CN114173445B - 一种基于电压调制的光谱调节系统及方法 - Google Patents
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- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
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Abstract
本发明涉及一种基于电压调制的光谱调节系统及方法，系统包括设置于灯具外部的供电模块和设置于灯具内部的电流控制模块和光源模块，所述电流控制模块和所述光源模块均和所述供电模块电连接；所述光源模块包括由至少两个不同光谱的多个灯珠构成的灯珠电路；所述电流控制模块包括开关管和控制电路，所述开关管和所述灯珠电路电连接，所述控制电路设置为通过检测所述供电模块的输出电压幅值大小来控制所述开关管闭合或断开以控制灯具中的对应的所述灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光，或调节所述开关管的阻抗大小以调节对应的灯珠的发光亮度。通过设置电流控制模块，改变光源模块中不同光谱的灯珠的工作状态，实现对光源模块的光谱调节。
Description
技术领域
本发明涉及植物照明技术领域，尤其涉及一种基于电压调制的光谱调节系统及方法。
背景技术
一般的室内植物会随着时间而长势越来越差，主要原因就是由于缺少光的照射，因此通过适合植物所需光谱的LED灯照射，不仅可以促进其生长，而且还可以延长植物花期，提高花的品质。还可以进一步把这种高效光源系统应用到大棚和温室等农业生产设施上，一方面可以解决日照不足导致大棚蔬菜口感下降的弊端，另一方面还可以使冬季大棚蔬菜提前上市，从而达到反季节培植的目的。
对于一些果实作物，补光不仅能影响植株的落果率和产量，也对果实色泽品质有很大的改善。而现有的补光灯，灯的颜色固定单一，基本补充红、白和蓝光，一旦通电以后，只能通过电流改变灯的亮度，而无法改变灯的整体光谱构成，无法满足植物在不同生长阶段甚至不同天气需要不同光谱来弥补自然光的不足、增加植物次生代谢物含量的需求。
现有的补光灯系统中，通过直流母线供电给各个补光灯具，当需要补光灯具的光谱可调或亮度可调时，在补光灯具中的增加调光输入线，通过调光线将调光信号给补光灯具，根据该调光信号的大小、并通过灯具中电流控制电路实现补光灯具亮度或光谱的调节。而在这种集中驱动的直流母线系统中，多个灯具都由同一个直流母线供电，如果每个灯具都增加一根特定的调光线来实现亮度或光谱可调的话，会增加补光系统的接线的复杂程度，并且存在电路和元器件的大量浪费，增加总体成本。然而，采用无线通讯方式为补光灯具调光或调色可以解决此问题，但这就意味着补光灯具中除了控制电流的电路之外，还需要昂贵的无线通讯接收电路和软件来实现。
因此，需要提供一种光谱调整便捷并且可以简化灯具电路的复杂程度并且可以集成供电和信号为一体的光谱调节系统来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电压调制的光谱调节系统。解决了现有技术中使用多路电源、多路控制系统实现光谱调节导致电路和元器件的大量浪费的问题。
本发明的技术效果通过如下实现的：
一种基于电压调制的光谱调节系统，包括设置于灯具外部的供电模块和设置于灯具内部的电流控制模块和光源模块，所述电流控制模块和所述光源模块均和所述供电模块电连接，
所述供电模块用于输出电压幅值可调节的直流电压；
所述光源模块包括由至少两个不同光谱的多个灯珠构成的灯珠电路；所述电流控制模块包括开关管和控制电路，所述开关管和所述灯珠电路电连接，所述控制电路设置为通过检测所述供电模块的输出电压幅值大小来控制所述开关管闭合或断开以控制灯具中的对应的所述灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光，或调节所述开关管的阻抗大小以调节对应的所述灯珠电路中的灯珠的发光亮度。通过设置包括有开关管和控制电路的电流控制模块，使得可以通过控制电路检测供电模块的输出电压幅值大小来控制开关管闭合或断开以控制灯具中的对应的灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光，或者调节灯珠电路中的灯珠的明暗，从而根据不同的光谱需求可以改变光源模块中各灯珠电路的工作状态，从而实现对光源模块的光谱调节，实现最适宜的植物生长的光照环境，满足植物在不同生长阶段甚至不同天气需要不同光谱来弥补自然光的不足、增加植物次生代谢物含量的需求，解决了现有技术中使用多路电源、多路控制系统实现光谱调节导致电路和元器件的大量浪费的问题。
