一種植物盆栽的LED補光燈的製作方法

2023-05-12 03:57:32 3

本發明屬於LED照明設備技術領域，特別涉及一種植物盆栽的LED補光燈。

背景技術：

隨著人們生活質量的不斷上升，種植於室內小盆栽受到的許多人的青睞。這些室內植物具有淨化空氣、去除有害物質等用途。但是，由於室內光照強度較低，並不適合於植物的生長，因而需要外加光源進行補光，以滿足植物的需求。

傳統的補光燈，如高壓鈉燈或螢光燈，有著發熱過大、體積過大等缺點，限制了其在室內植物補光方面的應用。被稱作第四代光源的LED是一種固態光源，具有體積小、重量輕、節能環保、長壽命、光譜展寬小等優點，較傳統光源具有無法比擬的優勢，是替代傳統光源進行室內高效補光的理想光源。更為重要的是，LED光源為冷光源，工作時隨光輻射出的熱較少，可貼近植物葉片表面照射，減少了照射距離，提高了光照效率。另外，LED具有發光波長可選的優點，可以選擇合適的發光波段以適應植物的需求，目前常用的是紅(660nm)、藍(460nm)兩種光色的LED混合。

目前常用小型室內LED補光燈通常為平板型結構或者仿射燈結構。仿射燈結構的燈具通常在出光面會設置透鏡以修飾發光角度，但會導致出光效率的下降；平板型結構通常沒有設置透鏡，光效較高，但是近距離照射下會有紅藍混色不均勻的情況發生，不利於植物生長。此外，由於LED燈珠的亮度是固定不可調整的，燈具輸出的光質與可能與植物的需求不一致，達不到促進植物生長的目的。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種出光效率高、近距離混色均勻性好以及輸出光質可調的植物盆栽的LED補光燈。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種植物盆栽的LED補光燈，包括LED燈珠，還包括背板和LED驅動電路，所述背板為一自由曲面，所述LED燈珠封裝在背板凹面上；所述LED燈珠包括白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠；所述白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠分別連接LED驅動電路的輸出端，通過LED驅動電路控制白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠的工作狀態。

優選的，所述LED驅動電路包括恆壓電源、PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)信號發生器和PWM驅動模塊；所述恆壓電源分別連接PWM信號發生器和PWM驅動模塊，為PWM信號發生器和PWM驅動模塊供電；所述PWM信號發生器連接PWM驅動模塊的控制端，為PWM驅動模塊提供PWM信號；所述白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠分別連接在PWM驅動模塊的輸出端，通過PWM驅動模塊控制白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠的工作狀態。

更進一步的，所述PWM驅動模塊為DD313晶片，所述PWM信號發生器為三路PWM信號發生器；DD313晶片的電源端連接恆壓電源，三路PWM信號發生器的三個PWM信號輸出端分別對應連接DD313晶片的使能端ENR、ENG和ENB；DD313晶片的外掛電阻端REXTB、REXTG和REXTR分別對應連接外掛電阻REXTB、REXTW和REXTR；藍光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTB和恆壓電源之間，白光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTG和恆壓電源之間，紅光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTR和恆壓電源之間。

優選的，當藍光LED燈珠為多個時，各藍光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTB和恆壓電源之間；當白光LED燈珠為多個時，各白光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTG和恆壓電源之間；當紅光LED燈珠為多個時，各紅光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTR和恆壓電源之間。

優選的，所述LED燈珠包括一個白光LED燈珠、多個藍光LED燈珠和多個紅光LED燈珠，其中藍光LED燈珠和紅光LED燈珠在背板凹面上排列成一個圓或矩形，白光LED燈珠位於該圓或矩形中心處，藍光LED燈珠和紅光LED燈珠呈間隔均勻排列。

更進一步的，所述藍光LED燈珠和紅光LED燈珠均為3個。

優選的，背板凹面上設置有金屬電路層，LED燈珠通過金線連接金屬電路層，通過金屬電路連接LED驅動電路；所述金屬電路層設置在兩層絕緣層之間。

優選的，所述白光LED燈珠由藍光LED晶片與摻有螢光粉的環氧樹脂封裝膠或摻有螢光粉的矽膠組成；藍光LED燈珠由藍光LED晶片與透明環氧樹脂封裝膠或透明矽膠組成；紅光LED燈珠由紅光LED晶片與透明環氧樹脂封裝膠或透明矽膠組成。

