專利名稱：自適應(yīng)精準(zhǔn)補光led植物生長燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體照明LED模組在溫室植物生長燈中的應(yīng)用，屬于半導(dǎo)體照明及植物栽培用具的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展及成本迅速降低，出現(xiàn)了LED在植物補光中的應(yīng)用研究，但現(xiàn)有補光裝置通常采用定光照度、定光質(zhì)的補光方式，未考慮外界光照條件、環(huán)境溫度等因素，以及植物不同生長階段需光量的差異性，從而造成補光不足或過度的現(xiàn)象，且補光時所用多芯LED模組只注重散熱、流明效率，不具備自適應(yīng)精準(zhǔn)補光特性，若散熱處理不好，會導(dǎo)致光源光衰增加、整燈壽命降低。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的LED植物補光裝置采用定光照度、定光質(zhì)方式導(dǎo)致補光不足或過度，散熱處理不好導(dǎo)致光衰增加、壽命降低的不足，本實用新型提供一種自適應(yīng)精準(zhǔn)補光LED植物生長燈，該LED植物生長燈按需求對LED芯片多陣列封裝，且紅、藍(lán)光陣列獨立工作，不僅能解決散熱問題，而且能方便的自動適應(yīng)植物生長各階段所需光照度。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是利用光電傳感器ISL29015和溫度傳感器18B20對光照度、溫度進(jìn)行檢測，將采集數(shù)據(jù)通過I2C送給控制模塊單片機處理，與設(shè)定值比對后通過PWM技術(shù)控制晶體管，讓多芯LED模組中紅、藍(lán)光獨立工作，對植物實施自適應(yīng)精準(zhǔn)補光；電源模塊負(fù)責(zé)提供單片機、紅光LED陣列、藍(lán)光LED陣列、紅光檢測、藍(lán)光檢測、溫度檢測所需電壓；控制電路模塊與補光調(diào)節(jié)電路模塊負(fù)責(zé)對多芯LED模組分別依植物生長階段所需光照度進(jìn)行控制紅光LED陣列與藍(lán)光LED陣列獨立工作；多芯LED模組包括絕緣外殼內(nèi)的模組PCB板和多芯LED基板，連接線在絕緣外殼一端伸入其空腔中連接模組PCB板和多芯LED基板，整體構(gòu)成多芯LED模組。該植物生長燈包括電源模塊、檢測電路模塊、控制電路模塊、補光調(diào)節(jié)電路模塊及多芯LED模組，控制電路模塊電連接電源模塊、檢測電路模塊、補光調(diào)節(jié)電路模塊及多芯LED模組，整體構(gòu)成多芯LED植物生長燈；所述的電源模塊完成交流電220V經(jīng)外圍電路的變壓穩(wěn)壓模塊產(chǎn)生檢測電路中光照檢測和溫度檢測所需的直流電，單片機、溫度檢測均使用V電壓，光照檢測及紅光模組和藍(lán)光模組采用3 V電壓，紅光模組由紅光LED陣列構(gòu)成，藍(lán)光模組由藍(lán)光LED陣列構(gòu)成；所述的檢測電路模塊完成環(huán)境溫度和紅、藍(lán)光光照度檢測，將檢測信號通過I2C時鐘線、I2C數(shù)據(jù)線送給單片機，采集溫度、光照度的數(shù)據(jù)，具體過程為首先采用透光波段400 500、600 700 nm、透光率90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理；而后應(yīng)用ISL29015光照傳感器對完成了預(yù)處理的紅、藍(lán)光進(jìn)行分別檢測，檢測信號采用I2C時鐘線、數(shù)據(jù)線接入，數(shù)據(jù)線接入單片機的Pl. O 口，時鐘線接入單片機的Pl. I 口，分波段光照度檢測，溫度檢測采用18B20溫度傳感器及其外部電路，數(shù)據(jù)采集信號與單片機25P1. 2 口相接；所述的控制電路模塊是由單片機及外圍電路組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、PWM信號輸出，完成對檢測電路模塊及補光調(diào)節(jié)電路模塊的控制；所述的補光調(diào)節(jié)電路模塊利用PWM控制技術(shù)分別控制紅色LED燈組或藍(lán)色LED燈組的亮度，每個LED燈組按需包括15 30個額定功率I W、中心波長為660 nm的窄帶紅光LED陣列和中心波長為450 nm的窄帶藍(lán)光LED陣列，紅光和藍(lán)光LED陣列獨立工作，當(dāng)植物補光時，單片機控制晶體管導(dǎo)通，LED陣列通電，同時通過計算得到的兩路PWM占空比，輸出兩路PWM信號分別控制紅、藍(lán)光LED陣列，完成LED燈組的亮度控制；所述的多芯LED模組包括絕緣外殼內(nèi)的模組PCB板和多芯LED基板，連接線在絕緣外殼一端伸入其空腔中連接模組PCB板和多芯LED基板，多芯LED基板由若干芯片組并聯(lián)組成，每20個芯片串聯(lián)為芯片組。