CN203327303U - 带遥控的一体式红蓝远红三色led组合补光灯 - Google Patents
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Abstract
一种带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，包括LED组合补光灯和掌上遥控器。所述LED组合补光灯包括开关电源、LED光源控制器、散热鳍片、壳体、铝基板和红光LED、蓝光LED及远红光LED，每颗LED都配有聚光透镜，光照传感器安置在LED灯头下方；所述掌上遥控器包括电池组、控制信号处理器、功能按键、LCD显示屏和RF收发模块；当掌上遥控器通过RF收发模块发出指令时，LED组合补光灯接收到指令并将指令传送到微处理器，微处理器根据指令来控制恒流驱动电路，进而控制红蓝远红光LED，同时该微处理器将检测到的信号通过RF收发模块发送至掌上遥控器，在LCD显示屏上实时显示。本补光灯通过RF遥控技术，非常方便地实现了无线远程控制，节能、方便、高效、实用。
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，具体是一种带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯。
背景技术
本申请人在先申请的201220332594.2“一体式红蓝远红三色LED组合补光灯”专利，集光强调节和光强检测于一体，将分体式改为一体式，携带和安装方便，成本有所降低，并可根据红、蓝、远红光光强检测的结果来实现R/B比和R/FR比的精细调节，从而促进光合作用和控制植株形态。但该灯采用的是传统的有线控制方式，需要现场调控LED光强和观察相关数据，给使用者造成诸多不便，不能很好的满足于使用者对补光灯的便捷使用的要求。因此，如何应用一无线通讯技术来遥控补光灯，使其控制方式更加简易，并可即时远程控制补光灯的开关、亮度以及获取补光灯的状态信息，实为本实用新型所欲解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯。
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带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，包括LED组合补光灯和掌上遥控器，所述LED组合补光灯由上至下包括开关电源、LED光源控制器、散热鳍片、壳体、铝基板和用导热硅胶粘贴在铝基板上的红光LED、蓝光LED及远红光LED，每颗LED都配有聚光透镜；高度可调、实时检测红光、蓝光与远红光光照强度的光照传感器安置在LED灯头下方；所述掌上遥控器包括电池组、控制信号处理器、功能按键、LCD显示屏和和RF收发模块；所述掌上遥控器使用RF射频信号与LED组合补光灯以无线方式连结；所述LED光源控制器内部包含有微处理器，该微处理器连接有RF收发模块，接收并传送控制信号至掌上遥控器，所述RF收发模块对应掌上遥控器上的RF收发模块，掌上遥控面板上的功能按键通过控制信号处理器与RF收发模块连接，将掌上遥控器上的功能按键的控制信号传送出去，同时掌上遥控面板上的LCD显示屏将RF收发模块接收到的信号通过制信号处理器处理后显示出来。
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组合补光灯的电路结构是：开关电源输出的24V直流电一路直接输送至恒流驱动电路供电，另一路经过降压稳压电路处理后输出5V和3.3V，其中5V输出接至微处理器，3.3V输出接至光强检测电路和RF收发模块；光强检测电路连接至微处理器，将检测到的红蓝远红光光强信号经微处理器处理后通过RF收发模块传送出去，同时RF收发模块将接收到的控制信号经微处理器转换为PWM信号控制恒流驱动电路输出电流的大小，该电流流向LED串联电路，同时点亮红光LED、蓝光LED和远红光LED。
所说的微处理器为增强型51单片机STC12C5A60S2。
所说的LED分红光、蓝光和远红光三色，红光LED为发光角120°、直径8mm、波长640nm和标准工作电流350mA的1W大功率LED；蓝光LED为发光角120°、直径8mm、波长440nm和标准工作电流300mA的1W大功率LED；远红光LED为发光角120°、直径8mm、波长735nm和标准工作电流600mA的1W大功率LED。
所说的LED呈6×6方阵排列于铝基板上，第一三行LED按红蓝红蓝红蓝的顺序等间距均匀排列，第四六行LED按蓝红蓝红蓝红的顺序等间距均匀排列，第二行LED按蓝远红蓝红远红红的顺序等间距均匀排列，第五行LED按红远红红蓝远红蓝的顺序等间距均匀排列，每行和每列相邻两颗LED的中心间距均为30mm。
所说的光照传感器为ISL29010光照传感器；在第一个传感器检测入口处加装了透光波段在400-500nm，透光率为90％的滤光片，在第二个传感器检测入口处加装了透光波段在600-700nm，透光率为90％的滤光片，在第三个传感器检测入口处加装了透光波段在700-800nm，透光率为90％的滤光片，以分别对蓝光、红光和远红光进行检测。
