CN202791552U - 红蓝远红三色集成大功率led补光灯 - Google Patents
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Abstract
一种红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，包括稳压电路(10)、光照控制电路(13)、数码管显示电路(14)、恒流驱动电路(11)和红蓝远红三色集成大功率LED串联电路(12)；灯体由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热鳍片(5)、壳体(6)、铝基板(7)和以铝基板(7)圆心为中心，呈内外两环排列的LED(8)，每颗LED(8)都配有聚光透镜(9)。本补光灯采用红蓝远红三色集成大功率LED作为光源，红蓝远红光光照均匀化程度得到提高，空间排列和接线方式得以简化；同时本补光灯使用散热良好的铝合金壳体，有效地降低了LED的光衰，并且红蓝光光通量比(R/B)和红光远红光光通量比(R/FR)均可精细调节，从而促进光合作用和控制植株形态，具有结构简单、耗电量低、使用寿命长、维护方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适于作室内环境的光合作用照射灯，具体是一种红蓝远红三色集成大功率LED补光灯。
背景技术
本申请人在先申请的201220131191.1“大功率红蓝远红三色LED组合补光灯”专利，采用红光、蓝光和远红光三种大功率LED组合，单位面积使用LED颗数少，结构简单、可靠性强、散热效果好。但该灯由于是采用三种单色光LED排列组合而成，导致红光、蓝光和远红光在空间混合不够均匀，未能达到自然光照的理想状态。并且该灯的红蓝光光通量比(R/B)不可调节，而不同的植物对R/B的需求差异较大，故该灯只能针对特定种类的植物补光，适用面狭窄。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种红蓝远红三色集成大功率LED补光灯。
解决上述技术问题采用的技术方案是：
本用于室内光合作用的红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，由电路和硬件两部分组成，电路部分包括稳压电路、光照控制电路、数码管显示电路、恒流驱动电路和红蓝远红三色集成大功率LED串联电路；硬件部分由上至下包括开关电源、LED光源控制器、散热鳍片、壳体、铝基板和以铝基板圆心为中心，呈内外两环排列的LED，每颗LED都配有聚光透镜；LED为红蓝远红三色集成大功率LED，均安装在圆形铝基板的底面，内外两环的LED中，内环六颗，外环十二颗，每环中的LED均一一间隔呈等间距的圆周排列。
所说的开关电源为隔离式直流开关电源，输入电压为100-240V，输出电压为24V，输出电流为0-3.2A。
所说的LED光源控制器包括增强型51单片机主控制芯片、数码管显示面板、按键阵列和定时开关模块。
所说的LED为红蓝远红三色集成大功率LED，发光角120°、直径10mm，功率3W，管脚6只。其中红光波长640nm，标准工作电流350mA；蓝光波长440nm，标准工作电流300mA；远红光波长735nm，标准工作电流200mA。
所说的基板直径为120mm，红蓝远红三色集成大功率LED的中心点所围成的圆周内环直径为40mm，外环直径为80mm。
本实用新型的有益效果是：采用红蓝远红三色集成大功率LED作为光源，保证红蓝远红三种光在LED灯珠内部即均匀照射，与现有采用红蓝远红三种单色光LED组合的补光灯相比，光照均匀化程度得到提高；同时由于本补光灯使用同一种规格的LED，与现有使用红光、蓝光和远红光三种规格LED组合的补光灯相比，空间排列和接线方式得以简化，空间利用率得到提高。另外本补光灯的红光与蓝光光通量比(R/B)和红光与远红光光通量比(R/FR)均可精细调节，从而促进光合作用和控制植株形态。并且本补光灯使用散热良好的铝合金壳体，有效地降低了LED的光衰，具有结构简单、耗电量低、使用寿命长、维护方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型圆形基板上LED分布示意图。
图3为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
本实用新型下面结合实施例并参照附图作进一步详述：参见图1，在一壳体6中固定设置一块圆形LED铝基板7，铝基板7上方配置一散热鳍片5，一开关电源1的输入端使用导线与外部电源连接，开关电源1的输出端通过导线2与LED光源控制器3连接，LED光源控制器3的输出端通过导线4连接到灯头内的LED阵列8。LED阵列8全部固定在圆形LED铝基板7上，每颗LED都配有聚光透镜9。如图2所示，十八颗LED的红光管脚、蓝光管脚和远红光管脚分别串联，然后接到各自的驱动电路中。选用的LED为红蓝远红三色集成大功率LED，发光角120°、直径10mm，功率3W，管脚6只。其中红光波长640nm，标准工作电流350mA；蓝光波长440nm，标准工作电流300mA；远红光波长735nm，标准工作电流200mA。将上述LED以基板圆心为中心，均匀排列成内外两环，内环六颗，外环十二颗，每环中的LED均一一间隔呈等间距的圆周排列。红蓝远红三色集成大功率LED的中心点所围成的圆周内环直径为40mm，外环直径为80mm。
