专利名称：红蓝远红紫外四色集成led条式补光灯的制作方法
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紫外四色集成LED条式补光灯。
背景技术：
CN202253121公开了本申请人的“红蓝远红外紫外四色光LED条式补光灯”专利，是在一块长条式基板上排列有两行LED,第一行LED依红光、远红外光、蓝光、紫外光的次序为一组，每颗LED等间距地至少二组排成一行；第二行LED依蓝光、紫外光、红光、远红外光的次序为一组，每颗LED等间距地至少二组排成一行。第一行与第二行的LED颗数相等，且平行整齐排列。这种结构稳定不变，使用方便、制作成本低。但该灯由于是采用四种单色光LED排列组合而成，导致红光、蓝光、远红光和紫外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紫外四色集成LED条式补光灯。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紫外四色集成LED条式补光灯，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紫外四色集成LED串并联电路；硬件部分由上至下包括开关电源、LED光源控制器、散热片、壳体、电路板和LED。LED均安装在长条式电路板下侧，呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为I. 5cm,中心列间距为I. 5cm。散热片分布在电路板另一侧。LED、电路板和散热片卡装在壳体内，一起形成条式补光灯管，灯管一端安有端盖，另一端通过导线连接至LED光源控制器。该LED光源控制器配有5个LED灯管接口，可同时驱动和控制5盏LED条式补光灯管。所说的开关电源为隔尚式直流开关电源，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为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8mm，管脚8只。其中红光波长637nm，带宽12nm，发光强度23cd (坎德拉)，标准工作电流IOmA ;蓝光波长459nm，带宽16nm,发光强度6cd,标准工作电流20mA ;远红光波长735nm,带宽20nm,发光强度0. 6cd,标准工作电流50mA ;紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0. led，标准工作电流20mA。本实用新型的有益效果是采用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源，保证红蓝远红紫外四种光在LED灯珠内部即均匀照射，与现有采用红蓝远红紫外四种单色光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、远红光、紫外光四种规格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。并且本灯具为长条式结构，能够直接替代常规荧光灯，减轻了改装工作量，具有结构简单、耗电量低、使用寿命长、维护方便等优点。
图I为本实用新型结构示意图。 图2为本实用新型长条式电路板上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5中固定设置一块长条式电路板8，电路板8上方配置散热片6，一开关电源I的输入端使用导线与外部电源连接，开关电源I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9。LED阵列9全部固定在长条式电路板8上。如图2所示，LED呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为I. 5cm,中心列间距为I. 5cm。LED的红光、蓝光、远红光和紫外光管脚先串联后并联，然后分别接到各自的驱动电路中。选用的LED为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8_，管脚8只。其中红光波长637nm，带宽12nm，发光强度23cd，标准工作电流IOmA ;蓝光波长459nm，带宽16nm,发光强度6cd,标准工作电流20mA ;远红光波长735nm,带宽20nm,发光强度0. 6cd,标准工作电流50mA ;紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0. led，标准工作电流20mA。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，红光有利于植物莖杆的生长，波长为720-800nm的远红光有利于增加植株高度，波长为315_400nm的紫外光有利于植物的趋光性和杀灭病菌病毒，减少病害传播，因此选用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源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I. 84。所以本LED补光灯在标准工作电流下的R/B比设定为I. 84左右，具体可视植物栽培种类通过调节红光、蓝光、远红光和紫外光LED的脉冲占空比，以达到调控R/B比、R/FR比以及紫外光强的目的。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I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紫外四色集成LED串并联电路12，同时点亮LED灯珠内的红光、蓝光、远红光和紫外光芯片。IC3、IC4、IC5、IC6S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、D4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SSl 10。U、L2、L3、L4是整流电感，设计为50 u H0民、&、1 4、1 5为取样电阻，控制？14115输出电流大小，一般用以下公式计算R = 0. 1/1_。由于红光串并联电路额定工作电流为IOOmA(以8颗串联为I组，10组并联为例，下同)，蓝光串并联电路额定工作电流为200mA，远红光串并联电路额定工作电流为500mA，紫外光串并联电路额定工作电流为200mA，故红光驱动电路中R2取I. 00 Q，蓝光驱动电路中R3取0. 50 Q，远红光驱动电路中R4取0. 20 Q，紫外光驱动电路中R5取0. 50 Q。。PT4115的DM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DM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，以实现红蓝远红紫外光光强调节。单片机的INTO、INTI、TO和Tl管脚输出分别接至IC3、IC4, IC5和IC6的DIM 端。按键TB1-TB8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、远红光亮度减小键、紫外光亮度增大键和紫外光亮度减小键，接至PI. 1-P1.7管脚，可以实现红蓝远红紫外光0-10级范围内的任意亮度调节。(5和&构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C5可用10UF/25V电解电容，R6用IK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IC7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、远红光和紫外光的亮度等级，以方便调节R/B比、R/FR比和紫外光强度。
权利要求1.一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，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)和红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路(12);硬件部分由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热片(6)、壳体(5)、电路板(8)和LED (9)，LED (9)均安装在长条式电路板(8)下侧，呈两行等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为I. 5cm,中心列间距为I. 5cm ;散热片(6)分布在电路板⑶另一侧，LED (9)、电路板⑶和散热片(6)卡装在壳体(5)内，一起形成条式补光灯管，灯管一端安有端盖(7)，另一端通过导线连接至LED光源控制器(3)；该LED光源控制器(3)配有5个LED灯管接口，可同时驱动和控制5盏LED条式补光灯管。
2.如权利要求I所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，其特征是所说的开关电源(I)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I所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，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I所述的红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，其特征是所说的LED(9)为红蓝远红紫外四色集成LED，半值角7°、直径8mm，管脚8只。其中红光波长637nm,带宽12nm，发光强度23cd，标准工作电流IOmA ;蓝光波长459nm，带宽16nm，发光强度6cd，标准工作电流20mA ;远红光波长735nm，带宽20nm，发光强度0. 6cd，标准工作电流50mA ;紫外光波长395nm，带宽12nm，发光强度0. led，标准工作电流20mA。
专利摘要一种红蓝远红紫外四色集成LED条式补光灯，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)和红蓝远红紫外四色集成LED串并联电路(12)；灯体由上至下包括开关电源(1)、LED光源控制器(3)、散热片(6)、壳体(5)、电路板(8)和LED(9)，LED(9)均安装在长条式电路板(8)下侧，呈两行等间距均匀排列。本补光灯采用红蓝远红紫外四色集成LED作为光源，红蓝远红紫外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，空间利用率得到提高；同时本补光灯为长条式结构，能够直接替代常规荧光灯，减轻了改装工作量，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、维护方便等优点。
文档编号F21V19/00GK202791549SQ20122052007
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者周国泉, 徐一清 申请人:浙江农林大学