可调光质和光强的网络型植物灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可调光质和光强的网络型植物灯，包括支架和控制器，支架上设有LED灯组，控制器分别与通讯单元、DC?DC变换电路、非易失存储器、编码模块、输入模块、地址编码器和驱动电路相连接，通讯单元与上位机相连接，DC?DC变换电路与低压电源相连接，低压电源与驱动电路相连接，驱动电路与LED灯组相连接；LED灯组包括至少两个LED灯单元，驱动电路包括至少两个与LED灯单元相匹配的驱动单元。本实用新型可组建大型的照明系统，可进行自动化管理；在潮湿的环境中达到3年以上安全可靠的使用寿命，在提供安全保障的基础上，有效降低维修成本，降低生产损失和投入成本。
【专利说明】
可调光质和光强的网络型植物灯
技术领域
[0001]本实用新型涉及农业技术科研和农业生产的技术领域，具体涉及一种可调光质和光强的网络型植物灯。
【背景技术】
[0002]现实生活中面临两个重要的问题:可能的食物短缺与现实的食品污染问题。随着人口的不断增长，对肉类食品需求的不断增加，相应的对蔬菜、粮食的需求也大量增加，能安全食用的粮食越来越少，工业化的生产可以缓解上述问题，但是工业发展带来了更多的污染。
[0003]在农业生产中，光是生产中的要素之一，高效农业需要人工可控制的光源，根据已知的研究成果，植物在不同时期(如幼苗生长期、生长旺盛期、开花期以及结果期等)对光环境的响应不同，即在植物的不同生长时期，应有不同的光质、光强、光照时间与其对应，而且对这些方面的研究还需要加强。在结合植物生理生化研究的基础上全面揭示其影响的机理，探索新的试验方法、探讨光环境因子变化与植物生长发育的关系是今后研究的重点。目前，通常是对室外自然光处理或利用室内人工光源进行光环境的控制实验，室外实验在改变光环境的同时也可能改变了其它环境要素(如温度)，而室内实验与自然环境又存在很大差异，对实验结果都将造成较大影响，需在实验方法上有所改进使其研究结果更符合自然状况(如两种实验同时开展进行比较研究)，以便为农业生产提供更切合实际的科学依据。
[0004]基于此，需要利用自动化方法调节光质与光强的植物灯，LED光源的光可以集中发射指定波长的光，又可以方便地改变其发光强度，加上其很长的使用寿命之特点，成为我们光源的首选。光质指不同波长的光在灯具发光总量中的成分比例。
[0005]目前，植物灯沿用了传统的可应用于照明的LED驱动方式，只是在光源的选择上做了改变，使用了可发出特定波长的光源，但是它的光质是固定的，无法动态地对光质进行调节。同时，植物灯的使用属于照明的特种应用，要面对与常规照明恶劣的环境，而常规的驱动方案不适合高温高湿的环境，它对人员的安全性、设备的可靠性都不能提供保障。也有一些可变光质与光强植物灯，但是其体积大，未做针对特定环境的专门设计，容易在潮湿的环境中出故障。
[0006]植物光合作用所利用的只是部分太阳辐射，根据目前的研究，波长范围在400?700nm之间的部分光可被植物利用，但是也有见报道研究紫外光(波长小于400mn的光)对植物生长有影响，随着植物与光的研究进一步深入可能会发现更多波长的光对植物生长、动物活动有影响。
【实用新型内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可调光质和光强的网络型植物灯，性能安全可靠，有效降低了使用者的维修成本和生产损失，自动化程度高，容易扩展。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:一种可调光质和光强的网络型植物灯，包括支架和控制器，支架上设有LED灯组，所述控制器分别与通讯单元、DC-DC变换电路、非易失存储器、编码模块、输入模块、地址编码器和驱动电路相连接，通讯单元与上位机相连接，DC-DC变换电路与低压电源相连接，低压电源与驱动电路相连接，驱动电路与LED灯组相连接;所述LED灯组包括至少两个LED灯单元，驱动电路包括至少两个与LED灯单元相匹配的驱动单元。根据设计需要，可以设置更多不同的LED灯组以容纳更多不同波长的光源，从而产生更多的光质。
[0009]进一步地，所述LED灯单元包括红光LED光源和蓝光LED光源，根据需要，也会有其它波长的光源。
[00?0] 进一步地，所述通讯单元通过RS-485总线或CAN总线与控制器相连接。
