一种提高光利用率的植物照明系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及植物照明领域，具体涉及一种提高光利用率的植物照明系统及方法包括输入整流滤波器、开关器件、输出滤波电路、LED负载、信号采样模块与PWM控制模块，所述输入整流滤波器输入端与外部电源连接，所述输入整流滤波器输出端与开关器件输入端连接，所述开关器件输出端与输出滤波电路输入端连接，所述输出滤波电路输出端与LED负载连接，所述信号采样模块输入端与LED负载连接，所述信号采样模块输出端与PWM控制模块输入端连接，PWM控制模块输出端与开关器件连接，所述输出滤波电路在不改变瞬时输出功率的情况下，将输出频率调制到100Hz以上，将占空比调制到20％‑80％。本发明专利技术的有益效果为提高了光照利用率，从而有效降低了灯具功率，间接减低对散热条件的需求。

A plant lighting system and method for improving light utilization

【技术实现步骤摘要】
一种提高光利用率的植物照明系统及方法
本专利技术涉及植物照明领域，具体涉及一种提高光利用率的植物照明系统及方法。
技术介绍
随着现代化农业的不断发展，植物照明的需求和能耗在不断扩大，对传统植物照明灯具技术也提出了新的挑战。LED作为新一代光源，除了环保节能的特点外，较之传统农业领域常用荧光灯或高压钠灯等人工光源，具有光量可调整、光质可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量等特点，对封闭有环控的农业生产环境是一种非常适合的人工光源。目前现有技术主要采用连续光植物进行照明操作，一方面提高灯具的光效，另一方面则不停的提高灯具的功率，而为控制成本与实际应用，往往是在不提高散热能力的基础上追求更大功率的使用。上述情况导致了植物照明灯具体积过大影响自然光照及现场布局，或者体积适中却提供不了足够的光照给予植物吸收。
技术实现思路
基于现有技术的上述缺陷，本专利技术拟通过提高光照利用率，从而有效降低灯具功率，间接减低对散热条件的需求。为实现上述目标，本专利技术提供一种提高光利用率的植物照明系统，包括输入整流滤波器、开关器件、输出滤波电路、LED负载、信号采样模块与PWM控制模块，所述输入整流滤波器输入端与外部电源连接，所述输入整流滤波器输出端与开关器件输入端连接，所述开关器件输出端与输出滤波电路输入端连接，所述输出滤波电路输出端与LED负载连接，所述信号采样模块输入端与LED负载连接，所述信号采样模块输出端与PWM控制模块输入端连接，PWM控制模块输出端与开关器件连接，所述输出滤波电路在不改变瞬时输出功率的情况下，将输出频率调制到100Hz以上，将占空比调制到20％-80％。进一步的，所述输入整流滤波器首先采用共模电感LF1和共模电感LF2对高频辐射进行滤波，再采用并联的线路滤波器LF1与安规电容CX1、并联的线路滤波器LF2与安规电容CX2分别构成两组低通滤波器，有效降低高频骚扰且有效抵抗高频骚扰，再经过桥式整流BD1整流后，再采用工型电感L1和电容器C1、电容器C2对电流进行二次滤波、整流后输入开关器件输入端。进一步的，所述开关器件包括开关管Q1和变压器T1，所述PWM控制模块包括型号为JW1758B或JW1600的PWM芯片U1，输入整流滤波器的输出电流接入变压器T1的输入绕组，变压器T1的输出绕组接入输出整流滤波器，变压器T1的反馈绕组接信号采样模块，所述信号采样模块包括采用电阻R20和电阻R21串联，在电阻R20和电阻R21共同连接端将变压器T1的反馈绕组流出的电流进行采样反馈至PWM芯片的FB引脚端，所述信号采用模块还包括采用电阻R12和电阻R11对开关管Q1流过的电流进行采样，再通过电阻R18反馈至PWM芯片的SNP引脚和通过电阻R13反馈到开关管Q1的控制脚进行信号反馈调解，提高电路的稳定度。更进一步的，所述PWM控制模块包括PWM芯片U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R26、电阻R8和电容C7，所述电阻R4和电阻R5串联后将输出滤波器的输出端正极电流引入PWM芯片U1的VCC引脚，为整个PWM芯片U1提供工作电源，所述电阻R6、电阻R26串联后一端与输入整流滤波器的工型电感L1电流输出端连接获取感应电流，所述电阻R6、电阻R26串联后另一端与PWM芯片U1的VREC引脚连接，将感应电流引入PWM芯片U1内，PWM芯片U1引脚接并联的电阻R8和电容C7后接地，PWM芯片U1的COMP引脚串联电容C8后与接地，PWM芯片U1的GND引脚接地，PWM芯片U1的DPWM引脚悬空。