进一步地，所述供电模块包括功率主电路和电压环电路，所述电压环电路用于调节所述功率主电路以改变所述功率主电路的输出电压幅值。
进一步地，所述灯珠电路至少包括第一灯珠电路和第二灯珠电路，所述第一灯珠电路由一个光谱的多个灯珠连接而成，所述第二灯珠电路由另一个光谱的多个灯珠连接而成，所述开关管至少包括第一开关管和第二开关管，所述第一灯珠电路和所述第一开关管串联而成的第一灯珠单元和所述第二灯珠电路和所述第二开关管串联而成的第二灯珠单元并联。
进一步地，所述灯珠电路至少包括第一灯珠电路和第二灯珠电路，所述第一灯珠电路和所述第二灯珠电路串联，所述第一灯珠电路由一个光谱的多个灯珠连接而成，所述第二灯珠电路由另一个光谱的多个灯珠连接而成，所述开关管至少包括第一开关管和第二开关管，所述第一灯珠电路和所述第一开关管并联，所述第二灯珠电路和所述第二开关管并联。
进一步地，所述灯珠电路至少包括第一灯珠电路和第二灯珠电路，所述第一灯珠电路由不同光谱的灯珠按照第一设定规律连接而成，所述第二灯珠电路由不同光谱的灯珠按照第二设定规律连接而成，所述开关管至少包括第一开关管和第二开关管，由所述第一灯珠电路和所述第一开关管串联而成的第一灯珠单元和由所述第二灯珠电路和所述第二开关管串联而成的第二灯珠单元并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
进一步地，所述灯珠电路至少包括第一灯珠电路和第二灯珠电路，所述第一灯珠电路和所述第二灯珠电路串联，所述第一灯珠电路由不同光谱的灯珠按照第一设定规律连接而成，所述第二灯珠电路由不同光谱的灯珠按照第二设定规律连接而成，所述开关管至少包括第一开关管和第二开关管，所述第一灯珠电路和所述第一开关管并联，所述第二灯珠电路和所述第二开关管并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
进一步地，所述控制电路包括比较器，所述控制电路设置为当检测到所述供电模块的输出电压幅值大小时通过所述比较器来控制所述开关管闭合或断开以控制灯具中的对应的所述灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光。
进一步地，所述控制电路还包括驱动信号电路，所述驱动信号电路的输入端和所述控制电路的输出端电连接，所述驱动信号电路用于输出驱动信号以改变所述开关管的阻抗。通过设置比较器搭配驱动信号电路，使得除了可以控制开关管的闭合和断开之外，还可以使开关管在闭合状态下还可以通过驱动信号电路产生的驱动信号改变开关管的导通阻抗，从而调节开关管所在电路的电流，实现对灯珠电路的明暗调节。
进一步地，所述控制电路包括运算放大器，所述控制电路设置为当检测到所述供电模块的输出电压幅值大小时通过所述运算放大器来调节所述开关管的阻抗大小以调节对应的所述灯珠电路中的灯珠的发光亮度。通过设置运算放大器，由于运算放大器输出的电压信号的幅值随着供电模块的输出电压与基准信号之间差值变化而变化，使得其输出幅值可以变化的电压信号，从而调节开关管所在电路的电流，实现对灯珠电路的明暗调节。
另外，还提供一种基于电压调制的光谱调节方法，所述方法基于上述的基于电压调制的光谱调节系统实现的，所述方法包括：
根据植物当前的生长环境需求确定出所述植物需要的最佳光谱比例，最佳光谱比例为不同光谱之间的光照比例；
利用控制电路检测供电模块的输出电压幅值；
当检测到供电模块的输出电压幅值时，基于最佳光谱比例通过控制电路控制开关管闭合或断开来控制灯具中的对应的所述灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光，或调节所述开关管的阻抗大小来调节对应的所述灯珠电路中的灯珠的发光亮度，以调整光谱实现最适宜的植物生长的光照环境。
如上所述，本发明具有如下有益效果：
1)通过设置包括有开关管和控制电路的电流控制模块，使得可以通过控制电路检测供电模块的输出电压幅值大小来控制开关管闭合或断开以控制灯具中的对应的灯珠电路中的灯珠开始发光或停止发光，或者调节灯珠电路中的灯珠的明暗，从而根据不同的光谱需求可以改变光源模块中各灯珠电路的工作状态，从而实现对光源模块的光谱调节，实现最适宜的植物生长的光照环境，满足植物在不同生长阶段甚至不同天气需要不同光谱来弥补自然光的不足、增加植物次生代谢物含量的需求，解决了现有技术中使用多路电源、多路控制系统实现光谱调节导致电路和元器件的大量浪费的问题。
2)通过设置比较器搭配驱动信号电路，使得除了可以控制开关管的闭合和断开之外，还可以使开关管在闭合状态下还可以通过驱动信号电路产生的驱动信号改变开关管的导通阻抗，从而调节开关管所在电路的电流，实现对灯珠电路中的灯珠的明暗调节。
