專利名稱：小型溫室用led植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型內(nèi)容屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的植物溫室都是依靠陽光照射提高室溫以加速植物生長，但是由于只有白天溫室才能得到陽光照射，陰雨天和夜間均得不到光照，所以植物生長時間較長，溫室內(nèi)植物的產(chǎn)量和質(zhì)量均降低。近年來隨著半導(dǎo)體照明燈(LED)技術(shù)獲得突破性進(jìn)展，LED燈的光效已獲得迅速提高(發(fā)光效率已達(dá)160Lm/w)。LED不僅可以發(fā)出紅光、綠光和藍(lán)光等單色光，也很容易發(fā)出白光等復(fù)合光，其光譜覆蓋的范圍很廣，可以實(shí)現(xiàn)各類不同植物的光合作用和光形態(tài)建成所需的光譜。眾所周知，光照時間越長，蔬果和瓜果的口感越好、營養(yǎng)價值越高，實(shí)踐證明，紅、綠、藍(lán)及各種不同組合LED燈光下栽培的葉類蔬菜維生素含量約為陽光下栽培的葉類蔬菜維生素含量的4倍。采用LED植物助長燈，可大大縮短植物生長周期，與僅用太陽光溫室相比，由于采用M小時特定波長的光連續(xù)照射，因而可使植物生長周期縮短到三分之一到二分之一，而且利用LED植物助長燈還很容易調(diào)節(jié)蔬菜和瓜果的成熟時間，從而提供反季節(jié)蔬菜和瓜果，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。采用LED植物助長燈進(jìn)行M小時連續(xù)光照，還可以改變植物吸收營養(yǎng)的模式，使植物可以從空氣中吸收大量營養(yǎng)，從而大大減少化肥的用量。另外，由于LED燈光中不含有紅外光和紫外光，不會吸引各類害蟲，因此各類植物均不需要噴撒農(nóng)藥，而且LED燈光不會造成植物葉片上水分蒸發(fā)，植物生長過程中，水分的消耗很少(實(shí)踐證明，與陽光下栽培的植物相比，可節(jié)約四分之三的水資源)。鑒于LED燈具有高效節(jié)電(在保證同樣光照的條件下，LED比白熾燈節(jié)電95%，比高壓鈉燈節(jié)電70%以上)、環(huán)保(LED燈為半導(dǎo)體材料發(fā)光的冷光源，對環(huán)境無任何污染，也不產(chǎn)生溫室效應(yīng))、 長壽(LED的理論壽命可達(dá)100000小時，實(shí)際使用壽命可達(dá)70000小時，為白熾燈的70 100倍)等優(yōu)點(diǎn)，兼之近年來LED燈價格大幅度降低，因而其應(yīng)用場合也隨之迅速擴(kuò)大；同時由于現(xiàn)今市場上光伏電池產(chǎn)量劇增及其價格的急劇下降，而光伏電池又具有太陽能源取用不竭、清潔無公害、使用安全可靠、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，因而使光伏電池和LED植物助長燈組成的光照系統(tǒng)可以應(yīng)用于小型溫室中。但由于目前溫室用LED植物助長燈均由交流市電供電，尚難于在邊防哨所、地質(zhì)勘探、石油鉆井等場合的小型溫室中應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、 操作方便可靠、應(yīng)用效果好的小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)由光伏電池、控制器、蓄電池、恒流驅(qū)動器和LED燈組成， 光伏電池輸出端與控制器輸入端聯(lián)接，控制器一個輸出端直接接至恒流驅(qū)動器輸入端，控制器的另一個輸出端經(jīng)蓄電池接至恒流驅(qū)動器輸入端，恒流驅(qū)動器的電源輸出端加接在 LED燈的工作端上。實(shí)際工作中，光伏電池將太陽的光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，通過控制器經(jīng)恒流驅(qū)動器直接供給大功率LED植物助長燈；或者通過控制器為蓄電池充電，當(dāng)沒有陽光照射時，由蓄電池供電系統(tǒng)通過恒流驅(qū)動器為大功率LED植物助長燈提供恒定的放電電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是采用了由光伏電池、控制器、蓄電池和恒流驅(qū)動器組成的混合供電系統(tǒng)，它既可發(fā)揮蓄電池容量大、成本低且可長期供電的優(yōu)點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)超大電流充放電的要求，具有安全性能好、循環(huán)壽命長、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)；另外， 