所说的掌上遥控器遥控距离室内可达10-15m，室外可达50-80m，一个掌上遥控器可以控制1-6台LED组合补光灯。
本实用新型的有益效果是：本补光灯采用RF遥控技术，工作在2.4-2.5GHz ISM自由频段，全球通用，可以非常方便地实现对LED补光灯的远程控制，具有功耗低，传输距离远，空中通讯速率高，抗干扰性更强，稳定性更高等优点；同时由于采用了RF射频信号，遥控器和LED补光灯相互之间无物理阻碍，使用时不需要将遥控器对着LED补光灯，并且在遥控范围内，一个遥控器可以控制多个LED补光灯，而且同步性、一致性很好。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型铝基板上红光、蓝光和远红光LED分布示意图。
图3为本实用新型掌上遥控器电路框图。
图4为本实用新型LED组合补光灯电路框图。
图5-图10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104中固定设置一块矩形铝基板105，铝基板105上方配置一散热器103，一LED光源控制器102与开关电源101、LED106、LED107、LED108及光照传感器110相连。大功率LED呈6×6方阵排列于铝基板105上，如图2所示，其中八颗红光LED106串联，八颗蓝光LED107串联，四颗远红光LED108串联，然后分别接到各自的驱动电路中。选用的红光LED106为发光角120°、直径8mm、波长640nm、标准工作电流350mA的1W大功率LED；选用的蓝光LED107为发光角120°、直径8mm、波长440nm、标准工作电流300mA的1W大功率LED；选用的远红光LED108为发光角120°、直径8mm、波长735nm和标准工作电流600mA的1W大功率LED。铝基板105中的第一三行LED按红蓝红蓝红蓝的顺序等间距均匀排列，第四六行LED按蓝红蓝红蓝红的顺序等间距均匀排列，第二行LED按蓝远红蓝红远红红的顺序等间距均匀排列，第五行LED按红远红红蓝远红蓝的顺序等间距均匀排列，每行和每列相邻两颗LED的中心间距均为30mm。该LED组合补光灯100通过掌上遥控器200实现远程无线控制，遥控器200包括电池组201、控制信号处理器202、功能按键203、LCD显示屏204和和RF收发模块205。
参见图3，掌上遥控器200上的功能按键203发出的指令信号经控制信号处理器202处理后通过RF收发模块205发射出去，同时RF收发模块205接收来自LED组合补光灯100的检测信号，并通过LCD显示屏204实时显示出来。电池组201输出3.3-5V供电电压驱动控制信号处理器202、LCD显示屏204和RF收发模块205。
参见图4，LED组合补光灯100的开关电源101输出24V电压至降压稳压电路111和恒流驱动电路113，降压稳压电路111输出5V和3.3V电压，其中5V接至微处理器112，3.3V接至光强检测电路115和RF收发模块116；光强检测电路115连接至微处理器112，将检测到的红蓝远红光光强信号经微处理器112处理后通过RF收发模块116传送出去，同时RF收发模块116将接收到的控制信号经微处理器112转换为PWM信号控制恒流驱动电路113输出电流的大小，该电流流向LED串联电路114，同时点亮红光LED、蓝光LED和远红光LED。
参见图5，本LED组合补光灯100的降压稳压电路111采用了降压型电源管理单片集成电路LM2596，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V等，本电路中采用了固定输出5V和3.3V两个型号。开关电源101输出的24V直流电压经U1恒流降压芯片LM2596-5.0稳压输出5V直流电压为微处理器112提供稳定的工作电压；同时，24V直流电压经U2恒流降压芯片IM2596-3.3稳压输出3.3V直流电压为光强检测电路115和RF收发模块116提供稳定的工作电压。
参见图6，本LED组合补光灯100的光强检测电路115所用的光照传感器为ISL29010光照传感器，在第一个传感器检测入口处加装了透光波段在400-500nm，透光率为90％的滤光片，在第二个传感器检测入口处加装了透光波段在600-700nm，透光率为90％的滤光片，在第三个传感器检测入口处加装了透光波段在700-800nm，透光率为90％的滤光片，以分别对蓝光、红光和远红光进行检测。检测信号采用了I2C总线方式接入，应用分时复用机理有效减少了总线占用空间、电路板空间和芯片管脚使用数量。三路光照传感器数据线接入单片机的P1.0口，时钟线接入P1.1口，从而实现分波段光强检测。