3)通过设置运算放大器，由于运算放大器输出的电压信号的幅值随着供电模块的输出电压与基准信号之间差值变化而变化，使得其输出幅值可以变化的电压信号，从而调节开关管所在电路的电流，实现对灯珠电路中的灯珠的明暗调节。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
图1为本说明书实施例提供的一种基于电压调制的光谱调节系统的结构示意图；
图2为本说明书实施例提供的供电模块的电路示意图；
图3为本说明书实施例提供的在第一种实施方式下的第一灯珠单元和第二灯珠单元配合的结构示意图；
图4为本说明书实施例提供的在第二种实施方式下的第一灯珠电路和第二灯珠电路配合的结构示意图；
图5为本说明书实施例提供的包括比较器的控制电路的电路示意图；
图6为本说明书实施例提供的驱动信号电路的电路示意图；
图7为本说明书实施例提供的一种包括运算放大器的控制电路的电路示意图；
图8为本说明书实施例提供的另一种包括运算放大器的控制电路的电路示意图。
其中，图中附图标记对应为：
灯具1、供电模块2、功率主电路21、电压环电路22、电流控制模块3、开关管31、第一开关管311、第二开关管312、控制电路32、比较器321、驱动信号电路322、运算放大器323、光源模块4、灯珠电路5、灯珠51、第一灯珠电路52、第二灯珠电路53、第一灯珠单元6、第二灯珠单元7。
具体实施方式
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的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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1：
如图1-6所示，本说明书实施例提供了一种基于电压调制的光谱调节系统，包括设置于灯具1外部的供电模块2和设置于灯具1内部的电流控制模块3和光源模块4，电流控制模块3和光源模块4均和供电模块2电连接，灯具1用于给植物照明以提供适宜植物生长的光照环境，
供电模块2用于输出电压幅值可调节的直流电压；
光源模块4包括由至少两个不同光谱的多个灯珠51构成的灯珠电路5；
电流控制模块3包括开关管31和控制电路32，开关管31和灯珠电路5电连接，控制电路32设置为通过检测供电模块2的输出电压幅值大小来控制开关管31闭合或断开以控制灯具1中的对应的灯珠电路5中的灯珠51开始发光或停止发光，或调节开关管31的阻抗大小以调节对应的灯珠电路5中的灯珠51的发光亮度。
需要说明的是，现有的补光灯系统中，前级通过AC-DC转换模块输出直流电压，再通过直流母线供电给各个补光灯具，当需要补光灯具的光谱可调或亮度可调时，现有技术的解决办法是在补光灯具中的增加调光输入线，通过调光输入线将调光信号输入给补光灯具，根据调节调光信号的大小搭配灯具中电流控制电路实现补光灯具亮度或光谱的调节。而在这种集中驱动的直流母线系统中，多个灯具都由同一个直流母线供电，如果每个灯具都增加一根特定的调光线来实现亮度或光谱可调的话，会增加补光系统的接线的复杂度。为了解决此问题，也可以考虑通过无线通讯方式来实现补光灯具亮度或光谱的调节，但这就意味着补光灯具中除了控制电流的电路之外，还需要昂贵的无线通讯接收电路和软件来实现通讯功能。
因此，本申请通过设置包括有开关管31和控制电路32的电流控制模块3，使得可以通过控制电路32检测供电模块2的输出电压幅值大小来控制开关管31闭合或断开以控制灯具1中的对应的灯珠电路5中的灯珠51开始发光或停止发光，或者调节灯珠电路5中的灯珠51的明暗，从而根据不同的光谱需求可以改变光源模块4中各灯珠电路5的工作状态，从而实现对光源模块4的光谱调节，实现最适宜的植物生长的光照环境，满足植物在不同生长阶段甚至不同天气需要不同光谱来弥补自然光的不足、增加植物次生代谢物含量的需求，解决了现有技术中使用多路电源、多路控制系统实现光谱调节导致电路和元器件的大量浪费的问题。本申请中灯珠51为LED灯。
优选地，供电模块2包括功率主电路21和电压环电路22，电压环电路22用于调节功率主电路21以改变功率主电路21的输出电压幅值。
具体地，图2为供电模块2的电路示意图，其中功率主电路21将输入功率转换为直流的输出电压Vo，通过电压环电路22控制该输出电压Vo的幅值，其中Vos为输出电压Vo的采样信号，Vref为基准信号，基准信号与采样信号通过电压环电路22中的运算放大器的比例积分电路输出控制信号给功率主电路21。
需要说明的是，在电压环电路22中通过电阻R1和R2，将控制信号Vc叠加到Vos或Vref中(本实施例的图2中仅示出叠加到Vos)，改变了输入到电压环电路22中的运算放大器的采样信号或基准信号，从而改变输出电压Vo的幅值。
本申请中灯珠电路5通过灯珠51之间的不同的电连接方式构成，具体包括以下四种实施方式：
