红蓝双色led植物补光灯的驱动电路

《红蓝双色led植物补光灯的驱动电路》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、doi:10.6043/j.issn.0438-0479.201603044红蓝双色LED植物补光灯的驱动电路许英朝1,2收稿日期：2016-03-28录用日期：2016-06-14基金项目：国家自然科学基金青年项目（11304259）；福建省自然科学基金(2016J01683)*通信作者：ycxu@xmut.edu.cn，陈冠宇1，常永笑1，郑乐乐1,林洪沂1,2（1.厦门理工学院光电与通信工程学院，2.厦门理工学院光电技术与器件福建省重点实验室，福建厦门361024）摘要：一定波长范围内的蓝色光和红色光

2、对植物不同阶段的生长有很好地促进作用，红蓝光比可以在一定范围切换的LED植物补光灯是LED这种省电、安全、高效的新一代人工照明光源的一个重要的应用领域，一个好的驱动电路对于其缩减成本、普及应用来说至关重要。故本设计特别对红蓝双色LED补光灯的驱动电路进行了研究与制作。以10颗蓝光LED和40颗红光LED组成的植物补光灯作为研究对象，并且以BP3016芯片为基础设计出输出电流为1.4A，输出功率目标值为35W，适用于5并10串的交流输入式恒流驱动电路。最后通过制作实物并进行测试，观察到灯具正常发光，测出其输出

3、电流为1.4A，输出电压为23.1V，输出功率为32.34W，符合设计预期目标值。关键词：LED；补光灯；驱动电路；恒流电路中图分类号：TN710文献标志码：A光照度和光质对植物的光合作用、生长发育、物质代谢及结构形态等具有重要影响，其中380～760nm可见光波段是决定光合作用最重要的光照波段，但有效吸收波段主要为其中红、蓝两波段[1]，将LED光源应用于植物生长补光灯领域，可以充分发挥其节能、光量和光质可调节等优点[2]。然而驱动电路是制约其光效和寿命的重要因素[3]。为使LED的输入电流控制在最佳电流

4、值，使得LED能获得稳定的电流，并产生最高的输出光通量，需设计出LED恒流驱动电路。目前市面上LED驱动方式有阻容降压、原边方案等，但存在转效率低和可靠性差等问题。本文选用作为植物生长补光灯用途的红蓝光LED驱动电路作为研究对象，采用PWM(脉冲宽度调制)控制方式开关电源来设计目标电路，并按照设计进行了实物的制作，获得了较好的实验结果，验证了设计的目标值。而植物生茎长叶和开花结果阶段所需要的红蓝光的比例是不同的，本文提出了红蓝光比例选择开关，保证在植物生长的不同阶段补光灯都可以稳定可靠并且更高效的工作[4-

5、5]。1驱动电路与LED的匹配方式LED伏安特性曲线是非线性的，所以LED上的正向压降的小范围的波动可能会引起电流大范围的变化，从而使得LED的亮度发生改变甚至烧坏LED，所以我们必须要设计出一个适合的驱动电路来保持电流恒定。而植物生长补光灯所需要的LED灯珠的数量多达数十颗，故又要考虑合适的驱动电路与LED的匹配方式。LED的连接方式主要有并联、串联以及混联3种，如图1所示。驱动电源限流电阻稳压二极管发光二极管驱动电源驱动电源(a)LED串联方式(b)LED并联方式(c)LED混联方式图1LED的3种连接

6、方式Fig.1ThreekindsofconnectionmodeoftheLED图1(a)是LED串联方式。其连接方式简单，但如果这个时候LED的离散性比较大，则会引起在各个LED上的电压变得不同，不过因为LED的电流都是一样的，所以仍然会保持一样的亮度[6]。但其缺点也同样显而易见，当其中一个LED烧断或发生断路，全部的LED灯将会无法工作。图1(b)是LED并联方式。在这种连接方式中，有个比较明显的优点，就是如果其中有一个LED断开的情况下：在恒压驱动的电路中，驱动电源所输出的电流将会减小，但是不会造

7、成其他的LED无法工作；不过并联方式在比较多的LED的电路中，输出的电流会比较大，同样也增加了设计的难度。图1(c)是LED混联方式。当遇到由许多颗LED构成的照明产品时，无论是串联方式还是并联方式似乎都不大适合，这个时候，就有了混联方式。2设计目标参数分析我们将要设计的LED植物补光灯的红蓝光比例约为4:1[7]，其红蓝LED的总体辐照度的比例关系如图2所示，本设计是以由50颗1W的大功率LED构成标称为50W的大功率LED植物补光灯的驱动电路为设计目标，设计出能够让其稳定地输出亮度且具备必要的保护电路。

8、图2红蓝LED辐照度比例关系图Fig.2RedandblueLEDirradianceproportionalrelationshipdiagram由于LED的数量较多，所以将采取5并10串的混联方式。本设计采取保守设计，将指标定为280mA，所以所设计五条并路的电流都要为280mA，也就是总输出电流为280×5mA=1400mA，由于LED的亮度是由电流决定的，所以预计LED最后的功率会比标称的1W/颗要来的小