優選的，所述背板凸面上設置有太陽花形或圓柱形的散熱器，LED燈珠通過COB封裝技術封裝在背板凹面。

優選的，所述自由曲面為球面，其中球面的球半徑為10～50釐米。

本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：

(1)本發明LED補光燈包括背板以及設置在背板上的LED燈珠，其中LED燈珠包括白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠，白光、藍光和紅光LED的組合可以滿足室內小型盆栽對光的需求，促進植物生長。另外本發明背板為一自由曲面，LED燈珠設置在自由曲面的凹面上，由於自由曲面的弧面使得各LED燈珠的發光方向不一致，所發出光線匯聚在受照面且不需要透鏡，能夠實現高效且均勻混光的目的；並且通過調節背板的自由曲面形狀能夠有效提高近距離照射的混色均勻度，相較於傳統的採用透鏡的二次光學設計方法，在保證出光角度合適的前提下具有更高的出光效率，且結構更為簡單，成本更低。

(2)本發明白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠連接LED驅動電路，能夠通過LED驅動電路控制各光色LED燈珠的工作狀態，從而調整出更適合植物生長需求的混合光質。在本發明中LED驅動電路包括恆壓電源、PWM信號發生器和PWM驅動模塊，該LED驅動電路中PWM信號發生器輸出三路PWM信號至PWM驅動模塊，通過PWM驅動模塊三個輸出端能夠針對三色的LED燈珠進行單獨控制，並且通過各路PWM信號佔空比的調整能夠實現各色LED燈珠亮滅時間的調整，因此本發明能夠更加容易的調整出適合植物生長需求的混合光質。

(3)本發明LED燈珠採用COB封裝技術封裝在背板凹面上，能大大縮短散熱通道，提高光源的散熱能力，從而延長LED的使用壽命，達到環保的目的，另外LED補光燈在背板凸面上設置有太陽花形或圓柱形的散熱器，以保證燈具的散熱效率，進一步延長燈具壽命。

(4)本發明LED燈珠金屬電路層設置在兩層絕緣層之間，能夠防止漏電，保證安全。

附圖說明

圖1是本發明LED補光燈的立體圖。

圖2是本發明LED補光燈中軸線剖面出光圖。

圖3是本發明LED補光燈中LED驅動電路結構框圖。

圖4是本發明LED補光燈中PWM驅動模塊電路原理圖。

圖5是本發明LED補光燈中散熱器結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

實施例

本實施例公開了一種植物盆栽的LED補光燈，如圖1所示，包括LED燈珠、背板1和LED驅動電路，所述背板1為一自由曲面，LED燈珠封裝在背板1凹面上；LED燈珠包括白光LED燈珠41、藍光LED燈珠42和紅光LED燈珠43；白光LED燈珠41、藍光LED燈珠42和紅光LED燈珠43分別連接LED驅動電路的輸出端。

本實施例中背板上白光、藍光和紅光LED的組合可以滿足室內小型盆栽對光的需求，促進植物生長。各LED燈珠設置在自由曲面的凹面上，如圖2所示，由於自由曲面的弧面使得各LED燈珠的發光方向不一致，所發出光線匯聚在受照面且不需要透鏡，實現高效且均勻混光的目的。並且本實施中通過調節背板的自由曲面形狀能夠有效提高近距離照射的混色均勻度，在保證出光角度合適的前提下具有更高的出光效率，且結構更為簡單，成本更低。

本實施例中自由曲面可為一球面，其中球面的球半徑為10～50釐米。

如圖3所示，本實施例LED驅動電路包括恆壓電源、PWM信號發生器和PWM驅動模塊；恆壓電源分別連接PWM信號發生器和PWM驅動模塊，為PWM信號發生器和PWM驅動模塊供電；PWM信號發生器連接PWM驅動模塊的控制端，為PWM驅動模塊提供PWM信號；白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠分別連接在PWM驅動模塊的輸出端，通過PWM驅動模塊控制白光LED燈珠、藍光LED燈珠和紅光LED燈珠的工作狀態。

在本實施例中，PWM信號發生器為三路PWM信號發生器；PWM驅動模塊為DD313晶片，採用的是恆流驅動方式。DD313是專為大功率LED應用所設計的恆流驅動晶片。內建三個恆流輸出通道(6，11，13腳)，可透過三個外掛電阻REXT分別設定輸出電流值，對於1W的LED晶片通常設定為350mA。並特別設計三個使能端(3，4，5腳)，可個別獨立控制三輸出通道的開關時間，切換頻率最高達一兆赫(1MHz)。電流輸出反應極快。晶片內建過熱斷電及過電流保護功能，使應用系統可靠性更為提升。

