出率，使用生长激素对植物、动物进行催熟，而食用这些具有激素残留的农产品会极大地影响人类健康。因此为了人类和生态环境的可持续发展，我们需要树立科学观念，建立真正科学的、健康的现代农业生产方式，如利用LED光源对动植物进行人工补光就是一种天然、有效的科学发展方式。

研究表明，不同种类的植物和动物在亿万年的进化过程中，都基于生长环境特点而形成了独特的视觉生理结构，如鱼类通过视网膜与松果体的光感受器接收光信号，以同步感知并适应自然栖息地的光环境。所以基于动植物在自然环境条件下的光照特点，即不同品种的生物所需的光波长、光强及光周期均存在较大差异。即便对于同一种动物或植物，它在不同的生长阶段所需的光照喜好也不同。我们可以利用LED人工光照，对农产品在人工养殖条件下实现光环境因子优化和合理干预调控，以期为社会提供更高品质的绿色食品。

LED人工光源在现代农业中已具有一定的应用规模，但在驱动形式上有两种方式：其中一部分LED人工光源是传统的驱动方式配合人工操作，此方式的人力成本较高；另一部分LED人工光源因考虑到自动化调制而多采用PWM调制的形式，但因在灯具实验阶段因光参数较多，导致初期成本较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种LED光源的应用方法及装置，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种LED光源的应用方法，包括步骤：

根据应用环境，预设一第一LED光源系统，其中，该第一LED光源系统包括一第一驱动电路和多路第一光源，所述第一驱动电路为所述多个第一光源分别提供驱动电源，且各第一光源包括不同的第一光波长；

将所述第一LED光源系统放置于所述应用环境中，筛选所述第一光波长，确定筛选后光波长组及其中的各筛选后光波长的强度比例；以及

构建一第二LED光源系统，其中，该第二LED光源系统包括一第二驱动电路和一路第二光源，所述第二驱动电路为所述第二光源提供驱动电源，且所述第二光源包括各筛选后光波长按照所述强度比例合成的一路混合波长光源。

在本发明的一些实施例中，在将所述第一LED光源系统放置于所述应用环境中之后，在筛选所述第一光波长之前，还包括步骤：

获取照射对象的生理数据：

当照射对象为植物时，其生理数据为生长性能指标和花期；当照射对象为陆生动物时，其生理数据为生长性能指标、摄食指标、繁育状况和迁徙状况；当照射对象为水生动物时，其生理数据为存活率、生长性能指标、摄食指标和洄游状况。

在本发明的一些实施例中，筛选所述第一光波长，确定筛选后光波长组及其中的各筛选后光波长的强度比例，具体包括步骤：

在所述第一驱动电路工作时，比较各光波长下照射对象的生理数据，保留生理数据达到预定标准的光波长，以确定筛选后光波长组；以及

根据所述筛选后光波长组，确定其中的各筛选后光波长所占的强度比例。

在本发明的一些实施例中，所述第一驱动电路按照各第一光波长，为所述多个第一光源分别提供分波段的驱动电源。

在本发明的一些实施例中，各所述第一光源还包括多个串联的相同光波长的第一LED灯，用于产生所述第一光波长；

所述第二光源还包括多个串联的不同光波长的第二LED灯，用于产生所述混合波长光源。

在本发明的一些实施例中，在预设一第一LED光源系统之后，还包括步骤：将所述第一LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为N个一组，以得到第一LED灯，N为正整数。

在本发明的一些实施例中，在构建一第二LED光源系统之后，还包括步骤：将所述第二LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为M个一组，以得到第二LED灯，M为正整数。

在本发明的一些实施例中，在得到第二LED灯组之后，还包括步骤：对所述一路混合波长光源进行PWM调制(脉冲宽度调制)。

在本发明的一些实施例中，在构建一第二LED光源系统之后，还包括步骤：

对所述第二LED光源系统进行检测：

判断照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据和该照射对象在自然生长环境下的生理数据：若照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据优于照射对象在自然生长环境下的生理数据，则保留该第二LED光源系统；若照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据差于或者等于照射对象在自然生长环境下的生理数据，则改变第二LED光源系统中的强度比例，直至照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据优于照射对象在自然生长环境下的生理数据。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种LED光源的应用装置，包括：

