CN112212251A - 一种光谱配方led植物灯及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光谱配方LED植物灯及方法，包括矩型散热灯头和设置在其下方的底盘，所述底盘与矩型散热灯头之间通过支架连接固定，所述矩型散热灯头上设有用于发光的照明单元，所述照明单元至少包括红色LED灯、蓝色LED灯、绿色LED灯和全光谱LED灯，本申请利用单片机输出PWM波对不同波长LED的光进行调控，调配出精准光谱；与此同时加入蓝牙模块实现远程操控功能；并利用时钟模块，将光谱可调技术与上述时钟模块相结合，创造出可在不同应用场景实现多种功能且具有预设定时功能的植物灯，提高了产品的多样性、实用性以及可控制性。
Description
技术领域
本发明涉及植物养殖技术领域，具体是一种光谱配方LED植物灯及方法。
背景技术
LED是第四代新型照明光源，它具有很多历代照明产品不具备的优点，例如节能特性、安全特性、寿命长特性、光效高特性等等。正因其革命性的创新，LED在现阶段的全球照明市场越来越受到消费者的青睐，尤其是在全球温室效应和能源紧张的大环境下，LED坐稳了照明系列产品的核心地位。
众所周知，大自然中各种植物要生长得更加茂盛，必须依靠太阳光来提供能量。根据生物理论，光照有助于加快植物当中的叶绿素吸收各种养分，如水和二氧化碳等，合成更多的碳水化合物进而促进植物的生长。综上可得，光照是任何植物从发芽到成熟的生长过程中不可或缺的重要物理因素。植物灯的诞生是因为它能够模拟太阳光照，而它的核心是可以人为调控，通过调节植物灯的光照状态，有针对性地增加植物的生长速度，或控制植株的形态建成，是现代植物栽培领域中的一项重要技术。
科学家通过研究植物在光合作用中的核心原理，总结了不同波长的光照对植物的影响。280～315nm对形态与生理过程的影响极小；315～400nm(紫)叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长；400～520nm(蓝)叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大；520～610nm(绿)色素的吸收率不高；610～720nm(红)叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响；720～1000nm吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽。但是在传统农业上，因为农耕技术的落后以及有关设备的匮乏，导致会花费大量的劳动力在耕作中，大大提高了劳动成本。在这高新技术发展迅速的21世纪，必须要把劳动力从传统农业中解放出来，取而代之的是更具“智慧”的农业设备。
因此，借助现代科技技术，设计一款可以远程操控、智能调控的半自动化LED植物灯，对传统农业技术的改革和创新都具有历史性的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光谱配方LED植物灯及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光谱配方LED植物灯，包括矩型散热灯头和设置在其下方的底盘，所述底盘与矩型散热灯头之间通过支架连接固定，所述矩型散热灯头上设有用于发光的照明单元，所述照明单元至少包括红色LED灯、蓝色LED灯、绿色LED灯和全光谱LED灯；
所述照明单元电性连接设置在底盘内部的控制电路，所述控制电路电性连接供电模块。
作为本发明进一步的方案：所述支架与矩型散热灯头、底盘之间通过螺钉连接固定。
作为本发明进一步的方案：所述红色LED灯、蓝色LED灯、绿色LED灯、全光谱LED灯都安装在U型铝材散热灯槽内。
作为本发明进一步的方案：所述控制电路包括单片机，单片机上设有与供电模块连接的用电引脚，所述用电引脚包括用于连接第一电源的第一连接端和用于连接第二电源的第二连接端，所述单片机的模拟输入引脚分别与四个固态继电器连接，所述单片机的数字传输引脚连接时钟模块的RST、DAT、CLK引脚，所述单片机的输入引脚还连接多个旋转电位器，单片机的TX引脚与蓝牙模块的RX引脚相连，单片机的模拟输入引脚连接限流电阻。
作为本发明进一步的方案：所述限流电阻串联发光灯，所述时钟模块、固态继电器和蓝牙模块的接地端连接第一接地端。
作为本发明进一步的方案：所述红色LED灯、蓝色LED灯、绿色LED灯、全光谱LED灯的阳极并联。
作为本发明进一步的方案：所述控制电路中所有元件的接地引脚与第一接地端相连。
作为本发明进一步的方案：所述供电模块包括第一开关电源模块和第二开关电源模块，所述第一开关电源模块和第二开关电源模块的输入端分别与用于提供220V电压的第三电源连接，所述第二开关电源模块的输出端设有用于输出5V电压的第二输出端，所述第一开关电源模块的输出端设有用于输出12V电压的第一输出端。