参见图7，本LED组合补光灯100的微处理器112采用增强型51单片机实现，选用STC12C5A60S2单片机作为核心处理器。该单片机具有高速、低功耗及超强抗干扰等特点，采用5V电源供电，具有8路10位A/D接口、2路PWM输出口，4个16位定时器，56K Flash存储空间、1280B静态存取内存、1K可编程只读存储器，能够满足数据采集、智能管理、光谱调控、PWM信号输出等工作，为系统的功能实现提供了基础和保障。其中P1口连接采样信号和控制输出信号，P1.0接入三路光照传感器数据线、P1.1接入时钟线，从而实现分波段光强检测；P1.3，P1.4，P1.5为单片机PWM控制端输出口，其根据单片机计算出与三波段所需补光量对应的PWM信号占空比，输出PWM信号对LED灯组的亮度进行控制。P2口连接RF收发模块：其中P2.0连接CE，控制模块内部射频电路工作与否；P2.1连接CSN，提供模块片选信号，控制允许向模块读或写数据；P2.2连接SCK，提供串行时钟信号，控制模块读写的运作节拍；P2.3连接MOSI，由单片机向模块发送数据；P2.4连接MISO，由模块向单片机发送数据；P2.5连接IRQ，由模块产生中断信号发送给单片机。P3.0，P3.1用于单片机与串口连接的数据读写线，完成程序的下载；C12和R6构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C12可用10μF/25V电解电容，R6用1K精密电阻。C13、C14和CR1构成单片机振荡电路，提供时间基准，C13和C14可用22pF瓷片电容，CR1可用12MHz晶振。
参见图8，24V直流电经恒流驱动电路113输出恒定电流至LED串联电路114，点亮红光、蓝光和远红光LED。U7、U8、U9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。D3、D4、D5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。L3、L4、L5是整流电感，设计为50μH。R7、R8、R9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LED串联电路额定工作电流为350mA，蓝光LED串联电路额定工作电流为300mA，远红光LED串联电路额定工作电流为600mA，故红光LED驱动电路中R7取0.286Ω，蓝光LED驱动电路中R8取0.333Ω，远红光LED驱动电路中R9取0.167Ω。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LED间歇照射时间比，故DIM外接由LED光源控制器102输出的PWM信号，频率设置为1000Hz。
参见图9和图10，本LED组合补光灯100和掌上遥控器200的RF收发模块均采用挪威Nordic公司推出的2.4G单片无线射频收发芯片nRF24L01+，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。RF收发模块接口引脚CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ分别与微处理器112和控制信号处理器202的P2口连接，由微处理器112和制信号处理器202控制信号的发射与接收。信号发射主要通过接口引脚CE、SCK和MOSI来完成。当单片机请求发送数据时，置CE为高电平，此时的接收机地址和有效载荷数据作为nRF24L01+的内部时钟，可用请求协议或单片机将速率调至1Mbps；置CE为低电平可激活发射。信号接收主要使用接口引脚CE、CSN、SCK和MISO来实现。当正确设置射频数据包输入载荷的地址和大小后，置CE为高电平即可激活接收，此后便可在nRF24L01+监测信息输入，200us内若收到有效数据包，则给单片机一个中断并置CSN高电平，以使单片机以时钟形式输出有效载荷数据，待系统收到全部数据后nRF24L01+再置CSN为低电平，此时如果CE保持高电平，则等待新的数据包，若CE置低电平，则开始接收新的序列。
参见图10，本掌上遥控器200的控制信号处理器202采用增强型51单片机STC89S52RC，内部下载控制程序，以实现信号发射接收及控制和显示。
参见图10，本掌上遥控器200的LCD显示屏204采用带中文字库的FYD12864-0402B液晶。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。该模块与单片机级联时，其数据接口DB0-DB7与控制信号处理器202的P0口相连，数据/命令选择端口RS和读写选择端口R/W分别与P3.4，P3.3相连。可调电阻R13与液晶显示对比度调节端连接，可调节对比度。LCD显示屏204可实现系统数据的查询，可显示红光、蓝光和远红光输出强度百分比以及检测到的红光、蓝光和远红光的光照强度。
参见图10，本掌上遥控器200的功能按键203采用4×4矩阵键盘，与控制信号处理器202的P1口相连接，可遥控开关红蓝远红光LED，输入所需光强数值，选择光照模式，完成对系统相关数据的设定及改变。
本带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯使用时，首先将LED组合补光灯100上的开关电源101插头插入插座，接通AC220V电源，本产品默认关闭状态，如需要开灯则使用掌上遥控器200，按一下开关键，开启补光灯，再按一下开关键，关闭补光灯。同理，如需调节红蓝远红光光照强度和补光模式，只需按模式键，输入相应数据确认后即可。补光灯检测反馈的数据实时显示于LCD显示屏204上。如需使用同一掌上遥控器200控制多台LED组合补光灯100，则需进入分组键，在完成LED组合补光灯100和掌上遥控器200的系统对码匹配和分组后，就可以实现各种功能的无线控制。