在第一种实施方式中，如图3所示，灯珠电路5至少包括第一灯珠电路52和第二灯珠电路53，第一灯珠电路52由一个光谱的多个灯珠51连接而成，第二灯珠电路53由另一个光谱的多个灯珠51连接而成，开关管31至少包括第一开关管311和第二开关管312，第一灯珠电路52和第一开关管311串联而成的第一灯珠单元6和第二灯珠电路53和第二开关管312串联而成的第二灯珠单元7并联。
具体地，当控制电路32控制对应的开关管31断开时，该开关管31所在的灯珠单元为断路状态，使得与该开关管31串联的灯珠电路中的灯珠51随之停止发光；当控制电路32控制对应的开关管31闭合时，该开关管31所在的灯珠单元为导通状态，使得与该开关管31串联的灯珠电路中的灯珠51随之开始发光，从而实现不同的灯珠电路5中对应光谱的灯珠51的亮和灭。
在第二种实施方式中，如图4所示，灯珠电路5至少包括第一灯珠电路52和第二灯珠电路53，第一灯珠电路52和第二灯珠电路53串联，第一灯珠电路52由一个光谱的多个灯珠51连接而成，第二灯珠电路53由另一个光谱的多个灯珠51连接而成，开关管31至少包括第一开关管311和第二开关管312，第一灯珠电路52和第一开关管311并联，第二灯珠电路53和第二开关管312并联。
具体地，当控制电路32控制对应的开关管31断开时，使得与该开关管31并联的灯珠电路处于导通状态，该灯珠电路中的灯珠51随之开始发光；当控制电路32控制对应的开关管闭合时，使得与该开关管31并联的灯珠电路处于被该开关管31短路的状态，该灯珠电路中的灯珠51随之停止发光，从而实现不同的灯珠电路5中对应光谱的灯珠51的亮和灭。
在第三种实施方式中，灯珠电路5至少包括第一灯珠电路52和第二灯珠电路53，第一灯珠电路52由不同光谱的灯珠51按照第一设定规律连接而成，第二灯珠电路53由不同光谱的灯珠51按照第二设定规律连接而成，开关管31至少包括第一开关管311和第二开关管312，由第一灯珠电路52和第一开关管311串联而成的第一灯珠单元6和由第二灯珠电路53和第二开关管312串联而成的第二灯珠单元7并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
在第四种实施方式中，灯珠电路5至少包括第一灯珠电路52和第二灯珠电路53，第一灯珠电路52和第二灯珠电路53串联，第一灯珠电路52由不同光谱的灯珠51按照第一设定规律连接而成，第二灯珠电路53由不同光谱的灯珠51按照第二设定规律连接而成，开关管31至少包括第一开关管311和第二开关管312，第一灯珠电路52和第一开关管311并联，第二灯珠电路53和第二开关管312并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
第三种和第四种实施方式中的第一设定规律和第二设定规律可以由本领域人员根据植物不同的生长需求自行设定。
上述的四种实施方式中的第一灯珠电路52或第二灯珠电路53中灯珠51之间的连接方式，可以为串联、并联或者串并联的连接方式。
优选地，控制电路32包括比较器321，控制电路32设置为当检测到供电模块2的输出电压幅值大小时通过比较器321来控制开关管31闭合或断开以控制灯具1中的对应的灯珠电路5中的灯珠51开始发光或停止发光。
具体地，如图5所示，比较器321的输入信号包含两个，一个是基准信号Vr，用于设置阈值，另一个是检测信号Vos，为控制电路32对供电模块2的输出电压Vo进行检测得到的电压值，所述阈值处于供电模块2的输出电压变化范围之内。图5中的开关管31用Mos管示意，除此之外，还可以是如IGBT、三极管等其他形式的开关管31，控制电路32可根据开关管31的驱动特性增加或减少控制电路32中的元器件。
例如，光源模块4包括白色光谱的灯珠51连接而成的第一灯珠电路52和红色光谱的灯珠51连接而成的第二灯珠电路53，当供电模块2输出的稳定电压Vo幅值的变化范围是[V1，V2]，需要设计成当Vo＝V1时，需要白色光谱的灯珠51亮、红色光谱的灯珠51灭；当Vo＝V2时，需要白色的LED灯和红色的LED灯都亮。此时，第一灯珠电路52不设置对应的第一开关管311，第二灯珠电路53对应的第二开关管312可以选择第一种实施方式，也可以选择第二种实施方式，同时，基准信号Vr设置的阈值可以为V1且供电模块2默认输出电压值为V2，或者，基准信号Vr设置的阈值可以为V2且供电模块2默认输出电压值为V1。
下面的阐述以基准信号Vr设置的阈值可以为V2且供电模块2默认输出电压值为V1为例进行原理说明，当需要白色光谱的灯珠51亮而红色光谱的灯珠51灭时，不需要控制供电模块2的输出电压，使其输出默认电压值V1；而当需要红色光谱的灯珠51也一起亮的时候，控制供电模块2的输出电压使其升高至V2，则在控制电路32中，当检测信号Vos的电压值达到基准信号Vr的电压值时，输出等于阈值的输出信号给第二开关管312，通过第二开关管312的通断来控制第二灯珠电路53中红色光谱的灯珠51亮。
