一种新型的led植物灯智能调光系统及其调光方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的LED植物灯智能调光系统，包括遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统。信号接收模块接收遥控器发出调节信号，命令解析模块对信号进行调节后分别发送至三个子系统，自动光照度调节子系统和光亮度传感器构成单闭环系统实现自动调光，三个子系统通过红绿蓝三基色电流放大电路与LED植物灯相连。本发明能够适应多种植物的补光、增温，实现了多功能性；采用LED作为光源，节能型更好；具有自动调光功能，更易于使用；遥控光色度调节功能对光色度进行无级调节，可根据每种植物生长所需光波长为其配置合适的色度。该系统适合应用于植物组织培养、设施园艺与工厂化育苗和航天生态生保系统等。
【专利说明】一种新型的LED植物灯智能调光系统及其调光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED植物灯的调光和调色系统及其方法，具体为根据三基色原理由红、蓝、绿三色LED灯构成植物灯照明系统，并配备相应的调光调色系统，从而可以根据每种植物生长所需光波长为其配置合适的光色度。
【背景技术】
[0002]由于LED与传统光源相比具有光源纯、波长类型多、节能环保、使用寿命长、发热少和易于控制等优点，因而在汽车、交通和家居等领域获得广泛应用。近年来LED也被做成植物照明灯被广泛应用于植物组织培养、设施园艺与工厂化育苗和航天生态生保系统等领域。目前LED植物灯产品已经出现，且正处在市场推广与占有阶段，LED植物灯生产企业也相对众多，分布区域较广，且呈蓬勃发展的态势，但垄断性LED植物灯产品尚未出现，主要原因在于现有的LED植物灯产品存在以下缺陷。
[0003]应用领域单一。目前市面上已经出现了各种类型的植物灯，比如植物增温灯、植物补光灯以及育苗灯等。这些灯应用领域十分有限，通用性欠佳，鉴于农业生产规模庞大、品种更新换代频繁，单一功能的植物灯确实无法满足需求，农业生产商也不可能大批量采购这种类型的植物灯。
[0004]光源类型多样，节能效果欠佳。目前的植物灯主要以CCFL光源和高光钠光源为主，这种光源节能效果明显不如LED光源，即使其光谱相对具有一定优势，仍不足以弥补这
一缺陷。
[0005]自动调光功能欠缺。目前的植物灯主要以手动调光为主，甚至不具有调光功能，因而一旦植物类型更换，相应的植物灯往往无法及时满足照明要求。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中LED植物灯光亮度调节系统与方法中存在的上述问题，本发明提供一种新型的LED植物灯智能调光系统及其调光方法，以克服目前植物灯产品的缺点，进而为植物灯在提高农业产品的产量和质量方面做出更大的贡献。
[0007]本发明的技术方案是:
一种新型的LED植物灯智能调光系统，包括遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，信号接收模块接收遥控器发出调节信号，命令解析模块对所述信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，所述遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统都受遥控器的遥控，所述自动光照度调节子系统和光亮度传感器构成单闭环系统实现自动调光，遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连。
[0008]进一步，所述遥控光色度调节子系统包括调节色度模块和色度变换模块，所述命令解析模块的信息依次经过调节色度模块和色度变换模块，再经红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路的放大作用控制LED植物灯，遥控光色度调节子系统实现对光色度的无级调节。
[0009]进一步，所述自动光照度调节子系统通过PWM光亮度调节模块调节LED植物灯。
[0010]一种新型的LED植物灯智能调光方法，包括如下步骤:
(1)根据实验寻找出植物生长所有可能选取的的色度，将其使用频繁程度加以排序并逐一标号，用户通过遥控器改变标号；
(2)信号接收模块接收遥控器发出调节信号，并发送至命令解析模块；
(3)命令解析模块对所述信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统，遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连，控制LED植物灯的色度和亮度；
(4)光亮度传感器将测量的环境光亮度发送至自动光照度调节子系统，自动光照度调节子系统判断当前光亮度是否满足用户给定要求，如不满足，则根据两者亮度差控制PWM光亮度调节模块通过改变LED的驱动电流的方式实现光亮度调节；
(5)用户有限次地改变遥控器标号，即可选取到适合某种植物的LED植物灯色度。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1)所发明的LED植物灯能够适应多种植物的补光、增温，因而实现了多功能性；
2)所发明的LED植物灯采用LED作为光源，节能型更好；
3)所发明的LED植物灯具有自动调光功能，更易于使用。
[0012]4)遥控光色度调节功能能够对光色度进行无级调节，从而可以根据每种植物生长所需光波长为其配置合适的色度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种新型的LED植物灯智能调光系统的系统框图；
图2为图1的简化结构框图；
图3为本发明中遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统的实施方案图。【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0015]本发明一种新型的LED植物灯智能调光系统的发明原理为:由LED的发光原理可知，LED的亮度几乎和它的驱动电流成正比关系，因此通过改变LED的驱动电流即可实现LED的调光功能。由红色、绿色、蓝色三种LED构成的植物灯要改变其亮度只需同比例改变这三种颜色的LED的驱动电流即可，而要实现色度调节则需要不同比例地调节这三种颜色的LED的驱动电流。
[0016]由于通过调节三基色来改变色度的方法较为繁琐，而且没有色度学背景的人要想通过上述方法将格栅灯调节为适合自身的色度需要反复凑试，并不容易实现，因此本发明通过下述方法实现色度调节:首先通过大量实验寻找出植物所有可能选取的色度，并将其使用频繁程度加以排序并从I开始逐一标号，这样用户只需通过遥控器改变标号就可改变格栅灯色度，而用户只需有限次的改变色度即可选取到适合某种植物的色度。在进行自动调光时，则需要首先测量环境光亮度，这需要使用光亮度传感器(通常采用光敏电阻)，利用光亮度传感器可以构成一个单闭环自动调光系统，而系统的给定则由用户通过遥控器设定。