如圖4所示，本實施例中，DD313晶片的電源端連接恆壓電源，三路PWM信號發生器的三個PWM信號輸出端分別對應連接DD313晶片的使能端ENB、ENG和ENR；DD313晶片的外掛電阻端REXTB、REXTG和REXTR分別對應連接外掛電阻REXTB、REXTW和REXTR；藍光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTB和恆壓電源之間，白光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTG和恆壓電源之間，紅光LED燈珠連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTR和恆壓電源之間。

本實施例中，PWM信號發生器發出的三路PWM信號分別對應輸入至DD313晶片的使能端ENR、ENG和ENB。

當DD313晶片使能端ENB接收到的是高電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTB工作，此時該端連接的藍光LED燈珠點亮，當DD313晶片使能端ENB接收到的低電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTB截止，此時該端連接的藍光LED燈珠熄滅，通過調整輸入使能端ENB的PWM信號的佔空比可以控制藍光LED的亮滅時間。

當DD313晶片使能端ENG接收到的是高電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTG工作，此時該端連接的白光LED燈珠點亮，當DD313晶片使能端ENG接收到的低電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTG截止，此時該端連接的白光LED燈珠熄滅，通過調整輸入使能端ENG的PWM信號的佔空比可以控制白光LED的亮滅時間。

當DD313晶片使能端ENR接收到的是高電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTR工作，此時該端連接的紅光LED燈珠點亮，當DD313晶片使能端ENR接收到的低電平信號時，DD313晶片的恆流輸出端OUTR截止，此時該端連接的紅光LED燈珠熄滅，通過調整輸入使能端ENR的PWM信號的佔空比可以控制紅光LED的亮滅時間。

可見，本實施例通過PWM驅動模塊三個輸出端能夠針對三色的LED燈珠進行單獨控制，並且通過各路PWM信號佔空比的調整能夠實現各色LED燈珠亮滅時間的調整，因此本實施例能夠更加容易的調整出適合植物生長需求的混合光質。

如圖4中所示，當藍光LED燈珠為多個時，各藍光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTB和恆壓電源之間；當白光LED燈珠為多個時，各白光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTG和恆壓電源之間；當紅光LED燈珠為多個時，各紅光LED燈珠串聯後連接在DD313晶片的恆流輸出端OUTR和恆壓電源之間。

LED燈珠可以包括一個白光LED燈珠、多個藍光LED燈珠和多個紅光LED燈珠，在本實施例中藍光LED燈珠和紅光LED燈珠均為3個，其中3個藍光LED燈珠和3個紅光LED燈珠在背板凹面上排列成一個圓或矩形，白光LED燈珠位於該圓或矩形中心處，藍光LED燈珠和紅光LED燈珠呈間隔均勻排列。

如圖1所示，本實施例中白光LED燈珠41由藍光LED晶片21與摻有螢光粉的環氧樹脂封裝膠32或摻有螢光粉的矽膠組成，即在藍光LED晶片21外部用摻有螢光粉的環氧樹脂封裝膠32或摻有螢光粉的矽膠即可得到白光LED燈珠；藍光LED燈珠42由藍光LED晶片21與透明環氧樹脂封裝膠31或透明矽膠組成，即在藍光LED晶片21外部用透明環氧樹脂封裝膠31或透明矽膠即可得到藍光LED燈珠；紅光LED燈珠43由紅光LED晶片22與透明環氧樹脂封裝膠31或透明矽膠組成，即在紅光LED晶片22外部用透明環氧樹脂封裝膠31或透明矽膠即可得到紅光LED燈珠。

本實施例中背板凹面上設置有金屬電路層，LED燈珠通過金線連接金屬電路層，通過金屬電路連接LED驅動電路；金屬電路層設置在兩層絕緣層之間，能夠防止漏電，保證安全。

本實施例中LED燈珠通過COB封裝技術封裝在背板凹面，採用COB封裝技術封裝在背板凹面上，能大大縮短散熱通道，提高光源的散熱能力，從而延長LED的使用壽命，達到環保的目的。另外如圖5中所示，背板1凸面上設置有太陽花形或圓柱形的散熱器11，以保證燈具的散熱效率，進一步延長燈具壽命。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。