所述开关器件包括变压器T1、开关管Q1、电阻R15、电阻R14、电容C3、二极管D2、二极管D3和电阻R7,所述电阻R15和电阻R14以及电容C3并联后一端与输入整流滤波器的输出端正极连接，该端还与变压器输入绕组第五引脚连接，通过并联的电阻R15、电阻14和电容C3将输入整流滤波器的输出电流引入变压器1输入绕组第五引脚，所述电阻R15和电阻R14以及电容C3并联后的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极与变压器输入绕组第三引脚连接，该端还与开关管Q1的漏极D连接，开关管的栅极G与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极为门极驱动脚，连接到PWM芯片U1的GATE引脚，变压器T1的输出绕组A1引脚与输出整流滤波器的正极连接，所述变压器的输出绕组B1引脚与输出整流滤波器的负极连接并浮地。所述信号采样模块包括电阻R18、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R20、电阻R21、电容C6、电阻R9、二极管D4、电容C4和电容C5，所述变压器T1的反馈绕组第一引脚串联电阻R20、电阻R21后接地，电阻R21和电阻R20的共同连接端与PWM芯片U1的FB引脚连接，所述电阻R20和电阻R21共同连接端将变压器T1的反馈绕组流出的电流进行采样并反馈至PWM芯片U1的FB引脚，电容C6与电阻R21并联，所述变压器T1的反馈绕组第一引脚串联电阻R9后与二极管D4阳极连接，二极管阴极分别串接电容C4和电容C5后接地，所述变压器T1的反馈绕组的第二引脚接地，电阻R12和电阻R11并联后与开关管Q1的源极S连接，该端还与电阻R13的一端、电阻R18的一端连接，电阻R13的另一端与二极管D3的阳极连接，电阻R18的的另一端与PWM芯片U1的SNP引脚连接，电阻R12和电阻R11对开关管Q1流过的电流进行采样，再通过电阻R18反馈至PWM芯片的SNP引脚和通过电阻R13反馈到开关管Q1的控制脚进行信号反馈调解。进一步的，所述输出滤波电路中包括可调节大小的滤波电容，从而在不改变输出有效值的基础上调节频闪深度。进一步的，所述输出滤波电路将占空比调节到25％-50％。进一步的，所述输出滤波电路采用二极管D1连接开关器件输出端正极A1,在二极管D1两端并联小电容C9和电阻R16、电阻R17进行滤波，再在二极管D1阴极和开关器件输出端负极B1两端并联有极性电容EC1、电容C10进行整流，最后通过共模电感LF3对电流进行滤波后接负载。更进一步的，所述输出滤波电路包括电阻R16、电阻R17、电容C9、二极管D1、有极性电容EC1、电容C10、电阻R18和共模电感LF3，变压器T1输出绕组A1端与二极管D1阳极连接，二极管D1阴极与有极性电容CE1连接，有极性电容CE1负极接开变压器T1输出绕组B1端，该端浮地，浮地端串接电容CY1后接地，电阻R16和电阻R17并联再与电容C9串联后并联在二极管D1的两极，电容C10、电阻R18和共模电感LF3输入两端均与有极性电容EC1并联，共模电感LF3输出两端与LED负载连接。本专利技术还提供了一种提高光利用率的植物照明方法，包括如下步骤：(1)将电流输入整流滤波；(2)将整流滤波输出的电流输入开关器件；(3)将开关器件输出的电流输入输出滤波电路，所述输出滤波电路在不改变瞬时输出功率的情况下，将输出频率调制到100Hz以上，将占空比调制到20％-80％；(4)将输出滤波电路完成调制的电流输入LED负载以驱动LED发光；(5)在LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高光利用率的植物照明系统，其特征在于：包括输入整流滤波器、开关器件、输出滤波电路、LED负载、信号采样模块与PWM控制模块，所述输入整流滤波器输入端与外部电源连接，所述输入整流滤波器输出端与开关器件输入端连接，所述开关器件输出端与输出滤波电路输入端连接，所述输出滤波电路输出端与LED负载连接，所述信号采样模块输入端与LED负载连接，所述信号采样模块输出端与PWM控制模块输入端连接，PWM控制模块输出端与开关器件连接，所述输出滤波电路在不改变瞬时输出功率的情况下，将输出频率调制到100Hz以上，将占空比调制到20％-80％。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高光利用率的植物照明系统，其特征在于：包括输入整流滤波器、开关器件、输出滤波电路、LED负载、信号采样模块与PWM控制模块，所述输入整流滤波器输入端与外部电源连接，所述输入整流滤波器输出端与开关器件输入端连接，所述开关器件输出端与输出滤波电路输入端连接，所述输出滤波电路输出端与LED负载连接，所述信号采样模块输入端与LED负载连接，所述信号采样模块输出端与PWM控制模块输入端连接，PWM控制模块输出端与开关器件连接，所述输出滤波电路在不改变瞬时输出功率的情况下，将输出频率调制到100Hz以上，将占空比调制到20％-80％。