存储器，用于存储操作指令；以及处理器，用于执行存储器中的操作指令，在执行该操作指令时依照前述的方法进行操作。

(三)有益效果

本发明的LED光源的应用方法及装置，相较于现有技术，至少具有以下优点：

1、通过预设第一LED光源系统，获取满足预定标准的光波长，从而完成修正，得到第二LED光源系统，能够使得第二LED光源系统更符合应用环境。

2、第一LED光源系统的第一驱动电路为多路第一光源提供分波段的驱动电源，第二LED光源系统的第二驱动电路为一路第二光源提供驱动电源，且第二LED光源系统只需对一路第二光源进行PWM调制，避免了驱动电路为光源进行一对一的供电，也避免了对第二光源进行一对一的PWM调制，简化了电路结构，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术中的农业技术中的光照系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的LED光源的应用方法的步骤示意图。

图3为本发明实施例的第一LED光源系统的结构示意图。

图4为本发明实施例的第二LED光源系统的结构示意图。

图5为本发明实施例的LED光源的应用装置的结构示意图。

具体实施方式

目前LED的各种新型光源正处于广泛应用和大量推广的阶段，LED人工光源在现代农业中已具有一定的应用规模，但在驱动形式上有两种方式：其中一部分LED人工光源是传统的驱动方式配合人工操作，此种驱动方式与普通照明驱动方式相同，驱动端成本低，但在农业LED人工光源补光过程中，无论是实验阶段还是产品阶段，不断的进行参数调节将耗费大量的人力，因此并不适用；另一部分LED人工光源因考虑到自动化调制而多采用PWM调制的形式，图1为现有技术中的农业技术中的光照系统的结构示意图，如图1所示，此方式需要光源控制器11对多个不同参数的LED灯组12进行PWM调制。但因在灯具实验阶段因光参数较多，导致初期成本较高。在产品阶段应用效果较好，但因产品阶段的光源已确定光参数，本发明将其改进成单路调制，可节约控制端成本。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例的一方面，提供了一种LED光源的应用方法，图2为本发明实施例的LED光源的应用方法的步骤示意图，如图2所示，该LED光源的应用方法具体包括以下步骤：

S1、在实验阶段，根据应用环境，预设一第一LED光源系统。图3为本发明实施例的第一LED光源系统的结构示意图，如图3所示，该第一LED光源系统包括一第一驱动电路31和多路第一光源32，所述第一驱动电路31为所述多个第一光源32分别提供驱动电源，且各第一光源32包括不同的第一光波长。

各所述第一光源32还包括多个串联的相同光波长的第一LED灯，用于产生所述第一光波长。各第一LED灯的光波长可以根据实验对象对于光波长的喜好并结合具体的应用环境确定，一般光波长在400～510nm、520～610nm、610～720nm、710nm～740nm或更多波长范围。

考虑到在实验阶段中，初步获取的光波长较多，变化范围广。因此在本发明实施例中，将第一驱动电源设计为按照各第一光波长，分波段单独驱动各第一光源32的运作方式，可以在波段区域多的情况下，保证各个线路的稳定性。此外，还能为所述多个第一光源32分别提供分波段的驱动电源，简便且高效地实现第一驱动电路31为所述多个第一光源32分别提供驱动电源的目的。

在预设一第一LED光源系统之后，还可以包括步骤S11、将所述第一LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为N个一组，且N为正整数，可以根据应用环境所需的光功率有不同的值，以得到第一LED灯(灯具)，以更有针对性地适应应用环境的光功率，减小误差。

S2、将所述第一LED光源系统放置于所述应用环境中，筛选所述第一光波长，确定筛选后光波长及各筛选后光波长的强度比例。

其中，在将所述第一LED光源系统放置于所述应用环境中之后，在筛选所述第一光波长之前，还可以包括步骤S11、获取照射对象的生理数据，从而更精准地筛选第一光波长。具体地，当照射对象为植物时，其生理数据为生长性能指标和花期；当照射对象为陆生动物时，其生理数据为生长性能指标、摄食指标、繁育状况和迁徙状况；当照射对象为水生动物时，其生理数据为存活率、生长性能指标、摄食指标和洄游状况。

