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　　實驗數(shù)據(jù)表明，采用24W與30W結果相差不大，但為了節(jié)能考慮，故采用24W作為理想功率。

綜上兩個實驗表明，采用1W大功率藍光440nm 4顆，紅光670nm 20顆為最佳補光條件。

在具體設計中，為了實現(xiàn)對植物的均勻照射，對LED植物補光燈進行二次配光設計，通過對不同波長LED空間的合理布局，并采用菲尼爾透鏡、折射透鏡等光學設計，實現(xiàn)LED植物補光燈不同波長光源和整體光照的均勻分配。

　　三、智能LED補光系統(tǒng)驅(qū)動電路及可靠性設計

　　由于用于室內(nèi)植物補光系統(tǒng)需要多個不同色光的LED排列組合起來，不同的LED驅(qū)動電壓不同，但是驅(qū)動電流一致（對1W大功率LED其驅(qū)動電流都是350mA），因此，LED的驅(qū)動電路需要采用恒流驅(qū)動^[2]。選擇12顆LED串聯(lián)、兩路并聯(lián)的方式，其中兩顆藍光LED均勻放在中央，如圖二所示。并采用700mA橫流供電，額定電壓32V，保證在安全電壓范圍內(nèi)，具有可靠性高，總體效率高，驅(qū)動器設計制造方便的優(yōu)勢。

　　針對本室內(nèi)植物種植的特點，恒流源的輸入為工頻交流電源，而輸出電源要求為安全電壓以下的直流電源。本設計擬通過對電源轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、恒流芯片進行比較，研發(fā)出適合本系統(tǒng)特點的LED驅(qū)動電路。恒流驅(qū)動電路的效率大于90%，功率因子大于90%，采用PWM進行光強調(diào)節(jié)^[3]，調(diào)光比大于1:100。

　　另LED工作時，80%的能量轉(zhuǎn)換為熱能，使芯片結溫升高。如果不能及時散去，會加速器件老化，甚至造成LED永久失效。因此，LED光源系統(tǒng)必須解決散熱問題。通過采用良好的鋁型材散熱材料，表明加工成鋸齒形狀以增加散熱面積，用于本系統(tǒng)LED補光系統(tǒng)的散熱，如圖三所示。通過對本散熱系統(tǒng)測試，LED結溫不超過60℃。

　　四、LED控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)要實現(xiàn)對補光系統(tǒng)以及對其它相關系統(tǒng)的控制，功能框圖如圖二：

　　首先根據(jù)以上設計要求和原理框圖，設計不同功能模塊，包括IN模塊（客戶端輸入）、LCD模塊（人機界面顯示）、POWER模塊（供電系統(tǒng)模塊）、IC模塊（主芯片及外圍元件）、OUT模塊（LED補光燈及橫流驅(qū)動源）等，再將個模塊組合在一個電子線路系統(tǒng)中，再通過模擬仿真，檢測電路并查找異常問題，糾錯完善系統(tǒng)。待電子線路正常運作之后，再設計CPU控制程序，軟件設計完成后，再通過仿真確認。然后制版打樣，測試，并根據(jù)要求不斷完善系統(tǒng)。

　　五、結論

　　適應室內(nèi)植物種植規(guī)律，選擇了12*1W大功率LED紅光與藍光5:1配比光源作為智能LED植物補光系統(tǒng)的補光光源，并設計了與補光光源配套的驅(qū)動電路和控制系統(tǒng)，完成了整套智能LED植物補光系統(tǒng)的研制。

參考文獻：

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