[0011 ] 进一步地，所述通讯单元通过红外或蓝牙与控制器相连接。
[0012]进一步地，所述地址编码器与控制器配合后可反复存储和调节光质参数。
[0013]本实用新型可组建大型的照明系统，可进行自动化管理，按预设的方案结合实际的相关外部环境运行;在潮湿的环境中可达到3年以上安全可靠的使用寿命，在提供安全保障的基础上，有效降低了维修成本，降低因设备故障导致的生产损失；降低总投入，可以改变LED灯组的工作参数，适合更多的对象，使管理的设备种类减少，熟练程度提高，从采购、系统维护、设备管理方面，都可以有效地降低成本。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型的原理框图。
[0016]图中，I为控制器，2为驱动电路，3为非易失存储器，4为通讯单元，5为低压电源，6为DC-DC变换电路，7为LED灯组，8为上位机，9为编码模块，1为输入模块，11为地址编码器。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]如图1所示，一种可调光质和光强的网络型植物灯，包括支架和控制器I，支架上设有LED灯组7，所述控制器I分别与通讯单元4、DC-DC变换电路6、非易失存储器3、编码模块9、输入模块10、地址编码器11和驱动电路2相连接。通讯单元4与上位机8相连接，DC-DC变换电路6与低压电源5相连接，低压电源5与驱动电路2相连接，驱动电路2与LED灯组7相连接。
[0019]控制器I为嵌入式CPU，可通过编程手段写入程序。低压电源5为驱动电路2提供低压的直流电源，可以通过小体积高效率的开关电源获得。低压电源5经过DC-DC变换电路6变换为稳定的低压直流电源后供控制器I工作。
[°02°] 通讯单元4可以是有线的，通讯单元4通过RS-485总线或CAN总线与上位机连接。通讯单元4也可以是无线的，通过红外或蓝牙与上位机相连系，同有线连接一样，信号变换后与控制器相连。控制器I通过通讯单元4接收上位机8的控制信号，同时控制器I可以由输入模块10实现控制信号和控制参数的输入，控制器I根据信号和控制参数的要求向驱动电路发送控制信号，独立调节驱动电路2输出电流的大小，从而实现控制LED灯组7发出的光强和光质。
[0021]非易失存储器3可用来存储数据，能长期记忆最后一次控制参数的参数信息，重新上电后按记忆的参数信息工作。非易失性存储器3(nonvolatile memory)是所有形式的固态(没有可动部分)存储器，它不用定期地刷新存储器内容。非易失性存储器3包括所有形式的只读存储器(R0M)、可编程只读存储器(PR0M)、可擦可编程只读存储器(EPR0M)、电可擦除只读存储器(EEPROM)和闪存，同时也包括电池供电的随机存取储存器(RAM)。
[0022]输入模块10可以向控制器I输入指定的LED灯组7输出的光强和光质，对光强和光质描述的值构成工作参数的一部分。用户需要改变LED灯组7输出的光质和光强时，通过输入模块10改变对应的参数即可实现。通过输入模块10输入的参数经控制器I存储在非易失存储器3内，通过对驱动单元2输出电流的调节，LED灯组7输出相应的光强和光质，直到下次通过输入模块10写入新的参数。
[0023]编码模块9实现对LED灯具身份编码，编码模块9可以通过控制器I存储于非易失存储器3中。在生产的指定工序中，编码模块9将一串有特殊意义的编码存入，编码模块9可以存储在非易失存储器3的指定位置，形成产品的身份编码，从身份编码上管理整个系统可得知其类型、能力等信息，可对产品进行更智能化的管理。编码模块9还可以设置在专用的存储器件上，实现对LED灯组7的身份编码。
[0024]驱动电路2包括至少两个驱动单元，LED灯组7包括至少两个LED灯单元，驱动单元与LED灯单元相匹配。LED灯单元由不同波长的光源器件组成，它们按组装配到电路板上，电路板与灯具外壳密切接触，使之散热良好，可长时间工作。对每一组光源器件，驱动单元施加不同的电流会使每个LED灯单元有对应的光通量，LED灯组7输出的组合可形成确定的、适合某种对象在特定阶段需要的光质。通过控制器I对驱动单元施加数字或模拟信号，分别改变驱动单元的输出电流，从而改变LED灯组7的光质，与不同对象的不同生长阶段相匹配。
