CN201636686U - Led混合光谱植物补光灯 - Google Patents

Abstract

一种LED混合光谱植物补光灯，包括有可透光的灯具壳体和设置在所述灯具壳体中的发光体，其特征在于：所述的发光体包括由大功率LED灯组成的多个发光体单元，所述的发光体单元设置在一固定于所述壳体内的电路板上并和该电路板形成一LED补光控制电路，所述壳体内还设置有一能和所述电路板形成电流回路并用于保证输入电源恒定的恒流源电路。与现有技术相比，本实用新型采用大功率的LED灯作为发光体作为植物补光光源，能更好地满足植物正常生长发育所需的光合作用光通量；另外，在LED补光控制电路中设置了恒流源电路，当发光体单元的电路模块里某个LED灯损坏时，起到保护发光体单元内的其他LED灯正常工作的作用。

Description

LED混合光谱植物补光灯

技术领域

本实用新型涉及一种植物补光灯，特别是一种LED混合光谱植物补光灯。

背景技术

近年来，我国设施农业发展非常迅速，温室大棚在反季节瓜果、花卉的生产中起着重要的作用，然而目前温室大棚普遍存在严重光照不足的问题。由于光照不足，植物不能有效地进行光合作用(光生物学研究结果表明：植物体干重的90％以上为光合作用产生的有机物)，光照不足已经成为制约设施农业发展的关键因素，不但影响植物产量和品质，同时也易导致各种病虫害的发生。因此，人工创造一个高效、节能、可控性强的补光系统，对于完善设施农业和促进设施农业的发展具有重大意义。

现有技术中，温室大棚植物补光设备多采用传统的白炽灯、荧光灯或高压钠灯，这些传统的植物补光设备存在着较多缺陷：1、白炽灯、荧光灯等常规灯具能耗大、光电转化效率低下，能源损耗大。2、传统补光灯具，光源释放热量大，在温室大棚内难以实现温度准确控制，容易烤焦、灼伤植物体嫩芽，并存在火灾等安全隐患。3、传统补光灯具，其发射光谱主要是黄、绿光。而在可见光中，植物能吸收利用的只有10％-30％，光辐射利用效率低，导致光源照度虽然很大，但其发射光谱与植物光合作用所需光谱曲线不相符，造成能源浪费严重。4、传统补光灯具，光谱单一，或杂色光比重较大，实际上并不能真正满足植物生长光合作用所需要的光谱和光强，补光效果较差。

为了弥补传统植物补光灯设备的不足，人们又提出了采用LED冷光源作为新型光源对植物进行补光，但现有技术中采用的LED补光灯多为小功率、低光强的LED植物补光灯，虽然发射光谱能够符合植物光合作用曲线，但是其能达到的光合作用光通量较低(光合作用光通量是指光合作用时，单位面积叶面在单位时间内获取的光通量，单位为：umol/m²·s)。在通常情况下，植物所需的光合作用光通量为60umol/m²·s，而对于小功率、低光强的LED补光灯在距叶面50cm距离时，其光合作用光通量仅为5umol/m²·s，远远达不到植物正常生长发育所需的光合作用光通量，因此，采用这种小功率、低光强的LED补光灯不能从实质上对植物进行补光，不仅补光效率低，同时还会造成能源的大量浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种大功率、高光强且补光效率高的LED混合光谱植物补光灯，该植物补光灯能够发射基本与植物生长发育所需光合作用曲线一致的混合光谱，满足植物所需光合作用的光通量。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该LED混合光谱植物补光灯，包括有可透光的灯具壳体和设置在所述灯具壳体中的发光体，其特征在于：所述的发光体包括由大功率LED灯组成的多个发光体单元，所述的发光体单元设置在一固定于所述壳体内的电路板上并和该电路板形成一LED补光控制电路，所述壳体内还设置有一和所述电路板形成电流回路并用于保证输入电源恒定的恒流源装置。

为了满足植物正常生长发育的需要，作为优选，所述的发光体单元有四组，每组所述的发光体单元包括有并联连接的第一电路模块和第二电路模块，所述的第一电路模块和第二电路模块分别包括有均匀间隔设置的10个红光LED灯和5个蓝光LED灯。因此，由红光LED和蓝光LED混合组成的混合光源，能发射基本与植物生长、光合作用曲线一致的混合光谱，满足植物所需的光合作用光通量要求。