可以理解的是，筛选所述第一光波长，确定筛选后光波长组及其中的各筛选后光波长的强度比例，具体包括步骤S21、在所述第一驱动电路工作时，比较各光波长下照射对象的生理数据，将生理数据达到预定标准(可以根据实际需求改变)的光波长保留，保留对照射对象的生理数据有利的波长，以确定筛选后光波长组；以及步骤S22.根据所述筛选后光波长组，确定其中的各筛选后光波长所占的强度比例。

S3、构建一第二LED光源系统，此为进一步的产品阶段的系统。图4为本发明实施例的第二LED光源系统的结构示意图，如图4所示，该第二LED光源系统包括一第二驱动电路41和一路第二光源42，所述第二驱动电路41为第二光源42提供驱动电源，且所述第二光源42包括各筛选后光波长按照所述强度比例合成的一路混合波长光源。

所述第二光源42还包括多个串联的不同波长的第二LED灯，用于产生所述混合波长光源。

在构建一第二LED光源系统之后，还包括步骤S31、将所述第二LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为M个一组，以得到第二LED灯(灯具)，且M为正整数，可以根据应用环境所需的光功率有不同的值，从而使得该第二LED灯能够更符合应用环境的光功率。

在第二LED光源系统中还可以包括PWM调光控制器，用于对第二光源42进行光强和光周期的调制，以控制光照的强弱程度和光照的时间。即在得到第二LED光源的参数(各筛选后光波长及其强度比例)之后，还可以包括步骤S32、对所述一路混合波长光源进行PWM调制。这样，PWM调光控制器只需要对一路混合波长光源进行调制，相较于图1，能够降低成本，简化操作。

更进一步地，在构建一第二LED光源系统之后，还可以对其参数进行调制，即步骤S33：对所述第二LED光源系统进行检测，即：

判断照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据和该照射对象在自然生长环境下的生理数据：若照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据优于照射对象在自然生长环境下的生理数据，则保留该第二LED光源系统；若照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据差于或者等于照射对象在自然生长环境下的生理数据，则改变第二LED光源系统中的强度比例，直至照射对象在该第二LED光源系统下的生理数据优于照射对象在自然生长环境下的生理数据。如此，得到的第二LED光源系统能够更符合应用环境中照射对象所需的光照，在应用时效果更佳。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种LED光源的应用装置，图5为本发明实施例的LED光源的应用装置的结构示意图，如图5所示，该应用装置包括：

存储器51，用于存储操作指令；以及处理器52，用于执行存储器51中的操作指令，在执行该操作指令时依照前述的LED光源的应用方法进行操作。

综上，本发明的LED光源的应用方法及装置通过预设第一LED光源系统，获取满足预定标准的光波长，从而完成修正，得到第二LED光源系统，能够使得第二LED光源系统更符合应用环境，此外，还简化了电路结构，降低了成本。

实施例附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED光源的应用方法，包括步骤：

根据应用环境，预设一第一LED光源系统，其中，该第一LED光源系统包括一第一驱动电路和多路第一光源，所述第一驱动电路为所述多路第一光源分别提供驱动电源，且各第一光源包括不同的第一光波长；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述第一LED光源系统放置于所述应用环境中之后，在筛选所述第一光波长之前，还包括步骤：

获取照射对象的生理数据：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，筛选所述第一光波长，确定筛选后光波长组及其中的各筛选后光波长的强度比例，具体包括步骤：

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一驱动电路按照各第一光波长，为所述多个第一光源分别提供分波段的驱动电源。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，各所述第一光源还包括多个串联的相同光波长的第一LED灯，用于产生所述第一光波长；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在预设一第一LED光源系统之后，还包括步骤：将所述第一LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为N个一组，以得到第一LED灯，N为正整数。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在构建一第二LED光源系统之后，还包括步骤：将所述第二LED灯按照应用环境所需的光功率，划分为M个一组，以得到第二LED灯，M为正整数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在得到第二LED灯组之后，还包括步骤：对所述一路混合波长光源进行PWM调制。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在构建一第二LED光源系统之后，还包括步骤：

对所述第二LED光源系统进行检测：

10.一种LED光源的应用装置，包括：

存储器，用于存储操作指令；以及处理器，用于执行存储器中的操作指令，在执行该操作指令时依照权利要求1至8中任一所述的方法进行操作。