本實用新型具有以下優(yōu)點I、利用光電傳感器及溫度傳感器檢測外界光照條件、環(huán)境溫度，結(jié)合PWM控制技術(shù)，實現(xiàn)了紅、藍(lán)光LED陣列獨立工作，節(jié)約了電能，提高了散熱性能；2、依照植物不同生長階段需光量的差異性，采用在透光波段400 500、600 700 nm,透光率為90%的濾光片進(jìn) 行光照檢測的預(yù)處理，并對完成了預(yù)處理的紅、藍(lán)光進(jìn)行分別檢測，實現(xiàn)了分波段光照度檢測，達(dá)到了精準(zhǔn)補光效果；3、將COB (chip on board)技術(shù)引入LED植物生長燈研制中，將多個高亮LED芯片固定到基板上，達(dá)到亮度同時降低功率，選取雙電極的芯片，氮化鋁材料做基板，解決了模組散熱問題和可焊性。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。圖I是自適應(yīng)LED植物生長燈構(gòu)建圖。圖2是植物生長燈檢測電路圖。圖3是植物生長燈補光調(diào)節(jié)電路圖。圖4是自適應(yīng)多芯LED模組的俯視圖。圖5是自適應(yīng)LED植物生長燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖中1.電源模塊，2.檢測電路模塊，3.控制電路模塊，4.補光調(diào)節(jié)電路模塊，5. LED多芯模組，6.植物，7. ISL29015光照傳感器，8. 18B20溫度傳感器，9. I2C時鐘線，10. I2C數(shù)據(jù)線，11. 3V電壓，12. 5V電壓，13.紅光LED陣列，14.藍(lán)光LED陣列，15. NPN晶體管，16.紅光模組，17.藍(lán)光模組，18.基板，19.右焊盤，20.左焊盤，21.連接線，22.芯片，23.模組的PCB板，24.鋁布線，25.單片機。
具體實施方式
如

圖1-5所示，該植物生長燈包括電源模塊I、檢測電路模塊2、控制電路模塊3、補光調(diào)節(jié)電路模塊4及多芯LED模組5，控制電路模塊3電連接電源模塊I、檢測電路模塊2、補光調(diào)節(jié)電路模塊4及多芯LED模組5，整體構(gòu)成多芯LED植物生長燈；所述的電源模塊I完成交流電220V經(jīng)外圍電路的變壓穩(wěn)壓模塊產(chǎn)生檢測電路中光照檢測和溫度檢測所需的直流電，單片機、溫度檢測均使用5 V電壓12，光照檢測及紅光模組16和藍(lán)光模組17采用3V電壓11，紅光模組16由紅光LED陣列13構(gòu)成，藍(lán)光模組17由藍(lán)光LED陣列14構(gòu)成；所述的檢測電路模塊2完成環(huán)境溫度和紅、藍(lán)光光照度檢測，將檢測信號通過I2C時鐘線9、I2C數(shù)據(jù)線10送給單片機25，采集溫度、光照度的數(shù)據(jù)，具體過程為首先采用透光波段400 500,600 700 nm、透光率90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理；而后應(yīng)用ISL29015光照傳感器7對完成了預(yù)處理的紅、藍(lán)光進(jìn)行分別檢測，檢測信號采用I2C時鐘線9、數(shù)據(jù)線10接入，數(shù)據(jù)線10接入單片機25的Pl. O 口，時鐘線9接入單片機25的Pl. I 口，分波段光照度檢測，溫度檢測采用18B20溫度傳感器8及其外部電路，數(shù)據(jù)采集信號與單片機25P1. 2口相接；所述的控制電路模塊3是由單片機25及外圍電路組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、PWM信號輸出，完成對檢測電路模塊2及補光調(diào)節(jié)電路模塊4的控制；所述的補光調(diào)節(jié)電路模塊4利用PWM控制技術(shù)分別控制紅色LED燈組或藍(lán)色LED燈組的亮度，每個LED燈組按需包括15 30個額定功率I W、中心波長為660 nm的窄帶紅光LED陣列13和中心波長為450 nm的窄帶藍(lán)光LED陣列14，紅光和藍(lán)光LED陣列獨立工作，當(dāng)植物補光時，單片機25控制晶體 管15導(dǎo)通，LED陣列通電，同時通過計算得到的兩路PWM占空比，輸出兩路PWM信號分別控制紅、藍(lán)光LED陣列13、14，完成LED燈組的亮度控制；所述的多芯LED模組5包括絕緣外殼內(nèi)的模組PCB板23和多芯LED基板18，連接線21在絕緣外殼一端伸入其空腔中連接模組PCB板23和多芯LED基板18，多芯LED基板18由若干芯片組并聯(lián)組成，每20個芯片22串聯(lián)為芯片組。