[0025]地址编码器11实现LED灯单元地址码的编码，与编码模块9开放的程度不一样。地址编码器11与控制器I配合后可反复存储和调节光质参数，可以实现重写LED灯单元的地址码。地址编码器11使LED灯具可以在使用现场由调试人员根据系统组建的需要编写，只要符合地址码格式的要求可以多次修改。
[0026]控制器1、通讯单元4、DC_DC变换电路6、非易失存储器3、编码模块9、输入模块10、地址编码器11和驱动电路2组成的电气部分体积小，根据接收到的指令控制LED灯组7的发光状态，总体可以藏于支架内，支架与LED灯组7合为一体，LED灯组7外露但布置到支架的内凹处。
[0027]优选地，所述LED灯单元包括红光LED光源和蓝光LED光源，随着研究及应用的深入可以加入的其它光源。每一 LED灯单元包含一种或多种波长的LED灯，每一个驱动单元上连接一个LED灯单元。驱动单元的输出受控制器I的控制，控制器I根据上层送来的控制信息对每一个驱动单元进行独立控制，通过对目标光质和光强的解析，计算每路驱动单元的输出，从而使LED灯单元输出不同的光质与光强，动态地适合不同对象的不同阶段。LED灯组7中LED灯单元的不同波长的光源被分组驱动，每个LED灯单元的电流可通过控制器I的控制参量进行调整，从而使LED灯组7输出可调光质与光强的光。
[0028]本实用新型为智能灯具，编码模块完成LED灯组的身份编码，可被控制器I读出，提供更有力的设备管理手段；有通讯能力，控制器I通过通讯单元可与上位机8通讯，接收指令，返回数据;LED灯组7上设有可重写的地址编码器，实现LED灯组7的地址码的设置，可根据安装的物理位置重新对LED灯组7编排，方便控制；控制器I可根据地址码访问到指定的LED灯单元，通过这项技术，可组建大型的照明系统，每个LED灯单元的参数都独立可控;可通过输入模块10随时配置工作参数，控制器I根据输入的参数改变LED灯组7发出的光质与光强；非易失存储器3能长期记忆LED灯组最后一次的输出参数信息，重新上电后按记忆的参数信息工作;低压电源5以安全电压工作，为使用者的人身安全和设备安全提供了保障。
[0029]本实用新型可以实现灯具的网络化，工作信息可以传递到上位机，上位机可以发送指令控制LED灯组的输出，可以构建大型的、可控性强的照明系统，可做到设备故障的提前预知、及时维护，保证系统长期、可靠的运行;采用安全电压的驱动光源，限制了有危险的市电分布范围，从而提供了人身安全保障，也提供了设备能长期工作的保障。工作参数可以配置，通过此配置改变输出的光质与光强，就能做到一灯多用，使之适合不同对象的不同阶段，被照射的对象在一个固定的位置上不用移动即可完成生长的全部过程，可节省使用的大量投资，也使生产可能实现自动化管理，降低了生产成本。本实用新型并不只可以植物上使用，在动物养殖上也在一定的应用，与农业生产相关的领域、能感觉光的刺激并能对刺激做出反应的都可适用。
[0030]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可调光质和光强的网络型植物灯，包括支架和控制器(I)，支架上设有LED灯组(7)，其特征在于:所述控制器(I)分别与通讯单元(4)、DC-DC变换电路(6)、非易失存储器(3)、编码模块(9)、输入模块(10)、地址编码器(11)和驱动电路(2)相连接，通讯单元(4)与上位机(8)相连接，DC-DC变换电路(6)与低压电源(5)相连接，低压电源(5)与驱动电路(2)相连接，驱动电路(2)与LED灯组(7)相连接;所述LED灯组(7)包括至少两个LED灯单元，驱动电路(2)包括至少两个与LED灯单元相匹配的驱动单元。2.根据权利要求1所述的可调光质和光强的网络型植物灯，其特征在于，所述LED灯单元包括红光LED光源和蓝光LED光源。3.根据权利要求1或2所述的可调光质和光强的网络型植物灯，其特征在于，所述通讯单元(4)通过RS-485总线或CAN总线与控制器(I)相连接。4.根据权利要求1或2所述的可调光质和光强的网络型植物灯，其特征在于，所述通讯单元(4)通过红外或蓝牙与控制器(I)相连接。5.根据权利要求1所述的可调光质和光强的网络型植物灯，其特征在于，所述地址编码器(11)与控制器(I)配合后可反复存储和调节光质参数。
【文档编号】H05B33/08GK205648108SQ201620429423
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】陈克亭
【申请人】郑州智圣普电子技术有限公司