2.如权利要求1所述提高光利用率的植物照明系统，其特征在于：所述输入整流滤波器首先采用共模电感LF1和共模电感LF2对高频辐射进行滤波，再采用并联的线路滤波器LF1与安规电容CX1、并联的线路滤波器LF2与安规电容CX2分别构成两组低通滤波器，有效降低高频骚扰且有效抵抗高频骚扰，再经过桥式整流BD1整流后，再采用工型电感L1和电容器C1、电容器C2对电流进行二次滤波、整流后输入开关器件输入端。


3.如权利要求2所述提高光利用率的植物照明系统，其特征在于：所述开关器件包括开关管Q1和变压器T1，所述PWM控制模块包括型号为JW1758B或JW1600的PWM芯片U1，输入整流滤波器的输出电流接入变压器T1的输入绕组，变压器T1的输出绕组接入输出整流滤波器，变压器T1的反馈绕组接信号采样模块，所述信号采样模块包括采用电阻R20和电阻R21串联，在电阻R20和电阻R21共同连接端将变压器T1的反馈绕组流出的电流进行采样反馈至PWM芯片的FB引脚端，所述信号采用模块还包括采用电阻R12和电阻R11对开关管Q1流过的电流进行采样，再通过电阻R18反馈至PWM芯片的SNP引脚和通过电阻R13反馈到开关管Q1的控制脚进行信号反馈调解，提高电路的稳定度。


4.如权利要求3所述提高光利用率的植物照明系统，其特征在于：所述PWM控制模块包括PWM芯片U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R26、电阻R8和电容C7，所述电阻R4和电阻R5串联后将输出滤波器的输出端正极电流引入PWM芯片U1的VCC引脚，为整个PWM芯片U1提供工作电源，所述电阻R6、电阻R26串联后一端与输入整流滤波器的工型电感L1电流输出端连接获取感应电流，所述电阻R6、电阻R26串联后另一端与PWM芯片U1的VREC引脚连接，将感应电流引入PWM芯片U1内，PWM芯片U1引脚接并联的电阻R8和电容C7后接地，PWM芯片U1的COMP引脚串联电容C8后与接地，PWM芯片U1的GND引脚接地，PWM芯片U1的DPWM引脚悬空；
所述开关器件包括变压器T1、开关管Q1、电阻R15、电阻R14、电容C3、二极管D2、二极管D3和电阻R7,所述电阻R15和电阻R14以及电容C3并联后一端与输入整流滤波器的输出端正极连接，该端还与变压器输入绕组第五引脚连接，通过并联的电阻R15、电阻14和电容C3将输入整流滤波器的输出电流引入变压器1输入绕组第五引脚，所述电阻R15和电阻R14以及电容C3并联后的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍婵娟，洪辉轮，
申请(专利权)人：福建省中科生物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35