优选地，在第一种和第三种实施方式中，控制电路32还包括驱动信号电路322，驱动信号电路322的输入端和控制电路32的输出端电连接，驱动信号电路322用于输出驱动信号以改变开关管31的阻抗，从而改变与开关管31串联的对应的灯珠电路中的电流。
具体地，图6为驱动信号电路322，比较器321的输出端电连接在图6中V1，第一种和第三种实施方式中第一开关管311、第二开关管312为开关管31，开关管31除了可以控制对应的灯珠电路5断开和导通外，还可以通过驱动信号电路322输出的信号大小控制开关管31的导通阻抗不同，从而改变开关管31所在灯珠电路5的电流大小，实现对应的灯珠电路5中的灯珠51的明暗调节。其中，电阻R2为电流采样电阻，与开关管31一起串联在对应灯珠电路5中。
另外，由于供电模块2输出的稳定幅值的直流电压，供给以第二种方式连接的光源模块4时，为了保证第一灯珠电路52和第二灯珠电路53串联而成的灯珠总路上的电流的稳定，可以串联图6的稳流电路，稳流电路中V1为输入的一个设定的基准电压，可以让灯珠总路的电流稳定在V1设定的对应电流值。
除了上述通过比较器321实现的控制电路32外，控制电路32还可以包含单片机，单片机内部设置阈值，外部输出检测信号，用于检测供电模块的输出电压，在单片机内部设置判断程序，即可实现控制电路32的功能。
本说明书实施例提供了一种基于电压调制的光谱调节方法，方法基于实施例1中的基于电压调制的光谱调节系统实现的，方法包括：
根据植物当前的生长环境需求确定出植物需要的最佳光谱比例，最佳光谱比例为不同光谱之间的光照比例；
利用控制电路32检测供电模块2的输出电压幅值；
当检测到供电模块2的输出电压幅值时，基于最佳光谱比例通过利用控制电路32通过比较器321控制开关管31闭合或断开来控制灯具1中的对应的灯珠电路5中的灯珠51开始发光或停止发光；或者通过比较器321和驱动信号电路322共同调节开关管31的阻抗大小来调节对应的灯珠电路5中的灯珠51的发光亮度，以调整光谱实现最适宜的植物生长的光照环境。
实施例2：
如图1-4和图7-8所示，控制电路32包括运算放大器323，控制电路32设置为当检测到供电模块2的输出电压幅值大小时通过运算放大器323来调节开关管31的阻抗大小以调节对应的灯珠电路5中的灯珠51的发光亮度。
需要说明的是，比较器321的输出信号为高低电平，不同于比较器321的是，如图7所示，运算放大器323的输入信号包含两个，一个是基准信号Vr，用于设置阈值，另一个是检测信号Vos，为控制电路32对供电模块2的输出电压Vo进行检测得到的电压值，所述阈值处于供电模块2的输出电压变化范围之内，运算放大器323的输出信号Vs为幅值可以变化的电压信号，并且该电压信号的幅值随着检测信号Vos与基准信号Vr之间差值的变化而变化，通过该电压信号的幅值变化调节开关管31的阻抗大小，以便调节其开关管31所在电路的电流大小。
例如，光源模块4包括白色光谱的灯珠51连接而成的第一灯珠电路52和红色光谱的灯珠51连接而成的第二灯珠电路53，当供电模块2输出的稳定电压Vo幅值的变化范围是[V1，V2]，需要设计成当Vo＝V1时，需要白色光谱的灯珠51亮、红色光谱的灯珠51灭；当Vo＝V2时，需要白色的LED灯和红色的LED灯都亮。控制电路32包含运算放大器323，基准信号Vr设置的阈值为V2，当Vo的幅值接近V1时，运算放大器323的输出信号Vs的幅值为最大，即控制开关管31的阻抗最低，当Vo的幅值接近V2时，运放的输出信号Vs的幅值为最小，也即控制开关管31的阻抗最高，从而实现开关管31所在电路的电流大小是随着供电模块2输出电压Vo的幅值变化而变化。
在一些其他的实施例中，当光源模块4为第一种和第三种实施方式时，开关管31选取图3的电路以兼容调节电流大小时，控制电路32还可以为以下实施方式，如图8所示。需要指出的是，与图7实施方式不同，运算放大器的输出信号不是直接控制开关管31的阻抗，而是通过控制图8中Vs的大小来控制开关管31所在电路的电流大小的。
本说明书实施例还提供了另一种基于电压调制的光谱调节方法，方法基于实施例2中的基于电压调制的光谱调节系统实现的，方法包括：
根据植物当前的生长环境需求确定出植物需要的最佳光谱比例，最佳光谱比例为不同光谱之间的光照比例；
利用控制电路32检测供电模块2的输出电压幅值；