Claims (8)
1.一种带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，包括LED组合补光灯(100)和掌上遥控器(200)，所述LED组合补光灯(100)由上至下包括开关电源(101)、LED光源控制器(102)、散热鳍片(103)、壳体(104)、铝基板(105)和用导热硅胶粘贴在铝基板(105)上的红光LED(106)、蓝光LED(107)及远红光LED(108)，每颗LED都配有聚光透镜(109)；高度可调、实时检测红光、蓝光与远红光光照强度的光照传感器(110)安置在LED灯头下方；所述掌上遥控器(200)包括电池组(201)、控制信号处理器(202)、功能按键(203)、LCD显示屏(204)和RF收发模块(205)；其特征在于：所述掌上遥控器(200)使用RF射频信号与LED组合补光灯(100)以无线方式连结；所述LED光源控制器(102)内部包含有微处理器(112)，该微处理器(112)连接有RF收发模块(116)，接收并传送控制信号至掌上遥控器(200)，所述RF收发模块(116)对应掌上遥控器(200)上的RF收发模块(205)，掌上遥控面板上的功能按键(203)通过控制信号处理器(202)与RF收发模块(205)连接，将掌上遥控器上的功能按键(203)的控制信号传送出去，同时掌上遥控面板上的LCD显示屏(204)将RF收发模块(205)接收到的信号通过制信号处理器(202)处理后显示出来。
2.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的开关电源(101)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所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的LED组合补光灯(100)的电路结构是：开关电源(101)输出的24V直流电一路直接输送至恒流驱动电路(113)供电，另一路经过降压稳压电路(111)处理后输出5V和3.3V，其中5V输出接至微处理器(112)，3.3V输出接至光强检测电路(115)和RF收发模块(116)；光强检测电路(115)连接至微处理器(112)，将检测到的红蓝远红光光强信号经微处理器(112)处理后通过RF收发模块(116)传送出去，同时RF收发模块(116)将接收到的控制信号经微处理器(112)转换为PWM信号控制恒流驱动电路(113)输出电流的大小，该电流流向LED串联电路(114)，同时点亮红光LED(106)、蓝光LED(107)和远红光LED(108)。
4.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的微处理器(112)为增强型51单片机STC12C5A60S2。
5.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的LED分红光、蓝光和远红光三色，红光LED(106)为发光角120°、直径8mm、波长640nm和标准工作电流350mA的1W大功率LED；蓝光LED(107)为发光角120°、直径8mm、波长440nm和标准工作电流300mA的1W大功率LED；远红光LED(108)为发光角120°、直径8mm、波长735nm和标准工作电流600mA的1W大功率LED。
6.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的LED呈6×6方阵排列于铝基板(105)上，第一三行LED按红蓝红蓝红蓝的顺序等间距均匀排列，第四六行LED按蓝红蓝红蓝红的顺序等间距均匀排列，第二行LED按蓝远红蓝红远红红的顺序等间距均匀排列，第五行LED按红远红红蓝远红蓝的顺序等间距均匀排列，每行和每列相邻两颗LED的中心间距均为30mm。
7.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的光照传感器(110)为ISL29010光照传感器；在第一个传感器检测入口处加装了透光波段在400-500nm，透光率为90％的滤光片，在第二个传感器检测入口处加装了透光波段在600-700nm，透光率为90％的滤光片，在第三个传感器检测入口处加装了透光波段在700-800nm，透光率为90％的滤光片，以分别对蓝光、红光和远红光进行检测。
8.如权利要求1所述的带遥控的一体式红蓝远红三色LED组合补光灯，其特征是所说的掌上遥控器(200)遥控距离室内可达10-15m，室外可达50-80m，一个掌上遥控器(200)可以控制1-6台LED组合补光灯(100)。
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