研究表明，植物吸收光谱的最强区域是波长为640-660nm的红光部分和波长为430-450nm的蓝光部分，蓝光有利于植物叶片的生长，红光有利于植物茎杆的生长，波长为720-800nm的远红光有利增加植株高度，因此选用红蓝远红三色LED补光是有其科学依据的。合适的红光与蓝光光通量比(R/B)是培育出形态健全的植物的必要条件，因此本补光灯设计成R/B比可精细调节。对草本类26种、木本类7种、大田作物8种和人工气象室20种光合作用曲线分析，其R/B比综合平均为1.84。所以本LED补光灯在标准工作电流下的R/B比设定为1.84左右，具体可视植物栽培种类通过调节红光、蓝光和红外光LED的脉冲占空比，以达到调控R/B比和R/FR比的目的。
参见图3，本补光灯电路采用了低压恒流源。220V交流电经开关电源1后输出24V直流电压，一路接至稳压电路10，另一路接至恒流驱动电路11。24V电压经R1降压，LM7805稳压后输出至光照控制电路13，为单片机IC2提供可靠的工作电压。恒流驱动电路11输出恒定电流至红蓝远红三色集成大功率LED串联电路12，同时点亮LED灯珠内的红光、蓝光和远红光芯片。IC3、IC4、IC5为恒流驱动芯片，采用目前应用广泛、廉价且性能比较稳定的PT4115。D1、D2、D3为续流二极管，由于工作在高频脉冲下，故采用肖特基二极管SS110。L1、L2、L3是整流电感，设计为50μH。R2、R3、R4为取样电阻，控制PT4115输出电流大小，一般用以下公式计算：R＝0.1/Iout。由于红光串联电路额定工作电流为350mA，蓝光串联电路额定工作电流为300mA，远红光串联电路额定工作电流为200mA，故红光驱动电路中R2取0.286Ω，蓝光驱动电路中R3取0.333Ω，远红光驱动电路中R4取0.500Ω。PT4115的DIM端可外接PWM脉冲或直流电压调光，由于本设计采用PWM技术调节红蓝远红光光照强度，故DIM外接由LED光源控制器3输出的PWM信号，频率设置为1000Hz。
参见图3，本补光灯光照控制电路13采用增强型51单片机实现。24V电压经稳压电路10稳压后输出至光照控制电路13，为单片机IC2提供可靠的5V工作电压。IC1采用三端稳压器LM7805，IC2采用单片机STC89C52RC，内部下载控制程序，以实现红蓝远红光光强调节。单片机的INT0、INT1和T0管脚输出分别接至IC3、IC4和IC5的DIM端。按键TB1-TB6分别为红光亮度增大键、红光亮度减小键、蓝光亮度增大键、蓝光亮度减小键、远红光亮度增大键和远红光亮度减小键，接至P1.1-P1.7管脚，可以实现红蓝远红光0-10级范围内的任意亮度调节。C5和R5构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C5可用10μF/25V电解电容，R5用1K精密电阻。C3、C4和CR1构成单片机振荡电路，提供时间基准，C3和C4可用22pF瓷片电容，CR1可用12MHz晶振。
参见图3，本补光灯的数码管显示电路14由四位七段LED共阳数码管IC6和四只PNP型9012三极管组成。通过控制三极管通断来轮流扫描四位数码管实现动态扫描显示。字型码信息由单片机P2口输出，可实时显示红光、蓝光和远红光的亮度等级，以方便调节R/B比和R/FR比。
Claims (5)
1.一种红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，由电路和硬件两部分组成，电路部分包括稳压电路(10)、光照控制电路(13)、数码管显示电路(14)、恒流驱动电路(11)和红蓝远红三色集成大功率LED串联电路(12)；硬件部分由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热鳍片(5)、壳体(6)、铝基板(7)和以铝基板(7)圆心为中心，呈内外两环排列的LED(8)，每颗LED都配有聚光透镜(9)；LED(8)为红蓝远红三色集成大功率LED，均安装在圆形铝基板(7)的底面，内外两环的LED中，内环六颗，外环十二颗，每环中的LED均一一间隔呈等间距的圆周排列。
2.如权利要求1所述的红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，其特征是所说的开关电源(1)为隔离式直流开关电源，输入电压为100-240V，输出电压为24V，输出电流为0-3.2A。
3.如权利要求1所述的红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，其特征是所说的LED光源控制器(3)包括增强型51单片机主控制芯片、数码管显示面板、按键阵列和定时开关模块。
4.如权利要求1所述的红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，其特征是所说的LED(8)为红蓝远红三色集成大功率LED，发光角120°、直径10mm，功率3W，管脚6只；其中红光波长640nm，标准工作电流350mA；蓝光波长440nm，标准工作电流300mA；远红光波长735nm，标准工作电流200mA。
5.如权利要求1所述的红蓝远红三色集成大功率LED补光灯，其特征是所说的铝基板(7)直径为120mm，红蓝远红三色集成大功率LED的中心点所围成的圆周内环直径为40mm，外环直径为80mm。
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