当检测到供电模块2的输出电压幅值时，基于最佳光谱比例利用控制电路32通过运算放大器323调节开关管31的阻抗大小来调节对应的灯珠电路5中的灯珠51的发光亮度，以调整光谱实现最适宜的植物生长的光照环境。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，包括设置于灯具(1)外部的供电模块(2)和设置于灯具(1)内部的电流控制模块(3)和光源模块(4)，所述电流控制模块(3)和所述光源模块(4)均和所述供电模块(2)电连接，
所述供电模块(2)用于输出电压幅值可调节的直流电压，所述供电模块(2)包括功率主电路(21)和电压环电路(22)，所述电压环电路(22)用于调节所述功率主电路(21)以改变所述功率主电路(21)的输出电压幅值；
所述光源模块(4)包括由至少两个不同光谱的多个灯珠(51)构成的灯珠电路(5)；
所述电流控制模块(3)包括开关管(31)和控制电路(32)，所述开关管(31)和所述灯珠电路(5)电连接，所述控制电路(32)设置为通过检测所述供电模块(2)的输出电压幅值大小来控制所述开关管(31)闭合或断开以控制灯具(1)中的对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)开始发光或停止发光，或调节所述开关管(31)的阻抗大小以调节对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)的发光亮度；
所述控制电路(32)包括驱动信号电路(322)，所述驱动信号电路(322)的输入端和所述控制电路(32)的输出端电连接，所述驱动信号电路(322)用于输出驱动信号以改变所述开关管(31)的阻抗。
2.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述灯珠电路(5)至少包括第一灯珠电路(52)和第二灯珠电路(53)，所述第一灯珠电路(52)由一个光谱的多个灯珠(51)连接而成，所述第二灯珠电路(53)由另一个光谱的多个灯珠(51)连接而成，所述开关管(31)至少包括第一开关管(311)和第二开关管(312)，所述第一灯珠电路(52)和所述第一开关管(311)串联而成的第一灯珠单元(6)和所述第二灯珠电路(53)和所述第二开关管(312)串联而成的第二灯珠单元(7)并联。
3.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述灯珠电路(5)至少包括第一灯珠电路(52)和第二灯珠电路(53)，所述第一灯珠电路(52)和所述第二灯珠电路(53)串联，所述第一灯珠电路(52)由一个光谱的多个灯珠(51)连接而成，所述第二灯珠电路(53)由另一个光谱的多个灯珠(51)连接而成，所述开关管(31)至少包括第一开关管(311)和第二开关管(312)，所述第一灯珠电路(52)和所述第一开关管(311)并联，所述第二灯珠电路(53)和所述第二开关管(312)并联。
4.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述灯珠电路(5)至少包括第一灯珠电路(52)和第二灯珠电路(53)，所述第一灯珠电路(52)由不同光谱的灯珠(51)按照第一设定规律连接而成，所述第二灯珠电路(53)由不同光谱的灯珠(51)按照第二设定规律连接而成，所述开关管(31)至少包括第一开关管(311)和第二开关管(312)，由所述第一灯珠电路(52)和所述第一开关管(311)串联而成的第一灯珠单元(6)和由所述第二灯珠电路(53)和所述第二开关管(312)串联而成的第二灯珠单元(7)并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
5.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述灯珠电路(5)至少包括第一灯珠电路(52)和第二灯珠电路(53)，所述第一灯珠电路(52)和所述第二灯珠电路(53)串联，所述第一灯珠电路(52)由不同光谱的灯珠(51)按照第一设定规律连接而成，所述第二灯珠电路(53)由不同光谱的灯珠(51)按照第二设定规律连接而成，所述开关管(31)至少包括第一开关管(311)和第二开关管(312)，所述第一灯珠电路(52)和所述第一开关管(311)并联，所述第二灯珠电路(53)和所述第二开关管(312)并联，所述第一设定规律不同于所述第二设定规律。
6.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述控制电路(32)包括比较器(321)，所述控制电路(32)设置为当检测到所述供电模块(2)的输出电压幅值大小时通过所述比较器(321)来控制所述开关管(31)闭合或断开以控制灯具(1)中的对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)开始发光或停止发光。