[0017]本发明一种新型的LED植物灯智能调光系统的系统框图如图1所示，其简化结构框图如图2所示。
[0018]本发明新型的LED植物灯智能调光系统，包括遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，信号接收模块接收遥控器发出调节信号，命令解析模块对信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统都受遥控器的遥控，自动光照度调节子系统和光亮度传感器构成单闭环系统实现自动调光，遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连。遥控光色度调节子系统包括调节色度模块和色度变换模块，所述命令解析模块的信息依次经过调节色度模块和色度变换模块，再经红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路的放大作用控制LED植物灯，遥控光色度调节子系统实现对光色度的无级调节。自动光照度调节子系统通过PWM光亮度调节模块调节LED植物灯。遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统的实施方案图如图3所示。
[0019]下面对遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统进行进一步说明。
[0020]( I)遥控光亮度调节子系统
遥控器采用通用型遥控器，从而避免遥控器损坏或丢失而带来的不便。本发明遥控光照度调节通过智能控制系统的信号接收模块接收遥控器的信号，并将此信号发送给控制器，控制器进行命令解析，而后利用PWM光亮度调节模块通过改变LED的驱动电流的方式改变光亮度。
[0021](2)自动光照度调节子系统
在进行自动调光时，首先使用光亮度传感器(通常采用光敏电阻)测量环境光亮度，然后判断当前光亮度是否满足用户给定要求，如不满足，则根据两者亮度差由智能控制系统控制PWM光亮度调节模块通过改变LED的驱动电流的方式实现光亮度调节，这事实上是利用光亮度传感器构成了一个单闭环自动调光系统，而系统的给定则由用户通过遥控器设定。
[0022]( 3)遥控光色度调节子系统
本发明通过不同比例地调节红色、绿色、蓝色这三种颜色的LED的驱动电流来实现光色度调节。为了拓展本系统的通用性，本发明设计了一种“傻瓜式”光色度调节系统，该系统不通过调节三基色来实现色度改变，并适用于没有色度学背景及植物培养经验的普通人群。具体地，本项目通过下述方法实现色度调节:首先根据大量实验寻找出大部分作业植物生长所需的色度，并将其使用加以排序并从I开始逐一标号，这样用户只需通过遥控器改变标号就可改变植物灯色度，为植物生长配置合适的色度。
[0023]本发明新型的LED植物灯智能调光方法，包括如下步骤:
(I)根据实验寻找出植物生长所有可能选取的的色度，将其使用频繁程度加以排序并逐一标号，用户通过遥控器改变标号；
(2)信号接收模块接收遥控器发出调节信号，并发送至命令解析模块；
(3)命令解析模块对所述信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统，遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连，控制LED植物灯的色度和亮度；
(4)光亮度传感器将测量的环境光亮度发送至自动光照度调节子系统，自动光照度调节子系统判断当前光亮度是否满足用户给定要求，如不满足，则根据两者亮度差控制PWM光亮度调节模块通过改变LED的驱动电流的方式实现光亮度调节；
(5)用户有限次地改变遥控器标号，即可选取到适合某种植物的LED植物灯色度。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型的LED植物灯智能调光系统，其特征在于:包括遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，信号接收模块接收遥控器发出调节信号，命令解析模块对所述信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统，所述遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统都受遥控器的遥控，所述自动光照度调节子系统和光亮度传感器构成单闭环系统实现自动调光，遥控光亮度调节子系统、自动光照度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连。
2.根据权利要求1所述的一种新型的LED植物灯智能调光系统，其特征在于:所述遥控光色度调节子系统包括调节色度模块和色度变换模块，所述命令解析模块的信息依次经过调节色度模块和色度变换模块，再经红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路的放大作用控制LED植物灯，遥控光色度调节子系统实现对光色度的无级调节。
3.根据权利要求1所述的一种新型的LED植物灯智能调光系统，其特征在于:所述自动光照度调节子系统通过PWM光亮度调节模块调节LED植物灯。
4.一种新型的LED植物灯智能调光方法，包括如下步骤: (1)根据实验寻找出植物生长所有可能选取的的色度，将其使用频繁程度加以排序并逐一标号，用户通过遥控器改变标号； (2)信号接收模块接收遥控器发出调节信号，并发送至命令解析模块； (3)命令解析模块对所述信号进行调节后分别发送至遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统，遥控光亮度调节子系统和遥控光色度调节子系统通过红基色电流放大电路、绿基色电流放大电路和蓝基色电流放大电路与LED植物灯相连，控制LED植物灯的色度和亮度； (4)光亮度传感器将测量的环境光亮度发送至自动光照度调节子系统，自动光照度调节子系统判断当前光亮度是否满足用户给定要求，如不满足，则根据两者亮度差控制PWM光亮度调节模块通过改变LED的驱动电流的方式实现光亮度调节； (5)用户有限次地改变遥控器标号，即可选取到适合某种植物的LED植物灯色度。
【文档编号】A01G9/20GK103957626SQ201410159591
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】戎海龙, 王雪, 何可人, 周炯如, 吕继东 申请人:常州大学