作为进一步优选，每一所述发光体单元的总电流为990mA，每一所述发光体单元的工作电压为24V。

为了确保输出电流的恒定，避免因过流而引起整个发光体单元内的LED灯烧坏，在壳体内还设置有恒流源装置，该恒流源装置包括有一恒流源电路，作为优选，所述的恒流源电路可以选择以型号为ZXLD1360的LED驱动器为核心，该LED驱动器包括有接地端、电压输入端、电流输入端、输入控制端、输出控制端，其中，所述LED驱动器的输入控制端连接外部直流电压或PWM控制信号，该LED驱动器的接地端和所述输入电源的接地端相连，该LED驱动器的电压输入端一路和所述输入电源的正极相连，另一路经一电阻和所述LED补光控制电路的阳极输入端相连，该LED驱动器的输出控制端经一电感和所述LED补光控制电路的阴极输入端相连，所述LED驱动器的电流输入端连接所述LED补光控制电路的阳极输入端，并且，在所述LED驱动器的电压输入端和输出控制端之间还串接有一稳压二极管，该稳压二极管的阳极和所述LED驱动器的输出控制端相连，该稳压二极管的阴极和所述LED驱动器的电压输入端相连。于是，当发光体单元的电路模块里某个LED灯损坏时，恒流源电路能即刻调节控制并平衡电流，确保输出电流恒定，起到保护发光体单元内的其他LED灯正常工作的作用，能够有效地延长LED灯的使用寿命。

为了便于LED灯的安装和更换，所述的壳体为一由外壳、面框和玻璃组成的封闭腔室，其中，所述外壳的一侧敞开，所述外壳在敞开端上连接有所述的面框，该面框上开设有一和所述外壳内腔相贯通的开口，所述玻璃设置在所述面框的开口上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：采用大功率的LED灯作为发光体作为植物补光光源，植物光照的强度更强，相比于传统的植物补光灯更加节能、环保，而且还能够弥补小功率低光强的LED植物补光灯无法满足植物正常生长发育所需的光合作用光通量的缺陷，达到更好的补光效果；另外，在LED补光控制电路中设置了恒流源电路，当发光体单元的电路模块里某个LED灯损坏时，恒流源电路能即刻调节控制并平衡电流，确保输出电流恒定，起到保护发光体单元内的其他LED灯正常工作的作用，能够确保LED灯的使用可靠性并有效地延长植物补光灯的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的植物补光灯底面结构示意图。

图2为本实用新型实施例的植物补光灯的剖视图。

图3为本实用新型实施例的发光体单元的集控电路连接结构图。

图4为本实用新型实施例的恒流源电路连接结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、图2所示，为本实用新型的LED混合光谱植物补光灯的结构示意图，该植物补光灯包括有铝合金外壳1，外壳1的一侧敞开，外壳1在该敞开端连接有铝合金面框2，面框2上开设有能和外壳1的内腔相贯通的开口21，面框2的开口21上还设置有防水玻璃3，外壳1、面框2和玻璃3组成一封闭且能供光透入的壳体。

壳体内固定有一和面框2相平行的电路板5，为了满足植物所需的光合作用光通量，该电路板5在和玻璃3相对应的一侧上设置有多个大功率LED灯4(即图3电路连接图中所示的D1，D2，……，D30)，有效提高灯具的发射光强，这些大功率LED灯分成四组发光体单元，每组发光体单元包括有并联连接的第一电路模块P1和第二电路模块P2，第一电路模块平和第二电路模块排内分别包括有15个均匀间隔焊接在电路板5上的红光LED灯和蓝光LED灯，并且，第一电路模块P1和第二电路模块P2并联后组成一集控电路，每个发光体单元所对应的集控电路所包含的LED灯可以分成3组，每组为10个LED灯一字排列，每组发光体单元共包含20个红光LED灯和10个蓝光LED灯，每一发光体单元的总电流为990mA，每一发光体单元的工作电压为24V，每一发光体单元的集控电路连接结构图参见图3；

于是，整个灯具共计120个LED灯，其中，80个为红光LED灯，40个为蓝光LED灯，LED灯的光谱选择是根据植物吸收光谱要求而组成的混合光源，为了能发射基本与植物生长、光合作用曲线一致的混合光谱，本实施例的混合大功率LED灯的光谱波长峰值范围选择在400nm～700nm之间。

考虑到大功率LED灯4有明显的电热效应，不能忽视其工作时产生的热量累积，为了延长LED灯的使用寿命并减小LED灯的老化速度，电路板5采用散热性良好的铝板复合而成的铝基印刷电路板，可以作为散热导板，并通过外壳1自然散热，保持壳体内的常温工作温度。