作为本发明再进一步的方案：所述第一开关电源模块和第二开关电源模块的接地端都连接第二接地端。
一种光谱配方LED植物灯的使用方法：
S1、定时控制功能：利用时钟模块根据各种植物每天所需的光照时间，设定每天24小时定时循环变换发光，以实现时间律动发光功能；以及根据各种植物不同阶段的光谱需求进行预设，以满足植物各个阶段的光谱需求；
S2、多路调控光谱功能：单片机读取蓝牙模块或可调旋转电位器输入的不同波长LED灯的亮度数值，根据读入的数值，分别调节各盏LED的占空比并输出PWM波，通过改变一个极短脉冲周期内的占空比来达到控制各盏LED亮度大小的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用单片机输出PWM波对不同波长LED的光进行调控，调配出精准光谱；与此同时加入蓝牙模块实现远程操控功能；并利用时钟模块，将光谱可调技术与上述时钟模块相结合，创造出可在不同应用场景实现多种功能且具有预设定时功能的植物灯，提高了产品的多样性、实用性以及可控制性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中LED灯分布结构图。
图3为本发明中控制电路的结构示意图。
图4为本发明中电源模块的结构图。
图5为本发明处于蔬菜类模式的光谱图。
图6为本发明处于番茄类模式的光谱图。
图7为本发明处于瓜类模式的光谱图。
其中：矩型散热灯头1、底盘2、支架3、红色LED灯4、蓝色LED灯5、绿色LED灯6、全光谱LED灯7、单片机8、第一电源9、时钟模块10、旋转电位器11、蓝牙模块12、固态继电器13、限流电阻14、发光灯15、第二电源16、第一接地端17、第三电源18、第一开关电源模块19、第二开关电源模块20、第一输出端21、第二输出端22、第二接地端23。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明实施例中，一种光谱配方LED植物灯，包括矩型散热灯头1和设置在其下方的底盘2，所述底盘2与矩型散热灯头1之间通过支架3连接固定，所述支架3与矩型散热灯头1、底盘2之间通过螺钉连接固定，所述矩型散热灯头1上设有用于发光的照明单元，所述照明单元至少包括红色LED灯4、蓝色LED灯5、绿色LED灯6和全光谱LED灯7，所述红色LED灯4、蓝色LED灯5、绿色LED灯6、全光谱LED灯7都安装在U型铝材散热灯槽内；
所述照明单元电性连接设置在底盘2内部的控制电路，所述控制电路电性连接供电模块；
所述控制电路包括单片机8，单片机8上设有与供电模块连接的用电引脚，所述用电引脚包括用于连接第一电源9的第一连接端和用于连接第二电源16的第二连接端，所述单片机8的模拟输入引脚分别与四个固态继电器13连接，所述单片机8的数字传输引脚连接时钟模块10的RST、DAT、CLK引脚，所述单片机8的输入引脚还连接多个旋转电位器11，单片机8的TX引脚与蓝牙模块12的RX引脚相连，单片机8的模拟输入引脚A5连接限流电阻14，所述限流电阻14串联发光灯15，所述时钟模块10、固态继电器13和蓝牙模块12的接地端连接第一接地端17；
单片机8中的四个模拟输出引脚分别与四个个固态继电器13相连，每个固态继电器13与限流电阻14、发光灯15串联，所述红色LED灯4、蓝色LED灯5、绿色LED灯6、全光谱LED灯7的阳极并联，控制电路中所有元件的接地引脚与第一接地端17相连；
所述供电模块包括第一开关电源模块19和第二开关电源模块20，所述第一开关电源模块19和第二开关电源模块20的输入端分别与用于提供220V电压的第三电源18连接，所述第二开关电源模块20的输出端设有用于输出5V电压的第二输出端22，所述第一开关电源模块19的输出端设有用于输出12V电压的第一输出端21，所述第一开关电源模块19和第二开关电源模块20的接地端都连接第二接地端23；
图5、图6、图7为本发明光谱配方LED植物灯输出的其中三种光谱图，分别为蔬菜类模式，番茄类模式和瓜类模式，除此之外，我们还可以调控每一盏LED的输出，调配出多种应用于不同场景的光谱，满足人们的日常种植需要。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种光谱配方LED植物灯，其特征在于，包括矩型散热灯头(1)和设置在其下方的底盘(2)，所述底盘(2)与矩型散热灯头(1)之间通过支架(3)连接固定，所述矩型散热灯头(1)上设有用于发光的照明单元，所述照明单元至少包括红色LED灯(4)、蓝色LED灯(5)、绿色LED灯(6)和全光谱LED灯(7)；
所述照明单元电性连接设置在底盘(2)内部的控制电路，所述控制电路电性连接供电模块。
2.根据权利要求1所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述支架(3)与矩型散热灯头(1)、底盘(2)之间通过螺钉连接固定。
