一種兼顧人眼視覺舒適度的led植物生長燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種兼顧人眼視覺舒適度的LED植物生長燈，所述的植物光度學(xué)系統(tǒng) 建立了人眼光度學(xué)與植物光度學(xué)的關(guān)系，為所述的植物生長燈的光學(xué)指標(biāo)提供了參考標(biāo) 準(zhǔn)，可提供極利于植物生長的光照環(huán)境。本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光是植物生長的關(guān)鍵因素，在沒有光照的條件下，植物無法生長發(fā)育、開花結(jié)果。 光照條件的好壞直接影響植物的生長狀況和品質(zhì)。此外不同植物對光的要求不同，有的植 物在弱光下生長較好，而有的植物則需要較強(qiáng)的光照。而所有的植物多只有在一定的相對 較強(qiáng)與相對較弱的周期交替的光照條件下進(jìn)行強(qiáng)度不同的光合作用才能保證良好的生長。 隨著科學(xué)進(jìn)步，特別是生物科學(xué)和光電技術(shù)的發(fā)展，人造光源和智能控制越來越多地應(yīng)用 于植物培育領(lǐng)域，W促進(jìn)植物生長。根據(jù)植物光合作用靈敏度曲線，植物的光合色素的吸收 光譜最強(qiáng)區(qū)在400nm~500nm的藍(lán)光區(qū)域。另外，根據(jù)植物品種不同，其所需光質(zhì)也不同，例如 紅光成分多的光源促進(jìn)莖的伸長，適合莖蔓類植物;藍(lán)光成分多的光源促進(jìn)葉片變厚，適合 多肉植物生長。
[0003] 植物生長燈除了應(yīng)用于植物溫室，也和植物一起在人們的生活中起到了景觀照明 的作用。如果單純滿足于促進(jìn)植物生長，其光質(zhì)中的藍(lán)光成分則會(huì)影響人眼視覺舒適度，長 時(shí)間更會(huì)對人類健康造成危害。
[0004] Lm)作為新一代冷光源，具有轉(zhuǎn)換效率高、光強(qiáng)調(diào)節(jié)容易、壽命長、可使被照面照度 均勻、可按照射部位尺寸制作光源、有多種峰值波長、光源破損時(shí)的危害小等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種兼顧人眼視覺舒適 度的L邸植物生長燈，由恒流驅(qū)動(dòng)模塊和信號控制模塊組成，所述恒流驅(qū)動(dòng)模塊包括電壓轉(zhuǎn) 換部分和恒流驅(qū)動(dòng)部分;信號控制模塊則由單片機(jī)產(chǎn)生Ξ路不同占空比的PWM波來控制恒 流驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行RGB混光，W實(shí)現(xiàn)調(diào)光調(diào)色。
[0006] 進(jìn)一步的，所述恒流驅(qū)動(dòng)模塊采用12V直流電源作為電源，用AS2830AU忍片作為主 控忍片降壓形成低壓穩(wěn)壓電路;恒流驅(qū)動(dòng)部分由降壓恒流驅(qū)動(dòng)忍片BP1361實(shí)現(xiàn)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的信號控制模塊W12巧A60S2單片機(jī)作為主控忍片，12C5A60S2單 片機(jī)內(nèi)部集成了PWM功能，亦可通過計(jì)時(shí)模擬的方式輸出PWM波。
[000引進(jìn)一步的，依據(jù)建立的植物光度學(xué)系統(tǒng)，在人眼光學(xué)系統(tǒng)中，光照度裝，單位為IX， 表達(dá)式為
(1) 其中巧J波長心，為光譜效率函數(shù)最大值;毎^執(zhí)光譜福照度;化賊J人眼視見 函數(shù)，植物對波長為400nm~700nm的光比較敏感，此范圍稱為有效范圍，此范圍內(nèi)的福照度 稱為有效福照度瑪w，表達(dá)式為
(2) 對應(yīng)于人眼光學(xué)系統(tǒng)，定義植物光學(xué)敏感曲線定義植物光合福照度每，表達(dá)式為