本實(shí)用新型采用上述設(shè)計方案后，由于LED植物助長燈所需功率大大減小，并且蓄電池供電系統(tǒng)可提供較大電流，確保了 LED燈的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，因此，所需光伏電池和蓄電池的容量可以大幅度下降，系統(tǒng)成本大大降低，如此也使LED植物助長燈設(shè)備在邊防哨所、地質(zhì)勘探、石油鉆井等場合的小型溫室中得到了充分的應(yīng)用。

圖1為本實(shí)用新型的工作原理圖。圖2為圖1中控制器部分一個實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1中恒流驅(qū)動器部分一個實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中所引各標(biāo)號分別為1-光伏電池，2-控制器，3-蓄電池，4-恒流驅(qū)動器， 5-LED燈，6-通風(fēng)與噴淋設(shè)備。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的具體實(shí)施形式并不僅限于下述的實(shí)施例。參見附圖1，本實(shí)用新型所述的小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)由光伏電池1、控制器2、蓄電池3、恒流驅(qū)動器4組成和LED燈5，光伏電池4輸出端與控制器2輸入端聯(lián)接，控制器2 —個輸出端直接接至恒流驅(qū)動器4輸入端，控制器2的另一個輸出端經(jīng)蓄電池3接至恒流驅(qū)動器4輸入端，恒流驅(qū)動器4的電源輸出端加接在LED 燈5的工作端上，由LED燈5按溫室內(nèi)不同植物生長的實(shí)際要求提供波長不同的光源。光伏電池1的主要作用是將太陽的光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，通過控制器2供給LED 燈5或者將電能貯存在蓄電池3中，當(dāng)沒有陽光照射時，再由蓄電池3給LED燈5供電。實(shí)際應(yīng)用中光伏電池可采用320W單晶硅太陽電池組件，該電池組件的單體光電轉(zhuǎn)換效率大于16%，保質(zhì)期5年，使用壽命25年。為了實(shí)現(xiàn)光伏電池1對蓄電池3的快速安全充電，在光伏電池1與蓄電池3之間加入控制器2。控制器2的主要作用是適時檢測光伏電池1的輸出電壓、電流、溫室內(nèi)的溫度和濕度等參數(shù)，控制蓄電池3的充放電電流，確保蓄電池3不過充電，也不過放電；控制器2還可控制恒流驅(qū)動器4，從而控制LED燈5的電量和熄滅時間以及發(fā)光強(qiáng)度；控制器還可根據(jù)溫室內(nèi)的溫度和濕度情況控制通風(fēng)和噴淋設(shè)備6，滿足植物生長要求的溫度和濕度， 加速植物生長?？刂破?的一個實(shí)際電路結(jié)構(gòu)可選用如圖2所示的MV、15A高效脈寬調(diào)制控制器，該控制器主要由電壓電流基準(zhǔn)、限流電路、電壓調(diào)整電路等部分組成，可由12V蓄電池組供電，具有光照時間預(yù)定時、蓄電池充放電控制、溫濕度控制、防雷擊、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?，其使用壽命大?年，保質(zhì)期5年。在圖2所示的電路結(jié)構(gòu)中，由電阻R1和二極管Vd2 組成電流基準(zhǔn)電路，二極管Vd2兩端電壓加到運(yùn)放IClB的同相輸入端；電流取樣電阻R12由三只電阻并聯(lián)，充電電流在R12兩端的壓降加到運(yùn)放IClB的反相輸入端，與電流基準(zhǔn)信號比較，其差值經(jīng)IClB放大后，又經(jīng)IClA驅(qū)動串聯(lián)調(diào)整管M0SFET，將蓄電池3的充電電流穩(wěn)定在要求的數(shù)值，需要調(diào)整充電電流時，可改變R12的阻值。當(dāng)蓄電池3達(dá)到規(guī)定的電壓值時， 電壓調(diào)整電路使控制器輸出恒定電壓。