为了保证LED灯工作的可靠性，减小输入电流的波动对LED灯的冲击，壳体内还设置有一和电路板5形成电流回路并用于保证输入电源恒定的恒流源装置6，该恒流源装置6内设置有一恒流源电路，该恒流源电路以型号为ZXLD1360的LED驱动器T为核心，该LED驱动器T包括有接地端GND、电压输入端V_IN、电流输入端I_SENSE、输入控制端ADJ、输出控制端LX，其中，LED驱动器T的输入控制端连接外部直流电压或PWM控制信号，该LED驱动器T的接地端GND和输入电源的接地端GND′相连，该LED驱动器T的电压输入端V_IN一路和输入电源的正极VCC相连，另一路经一电阻Rs和LED补光控制电路的阳极输入端相连，该LED驱动器T的输出控制端LX经一电感L和LED补光控制电路的阴极输入端相连，LED驱动器T的电流输入端I_SENSE连接LED补光控制电路的阳极输入端，并且，在LED驱动器T的电压输入端V_IN和输出控制端LX之间还串接有一稳压二极管D，该稳压二极管D的阳极和LED驱动器T的输出控制端LX相连，该稳压二极管D的阴极和LED驱动器T的电压输入端V_IN相连。于是，输入电源经整流后获得24V直流电源，并通过LED驱动器T输出恒定的电流给LED灯供电，以保证LED灯的正常工作，能有效的保护LED灯并延长LED灯的使用寿命。

本实施例采用大功率高光强混合LED灯实现植物补光，有效提高灯具的发射光强，电路简单、光谱比例科学，并具备恒流源系统保护，能够完全满足植物生长发育所需要光强指数(距叶面50cm时光强指数350-400umol/m²·s)，适合温室大棚、组培育苗室等现代设施农业种植、育苗应用。

Claims (5)

1.一种LED混合光谱植物补光灯，包括有可透光的灯具壳体和设置在所述灯具壳体中的发光体，其特征在于：所述的发光体包括由大功率LED灯(4)组成的多个发光体单元，所述的发光体单元设置在一固定于所述壳体内的电路板(5)上并和该电路板(5)形成一LED补光控制电路，所述壳体内还设置有一和所述电路板(5)形成电流回路并用于保证输入电源恒定的恒流源装置(6)。

2.根据权利要求1所述的LED混合光谱植物补光灯，其特征在于：所述的发光体单元有四组，每组所述的发光体单元包括有并联连接的第一电路模块(P1)和第二电路模块(P2)，所述的第一电路模块(P1)和第二电路模块(P2)分别包括有均匀间隔设置的10个红光LED灯和5个蓝光LED灯。

3.根据权利要求2所述的LED混合光谱植物补光灯，其特征在于：每一所述发光体单元的总电流为990mA，每一所述发光体单元的工作电压为24V。

4.根据权利要求1所述的LED混合光谱植物补光灯，其特征在于：所述的恒流源装置(6)包括有一恒流源电路，该恒流源电路以型号为ZXLD1360的LED驱动器(T)为核心，该LED驱动器包括有接地端(GND)、电压输入端(V_IN)、电流输入端(I_SENSE)、输入控制端(ADJ)和输出控制端(LX)，其中，所述LED驱动器(T)的输入控制端(ADJ)连接外部直流电压或PWM控制信号，该LED驱动器(T)的接地端(GND)和所述输入电源的接地端(GND′)相连，该LED驱动器(T)的电压输入端(V_IN)一路和所述输入电源的正极(VCC)相连，另一路经一电阻(Rs)和所述LED补光控制电路的阳极输入端相连，该LED驱动器(T)的输出控制端(LX)经一电感(L)和所述LED补光控制电路的阴极输入端相连，所述LED驱动器(T)的电流输入端((I_SENSE)连接所述LED补光控制电路的阳极输入端，并且，在所述LED驱动器(T)的电压输入端(V_IN)和输出控制端(LX)之间还串接有一稳压二极管(D)，该稳压二极管(D)的阳极和所述LED驱动器(T)的输出控制端(LX)相连，该稳压二极管(D)的阴极和所述LED驱动器(T)的电压输入端(V_IN)相连。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的LED混合光谱植物补光灯，其特征在于：所述的壳体为一由外壳(1)、面框(2)和玻璃(3)组成的封闭腔室，其中，所述外壳(1)的一侧敞开，所述外壳(1)在敞开端上连接有所述的面框(2)，该面框上开设有一和所述外壳(1)内腔相贯通的开口(21)，所述玻璃(3)设置在所述面框(2)的开口(21)上。

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