一种兼顾人眼视觉舒适度的led植物生长灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种兼顾人眼视觉舒适度的LED植物生长灯，所述的植物光度学系统 建立了人眼光度学与植物光度学的关系，为所述的植物生长灯的光学指标提供了参考标 准，可提供极利于植物生长的光照环境。本发明属于电子技术领域。
【背景技术】
[0002] 光是植物生长的关键因素，在没有光照的条件下，植物无法生长发育、开花结果。 光照条件的好坏直接影响植物的生长状况和品质。此外不同植物对光的要求不同，有的植 物在弱光下生长较好，而有的植物则需要较强的光照。而所有的植物多只有在一定的相对 较强与相对较弱的周期交替的光照条件下进行强度不同的光合作用才能保证良好的生长。 随着科学进步，特别是生物科学和光电技术的发展，人造光源和智能控制越来越多地应用 于植物培育领域，W促进植物生长。根据植物光合作用灵敏度曲线，植物的光合色素的吸收 光谱最强区在400nm~500nm的蓝光区域。另外，根据植物品种不同，其所需光质也不同，例如 红光成分多的光源促进茎的伸长，适合茎蔓类植物;蓝光成分多的光源促进叶片变厚，适合 多肉植物生长。
[0003] 植物生长灯除了应用于植物溫室，也和植物一起在人们的生活中起到了景观照明 的作用。如果单纯满足于促进植物生长，其光质中的蓝光成分则会影响人眼视觉舒适度，长 时间更会对人类健康造成危害。
[0004] Lm)作为新一代冷光源，具有转换效率高、光强调节容易、寿命长、可使被照面照度 均匀、可按照射部位尺寸制作光源、有多种峰值波长、光源破损时的危害小等优点。
【发明内容】
[000引为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种兼顾人眼视觉舒适 度的L邸植物生长灯，由恒流驱动模块和信号控制模块组成，所述恒流驱动模块包括电压转 换部分和恒流驱动部分;信号控制模块则由单片机产生Ξ路不同占空比的PWM波来控制恒 流驱动部分进行RGB混光，W实现调光调色。
[0006] 进一步的，所述恒流驱动模块采用12V直流电源作为电源，用AS2830AU忍片作为主 控忍片降压形成低压稳压电路;恒流驱动部分由降压恒流驱动忍片BP1361实现。
[0007] 进一步的，所述的信号控制模块W12巧A60S2单片机作为主控忍片，12C5A60S2单 片机内部集成了PWM功能，亦可通过计时模拟的方式输出PWM波。
[000引进一步的，依据建立的植物光度学系统，在人眼光学系统中，光照度裝，单位为IX， 表达式为
(1) 其中巧J波长心，为光谱效率函数最大值;毎^执光谱福照度;化賊J人眼视见 函数，植物对波长为400nm~700nm的光比较敏感，此范围称为有效范围，此范围内的福照度 称为有效福照度瑪w，表达式为
(2) 对应于人眼光学系统，定义植物光学敏感曲线定义植物光合福照度每，表达式为
(3)。
[0009] 进一步的，利用所述的植物光度学系统获得植物所需色溫值，再通过光源的光谱 数据和式(3)可得到色溫与光合量的关系，再通过色溫的值来控制PWM波的占空比，近似认 为光通量与占空比成正比例关系： X冊=αΚ声,+β泣声'私X* (4) 其中馬、馬、吗为占空比;α、β、丫为舒适度约束因子，为保证舒适度，Ξ者之和为1。
[0010] 进一步的，为了将蓝光的波长应控制在一定范围内，丫需满足：
(5) Β(λ)为蓝光危害加权系数;根据加法混光原理，立基色光源的色品坐标为
(6) 式中X m、Υ m、Ζ m是混合光源Μ的Ξ原色刺激量，也叫作Ξ刺激值；（馬，Λ )、（ ，yP、 (而，Λ)分别为光源R、G、B的色品坐标；巧:、&、巧为光源R、G、B满电流工作下的Υ刺激值； 与二巧/知Cg = ?? />6占6 =马/扣为光源R、G、B满电流工作下的；刺激值之和;利用占 空比调光时，影响色品坐标的唯一因素是占空比，因此结合式(4)、（6)可求得占空比的表达 式为：
(7)。
[0011] 本发明提出了明确植物光度学与人眼光度学的换算关系及人眼舒适度限制因子， 方便定量给出有利于植物生长同时兼顾人眼舒适度的措施。将Ξ基色的Lm)结合可W实现 色溫和光强的动态调制，并W植物光度学为参考，开发出对植物生长有显著促进效果的生 长灯。可广泛应用于酒店景观美化、客厅、植物培养溫室等场所。运对于塑造绿色照明、提供 和谐光照环境有很重要的意义。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的兼顾人眼视觉舒适度的植物生长灯总体结构示意图； 图2为本发明实例的恒流驱动电路图； 图3为光合量与色溫之间的关系图； 图4为信号控制模块电路图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014] 本发明设及植物光度学系统，并W此为参考提出了植物生长灯，W促进植物的高 效生长。
[0015] 当前的人造照明所标注参数为建立在人眼光度学基础上的，而将此基础上的光照 强度和色溫与植物照明中设及的光量子学等建立起换算关系，作为调光的参考依据，可直 接通过植物的需光要求进行灯光设定。
[0016] 本发明所述的植物光度学系统建立如下： 光学系统中，光照度Εν,单位为IX，表达式为
(1) 其中λ为波长，馬《=683,为光谱效率函数最大值;驾(巧为光谱福照度;ν(λ)为人眼视见 函数。
[0017] 植物对波长为400nm~700nm的光比较敏感，此范围称为有效范围。此范围内的福照 度称为有效福照度馬<^，表达式为
(2) 光合量与光度量换算时，定义为换算系数，表达式为
(3) 通过光源的光谱数据和(3)式可得到色溫与光合量的关系。再通过色溫的值来控制PWM 波的占空比：近似认为光通量与占空比成正比例关系 Xw=彼声祭苗6 (4) 其中、吗、吗为占空比;α、0、丫为舒适度约束因子，为保证舒适度，Ξ者之和为1。
[0018] 短波蓝光为植物生长必需的，而一定波长范围内的蓝光却会对人眼视觉的舒适度 产