7.根据权利要求1所述的基于电压调制的光谱调节系统，其特征在于，所述控制电路(32)包括运算放大器(323)，所述控制电路(32)设置为当检测到所述供电模块(2)的输出电压幅值大小时通过所述运算放大器(323)来调节所述开关管(31)的阻抗大小以调节对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)的发光亮度。
8.一种基于电压调制的光谱调节方法，所述方法基于如权利要求1-7任一项所述的基于电压调制的光谱调节系统实现的，其特征在于，所述方法包括：
根据植物当前的生长环境需求确定出所述植物需要的最佳光谱比例，最佳光谱比例为不同光谱之间的光照比例；
利用控制电路(32)检测供电模块(2)的输出电压幅值；
当检测到供电模块(2)的输出电压幅值时，基于最佳光谱比例通过控制电路(32)控制开关管(31)闭合或断开来控制灯具(1)中的对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)开始发光或停止发光，或调节所述开关管(31)的阻抗大小来调节对应的所述灯珠电路(5)中的灯珠(51)的发光亮度，以调整光谱实现最适宜的植物生长的光照环境。
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|---|---|
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102474947A (zh) * | 2009-07-21 | 2012-05-23 | 夏普株式会社 | 照明装置 |
| CN102548101A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-04 | 英飞特电子（杭州）有限公司 | 一种led调光系统 |
| WO2013181853A1 (zh) * | 2012-06-05 | 2013-12-12 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种led背光系统及显示装置 |
| CN105722287A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 华润矽威科技（上海）有限公司 | 一种线性led驱动电路及方法 |
| CN205389279U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-07-20 | 广州达森灯光股份有限公司 | 一种led驱动电源电路 |
| EP3056808A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-17 | Lu, Zhoubo | A led lamp with guide rail |
| CN105934056A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-07 | 英飞特电子（杭州）股份有限公司 | 一种led调光驱动电路 |
| CN206807832U (zh) * | 2017-01-11 | 2017-12-26 | 四川城市职业学院 | 一种节能开关 |
| CN207219087U (zh) * | 2017-04-17 | 2018-04-10 | 深圳市柏力浦光电有限公司 | 一种基于led灯的环境光感应控制器 |
| CN207706484U (zh) * | 2017-12-20 | 2018-08-07 | 广东恒润光电有限公司 | 一种感应调节的灯具 |
| CN109210417A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-15 | 深圳长弓半导体技术有限公司 | 植物生长补光灯 |
| EP3481156A1 (en) * | 2017-11-03 | 2019-05-08 | Self Electronics Co., Ltd. | Led lamp power supply |
| CN110831279A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 一种led驱动装置、驱动电路及其驱动方法 |
| CN214663825U (zh) * | 2021-02-09 | 2021-11-09 | 四维生态科技（杭州）有限公司 | 一种植物照明装置 |
| CN216775069U (zh) * | 2021-11-29 | 2022-06-17 | 四维生态科技（杭州）有限公司 | 一种基于电压调制的光谱调节系统 |