3.根据权利要求1所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述红色LED灯(4)、蓝色LED灯(5)、绿色LED灯(6)、全光谱LED灯(7)都安装在U型铝材散热灯槽内。
4.根据权利要求1所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述控制电路包括单片机(8)，单片机(8)上设有与供电模块连接的用电引脚，所述用电引脚包括用于连接第一电源(9)的第一连接端和用于连接第二电源(16)的第二连接端，所述单片机(8)的模拟输入引脚分别与四个固态继电器(13)连接，所述单片机(8)的数字传输引脚连接时钟模块(10)的RST、DAT、CLK引脚，所述单片机(8)的输入引脚还连接多个旋转电位器(11)，单片机(8)的TX引脚与蓝牙模块(12)的RX引脚相连，单片机(8)的模拟输入引脚连接限流电阻(14)。
5.根据权利要求4所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述限流电阻(14)串联发光灯(15)，所述时钟模块(10)、固态继电器(13)和蓝牙模块(12)的接地端连接第一接地端(17)。
6.根据权利要求1所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述红色LED灯(4)、蓝色LED灯(5)、绿色LED灯(6)、全光谱LED灯(7)的阳极并联。
7.根据权利要求5所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述控制电路中所有元件的接地引脚与第一接地端(17)相连。
8.根据权利要求1所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述供电模块包括第一开关电源模块(19)和第二开关电源模块(20)，所述第一开关电源模块(19)和第二开关电源模块(20)的输入端分别与用于提供220V电压的第三电源(18)连接，所述第二开关电源模块(20)的输出端设有用于输出5V电压的第二输出端(22)，所述第一开关电源模块(19)的输出端设有用于输出12V电压的第一输出端(21)。
9.根据权利要求8所述的光谱配方LED植物灯，其特征在于，所述第一开关电源模块(19)和第二开关电源模块(20)的接地端都连接第二接地端(23)。
10.一种权利要求1-9任一所述的光谱配方LED植物灯的使用方法，其特征在于，
S1、定时控制功能：利用时钟模块根据各种植物每天所需的光照时间，设定每天24小时定时循环变换发光，以实现时间律动发光功能；以及根据各种植物不同阶段的光谱需求进行预设，以满足植物各个阶段的光谱需求；
S2、多路调控光谱功能：单片机读取蓝牙模块或可调旋转电位器输入的不同波长LED灯的亮度数值，根据读入的数值，分别调节各盏LED的占空比并输出PWM波，通过改变一个极短脉冲周期内的占空比来达到控制各盏LED亮度大小的目的。
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| CN202011204487.7A Pending CN112212251A (zh) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | 一种光谱配方led植物灯及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112212251A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114766230A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-22 | 深圳市美斯特光电技术有限公司 | 一种光谱可调的植物照明灯具及其光谱调节方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202551428U (zh) * | 2012-03-20 | 2012-11-21 | 厦门高贤电子科技有限公司 | Led灯的调控装置 |
| CN204362361U (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-27 | 天津翔宇润达科技有限公司 | 一种led植物生长灯 |
| CN213177936U (zh) * | 2020-11-02 | 2021-05-11 | 广东技术师范大学 | 一种光谱配方led植物灯 |
-
2020
- 2020-11-02 CN CN202011204487.7A patent/CN112212251A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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