R2、R7、IC2組成電壓基準(zhǔn)電路，電阻&和二極管Vds 組成電壓采樣電路。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓之差經(jīng)運(yùn)放IClA放大后，驅(qū)動M0SFET，使蓄電池 3的充電電壓穩(wěn)定在規(guī)定數(shù)值。為了防止無光照時，蓄電池3向光伏電池放電1，在光伏電池1和蓄電池3之間應(yīng)加入防倒流二極管。蓄電池3的主要作用是貯存光伏電池1發(fā)出的電量。目前常用的有閥控鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池等。實(shí)際應(yīng)用中，固定型小型溫室可選用12V、160Ah閥控鉛酸蓄電池兩只，保證使用壽命兩年，移動型小型溫室可選用磷酸鐵鋰電池，保證使用壽命可達(dá)8年以上。恒流驅(qū)動器4的主要功能是為LED燈5提供恒定電流，并能根據(jù)要求改變LED燈 5的照度，保證植物生長的要求。實(shí)際應(yīng)用的一種恒流驅(qū)動電路如圖3所示，該電路具有輸入電壓范圍寬、控制效率高等優(yōu)點(diǎn)。圖3中SN3910是一種單開關(guān)LED驅(qū)動專用集成電路， 直流輸入電壓范圍8 450V，直流輸出電流可從幾毫安增加到1安培。該電路外部只需要幾只元件，即可完成LED恒流驅(qū)動功能。TOFF腳外接電容器Ctw設(shè)定內(nèi)部振蕩器的工作頻率，內(nèi)部振蕩器的輸出脈沖通過GATE腳驅(qū)動外接的MOSFET(Ql)。Ql的導(dǎo)通電流通過電感 Ll驅(qū)動LED。該驅(qū)動電流流過取樣電阻Rcs后，在CS腳產(chǎn)生取樣電壓，該電壓與LD腳電壓和VREF腳250mV基準(zhǔn)電壓比較后，調(diào)整振蕩器輸出脈沖寬度，從而使輸出電流恒定。圖中二極管D1起續(xù)流作用，電阻和電容CIn組成輸入電路，可根據(jù)輸入直流電壓高低，選定 Rin的阻值。LED燈的主要作用是提供不同的植物生長要求的波長不同的光源，通常適合植物生長的為紅光加藍(lán)光。為了確保不同植物的不同要求，還可調(diào)整紅光LED和藍(lán)光LED的功率比。本實(shí)用新型選用紅光與藍(lán)光(R/B)功率之比為5的光源配置，LED光源的總功率為 100W，為了使光照均勻，采用四只25W的LED投光燈，燈具的工作電壓為MV，燈具總效率大于 90%。
權(quán)利要求1. 一種小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)，其特征在于它由光伏電池(1)、控制器O)、蓄電池(3)恒流驅(qū)動器⑷和LED燈(5)組成，光伏電池⑴輸出端與控制器( 輸入端聯(lián)接，控制器( 一個輸出端直接接至恒流驅(qū)動器(4)輸入端，控制器 (2)的另一個輸出端經(jīng)蓄電池( 接至恒流驅(qū)動器(4)輸入端，恒流驅(qū)動器(4)的電源輸出端加接在LED燈(5)的工作端上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型溫室用LED植物助長燈和光伏電池組成的光照系統(tǒng)，由光伏電池、控制器、蓄電池、恒流驅(qū)動器和LED燈組成，光伏電池輸出端與控制器輸入端聯(lián)接，控制器一個輸出端直接接至恒流驅(qū)動器輸入端，控制器的另一個輸出端經(jīng)蓄電池接至恒流驅(qū)動器輸入端，恒流驅(qū)動器的電源輸出端加接在LED燈的工作端上。實(shí)際工作中，光伏電池將太陽的光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，通過控制器經(jīng)恒流驅(qū)動器直接供給LED燈，或者通過控制器為蓄電池充電，當(dāng)沒有陽光照射時，由蓄電池供電系統(tǒng)通過恒流驅(qū)動器為LED燈提供恒定的電流。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、應(yīng)用效果好等優(yōu)點(diǎn)，適于在邊防哨所、地質(zhì)勘探、石油鉆井等場合的小型溫室中應(yīng)用。
文檔編號H05B37/02GK202085352SQ20112012713
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者柯漢周, 柯漢忠, 王鴻麟 申請人:廣東科信實(shí)業(yè)有限公司