-
2021
- 2021-11-29 CN CN202111432980.9A patent/CN114173445B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102474947A (zh) * | 2009-07-21 | 2012-05-23 | 夏普株式会社 | 照明装置 |
| CN102548101A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-04 | 英飞特电子（杭州）有限公司 | 一种led调光系统 |
| WO2013181853A1 (zh) * | 2012-06-05 | 2013-12-12 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种led背光系统及显示装置 |
| CN105722287A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 华润矽威科技（上海）有限公司 | 一种线性led驱动电路及方法 |
| EP3056808A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-17 | Lu, Zhoubo | A led lamp with guide rail |
| CN205389279U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-07-20 | 广州达森灯光股份有限公司 | 一种led驱动电源电路 |
| CN105934056A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-07 | 英飞特电子（杭州）股份有限公司 | 一种led调光驱动电路 |
| CN206807832U (zh) * | 2017-01-11 | 2017-12-26 | 四川城市职业学院 | 一种节能开关 |
| CN207219087U (zh) * | 2017-04-17 | 2018-04-10 | 深圳市柏力浦光电有限公司 | 一种基于led灯的环境光感应控制器 |
| EP3481156A1 (en) * | 2017-11-03 | 2019-05-08 | Self Electronics Co., Ltd. | Led lamp power supply |
| CN207706484U (zh) * | 2017-12-20 | 2018-08-07 | 广东恒润光电有限公司 | 一种感应调节的灯具 |
| CN109210417A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-15 | 深圳长弓半导体技术有限公司 | 植物生长补光灯 |
| CN110831279A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 深圳市晟碟半导体有限公司 | 一种led驱动装置、驱动电路及其驱动方法 |
| CN214663825U (zh) * | 2021-02-09 | 2021-11-09 | 四维生态科技（杭州）有限公司 | 一种植物照明装置 |
| CN216775069U (zh) * | 2021-11-29 | 2022-06-17 | 四维生态科技（杭州）有限公司 | 一种基于电压调制的光谱调节系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Intelligent Dimming LED for Moonlight Simulation;S. Han, X. Zhong, Y. Ding, W. Li, S. Liu and P. Liu;《2015 2nd International Conference on Information Science and Control Engineering》;全文 * |
| 一种智能化数字LED照明灯的设计;郭盛利,都书言;《2013年中国照明论坛暨LED照明产品设计、应用与创新论坛论文集》;全文 * |
| 数字摄像能见度仪的设计与实现;雷鸣,聂凯,姜罕盛,戴庞达,王京丽;《光学学报》;第41卷(第17期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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