(3)。
[0009] 進(jìn)一步的，利用所述的植物光度學(xué)系統(tǒng)獲得植物所需色溫值，再通過光源的光譜 數(shù)據(jù)和式(3)可得到色溫與光合量的關(guān)系，再通過色溫的值來控制PWM波的占空比，近似認(rèn) 為光通量與占空比成正比例關(guān)系： X冊=αΚ聲,+β泣聲'私X* (4) 其中馬、馬、嗎為占空比;α、β、丫為舒適度約束因子，為保證舒適度，Ξ者之和為1。
[0010] 進(jìn)一步的，為了將藍(lán)光的波長應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，丫需滿足：
(5) Β(λ)為藍(lán)光危害加權(quán)系數(shù);根據(jù)加法混光原理，立基色光源的色品坐標(biāo)為
(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)分別為光源R、G、B的色品坐標(biāo)；巧:、&、巧為光源R、G、B滿電流工作下的Υ刺激值； 與二巧/知Cg = ?? />6占6 =馬/扣為光源R、G、B滿電流工作下的；刺激值之和;利用占 空比調(diào)光時(shí)，影響色品坐標(biāo)的唯一因素是占空比，因此結(jié)合式(4)、（6)可求得占空比的表達(dá) 式為：
(7)。
[0011] 本發(fā)明提出了明確植物光度學(xué)與人眼光度學(xué)的換算關(guān)系及人眼舒適度限制因子， 方便定量給出有利于植物生長同時(shí)兼顧人眼舒適度的措施。將Ξ基色的Lm)結(jié)合可W實(shí)現(xiàn) 色溫和光強(qiáng)的動(dòng)態(tài)調(diào)制，并W植物光度學(xué)為參考，開發(fā)出對植物生長有顯著促進(jìn)效果的生 長燈?？蓮V泛應(yīng)用于酒店景觀美化、客廳、植物培養(yǎng)溫室等場所。運(yùn)對于塑造綠色照明、提供 和諧光照環(huán)境有很重要的意義。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的兼顧人眼視覺舒適度的植物生長燈總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)例的恒流驅(qū)動(dòng)電路圖； 圖3為光合量與色溫之間的關(guān)系圖； 圖4為信號控制模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 本發(fā)明設(shè)及植物光度學(xué)系統(tǒng)，并W此為參考提出了植物生長燈，W促進(jìn)植物的高 效生長。
[0015] 當(dāng)前的人造照明所標(biāo)注參數(shù)為建立在人眼光度學(xué)基礎(chǔ)上的，而將此基礎(chǔ)上的光照 強(qiáng)度和色溫與植物照明中設(shè)及的光量子學(xué)等建立起換算關(guān)系，作為調(diào)光的參考依據(jù)，可直 接通過植物的需光要求進(jìn)行燈光設(shè)定。
[0016] 本發(fā)明所述的植物光度學(xué)系統(tǒng)建立如下： 光學(xué)系統(tǒng)中，光照度Εν,單位為IX，表達(dá)式為
(1) 其中λ為波長，馬《=683,為光譜效率函數(shù)最大值;駕(巧為光譜福照度;ν(λ)為人眼視見 函數(shù)。
[0017] 植物對波長為400nm~700nm的光比較敏感，此范圍稱為有效范圍。此范圍內(nèi)的福照 度稱為有效福照度馬<^，表達(dá)式為
(2) 光合量與光度量換算時(shí)，定義為換算系數(shù)，表達(dá)式為
(3) 通過光源的光譜數(shù)據(jù)和(3)式可得到色溫與光合量的關(guān)系。再通過色溫的值來控制PWM 波的占空比：近似認(rèn)為光通量與占空比成正比例關(guān)系 Xw=彼聲祭苗6 (4) 其中、嗎、嗎為占空比;α、0、丫為舒適度約束因子，為保證舒適度，Ξ者之和為1。
[0018] 短波藍(lán)光為植物生長必需的，而一定波長范圍內(nèi)的藍(lán)光卻會(huì)對人眼視覺的舒適度 產(chǎn)