一种多波长led阵列光源对照仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多波长LED阵列光源对照仪，具体是一种用于培养微生物、饲养昆虫和小动物、植物组织培养、育种和其他试验的LED阵列光源对照仪。
【背景技术】
[0002]光照培养箱是具有光照功能的高精度冷热恒温设备。可用于植物的发芽、组织、育苗、微生物的培养、昆虫、小动物的饲养，水质监测的BOD测定，以及其他用途恒温试验，是生物遗传工程、医药、农业、林业、环境科学、畜牧、水产等生产、科研、教学部门较为理想的试验设备。现有光照培养箱的光源一般为相应功率的焚光灯，其发出的是复合光，光谱中含较多的蓝、黄和绿色光，适用于普通的组织培养和种苗生产。但其波长和光通量分布是固定的，且波长范围很宽，不能满足实验和科学研宄需要特定波段的光谱的需要，另外荧光灯为热光源，存在着表面温度较高的缺点。
[0003]近年来，随着光电技术的发展，带动了高亮度红光、蓝光、黄光、白光、绿光等LED(发光二极管，light-emitting d1de，简称LED)的发展。由于LED具有诸多优点，如寿命长、稳定性高、发光波长覆盖范围广、价格低廉以及节能性、光谱可调性、良好的点光源性、冷光性等，使其作为照射光源的优势不断凸显。因此利用LED光源替代传统光源，不仅能够保证光照质量，而且还能极大地降低照射成本，从而有效地提高了其应用于照射或照明等领域的性价比。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多波长LED阵列光源对照仪。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0006]本实用新型提供一种多波长LED阵列光源对照仪，由硬件和电路两部分组成；硬件部分由上至下包括开关电源、LED光源控制器、LED阵列光照板和支架。AC220V经开关电源转换为DC24V为后续LED光源控制器和LED阵列光照板供电，LED光源控制器配有5个控制接口，可同时驱动和控制5块LED阵列光照板；所述的电路部分设置于LED光源控制器内，包括微处理器、恒流驱动电路、数码显示电路和按键电路；所述微处理器分别与各色LED阵列光照板的恒流驱动电路连接，采用PWM信号控制驱动电流大小来调节光照强度，微处理器的控制信号通过按键电路输入并输出于数码显示电路上。
[0007]所述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。
[0008]所述的LED光源控制器面板上设置有电源开关键、LED颜色选择键、亮度控制键、LED颜色指示灯和三位数码管显示屏。
[0009]所述的LED阵列光照板有5块，分别为红光LED、蓝光LED、黄光LED、绿光LED和白光LED，每块均由厚度很薄的正方形电路板和焊接在其上的单色LED组成；LED发光面朝下，呈方阵等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距和列间距相等，LED阵列光照板的大小和LED排列密度可根据试验需要调整；所用LED均为高亮度圆头LED，半值角7°、直径5mm，其中红光LED波长637nm，蓝光LED波长459nm，黄光LED波长592nm，绿光LED波长520nm。
[0010]每块LED阵列光照板配置4根支架，所述的支架高度可自由调节。
[0011]本实用新型的有益效果是:LED阵列光源具有波宽窄、波长类型丰富、光色光质可调，可控性强特点，适用于各种培养箱，极大地提高了应用性能和光的利用效率；其发射光谱与作物的选择性吸收相匹配，用于作物照明，针对性强，光效高；LED光束不产生热量，属于绝对冷光源，可以实现“零”距离照射；本LED光源是集成阵列式设计，可突破传统的点、线光源局限，具有平面化、可设计性强的优势，可以实现均匀覆盖；此外，本光源还具有响应时间快、光强集中、体积小、节能、绿色环保等优点。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构示意图。
[0013]图2为本实用新型LED阵列光照板上LED分布和接线示意图。
[0014]图3为本实用新型电路结构示意图。
[0015]图4为本实用新型复位电路原理图。
[0016]图5为本实用新型降压稳压电路原理图。
[0017]图6为本实用新型串口通信电路原理图。
[0018]图7为本实用新型微处理器、恒流驱动、数码显示和按键电路原理图。
[0019]图8是PWM调光模式占空比为10%原理图。
[0020]图9是PWM调光模式占空比为90%原理图。
[0021]图10是本实用新型处理6天后松材线虫种群数量差异比较图。
【具体实施方式】
[0022]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、图3和图5，本LED阵列光源对照仪采用了低压恒流源。220V交流电经开关电源I后输出24V，一路接至稳压电路，另一路接至恒流驱动电路。24V电压经开关型集成稳压芯片LM2596降压稳压后输出5V工作电压至微处理器。恒流驱动电路输出恒定电流至LED阵列，点亮LED灯珠内的红光、蓝光、黄光、绿光和白光芯片。U2-U6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-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。1^1-1^5是整流电感，设计为5(^!1。R1-R5为取样电阻，控制PT4115输出电流大小，一般用以下公式计算:R = 0.1/1ut。参见图2，由于红光串并联电路额定工作电流为320mA(以16颗串联为I组，16组并联为例，下同)，蓝光额定工作电流为240mA，黄光额定工作电流为160mA，绿光额定工作电流为320mA，白光额定工作电流为320mA，故红光驱动电路中R5取0.3125 Ω，蓝光驱动电路中R4取0.417 Ω，黄光驱动电路中R3取0.625 Ω，绿光驱动电路中R2取0.3125 Ω，白光驱动电路中Rl取0.3125 Ω。PT4115的DM端可外接PWM脉冲或直流电压调光，由于本设计采用脉冲宽度调制(PWM)技术调节LED光强，故DIM外接由微处理器输出的PWM信号，频率设置为250Hz。PWM调光的优点如下:
[0023]1、不会产生任何色谱偏移。因为LED始终工作在满幅度电流和零之间。
[0024]2、可以有极高的调光精确度。因为脉冲波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易实现万分之一的精度。
[0025]3、可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM信号。
[0026]4、即使在很大范围内