權(quán)利要求1.自適應(yīng)精準(zhǔn)補光LED植物生長燈，其特征在于該植物生長燈包括電源模塊(I)、檢測電路模塊(2 )、控制電路模塊(3 )、補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)及多芯LED模組(5 )，控制電路模塊(3)電連接電源模塊(I)、檢測電路模塊(2)、補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)及多芯LED模組(5)，整體構(gòu)成多芯LED植物生長燈；所述的電源模塊(I)完成交流電220V經(jīng)外圍電路的變壓穩(wěn)壓模塊產(chǎn)生檢測電路中光照檢測和溫度檢測所需的直流電，單片機、溫度檢測均使用5 V電壓(12)，光照檢測及紅光模組(16)和藍(lán)光模組(17)采用3 V電壓(11)，紅光模組(16)由紅光LED陣列(13)構(gòu)成，藍(lán)光模組(17)由藍(lán)光LED陣列(14)構(gòu)成；所述的檢測電路模塊(2)完成環(huán)境溫度和紅、藍(lán)光光照度檢測，將檢測信號通過I2C時鐘線(9)、I2C數(shù)據(jù)線(10)送給單片機(25)，采集溫度、光照度的數(shù)據(jù)，具體過程為首先采用透光波段400 500、600 700 nm、透光率90%的濾光片進(jìn)行光照檢測的預(yù)處理，而后應(yīng)用ISL29015光照傳感器(7)對完成了預(yù)處理的紅、藍(lán)光進(jìn)行分別檢測，檢測信號采用I2C時鐘線(9)、數(shù)據(jù)線(10)接入，數(shù)據(jù)線(10)接入單片機(25)的Pl. O 口，時鐘線(9)接入單片機(25)的Pl. I口，分波段光照度檢測，溫度檢測采用18B20溫度傳感器(8)及其外部電路，數(shù)據(jù)采集信號與單片機(25)和Pl. 2 口相接；所述的控制電路模塊(3)是由單片機(25)及外圍電路組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、PWM信號輸出，完成對檢測電路模塊(2)及補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)的控制；所述的補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)利用PWM控制技術(shù)分別控制紅色LED燈組或藍(lán)色LED燈組的亮度，每個LED燈組按需包括15 30個額定功率I W、中心波長為660 nm的窄帶紅光LED陣列(13)和中心波長為450 nm的窄帶藍(lán)光LED陣列(14)，紅光和藍(lán)光LED陣列獨立工作，當(dāng)植物補光時，單片機(25)控制晶體管(15)導(dǎo)通，LED陣列通電，同時通過計算得至IJ的兩路PWM占空比，輸出兩路PWM信號分別控制紅、藍(lán)光LED陣列(13、14)，完成LED燈組的亮度控制；所述的多芯LED模組(5)包括絕緣外殼內(nèi)的模組PCB板(23)和多芯LED基板(18)，連接線(21)在絕緣外殼一端伸入其空腔中連接模組PCB板(23)和多芯LED基板(18)，多芯LED基板(18)由若干芯片組并聯(lián)組成，每20個芯片(22)串聯(lián)為芯片組。
專利摘要本實用新型公開了自適應(yīng)精準(zhǔn)補光LED植物生長燈，該植物生長燈包括電源模塊(1)、檢測電路模塊(2)、控制電路模塊(3)、補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)及多芯LED模組(5)，控制電路模塊(3)電連接電源模塊(1)、檢測電路模塊(2)、補光調(diào)節(jié)電路模塊(4)及多芯LED模組(5)，整體構(gòu)成多芯LED植物生長燈。本實用新型依照外界光照條件、環(huán)境溫度等因素，以及植物不同生長階段需光量的差異性，實現(xiàn)紅、藍(lán)光LED陣列獨立工作，對溫室植物自適應(yīng)精準(zhǔn)補光，節(jié)約電能，提高散熱性能，在植物栽培技術(shù)領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用推廣價值。
文檔編號H05B37/02GK202696956SQ20122016175
公開日2013年1月23日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者孫云龍, 吳大軍, 楊玉東, 聶開俊, 木艷, 劉希富, 姜仲秋 申請人:淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院