一種led植物生長燈驅(qū)動控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，特別涉及一種LED植物生長燈驅(qū)動控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以LED為光源的植物生長燈具有波長類型豐富、與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合；可按照需要組合獲得純正單色光與復(fù)合光譜；系統(tǒng)發(fā)熱少、占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)；且超長的耐用性也降低了運行成本，在栽培不同的植物時，需要對LED生長燈的亮度、波長配比和照射時間等參數(shù)進行設(shè)定和控制，LED植物生長燈通常以兩種方式驅(qū)動，一種是用傳統(tǒng)的開關(guān)電源恒流驅(qū)動，另一種是交流輸入直接驅(qū)動(AC LED)，以開關(guān)電源驅(qū)動的LED植物生長燈，電路復(fù)雜且內(nèi)部有電解電容等低可靠性器件，其壽命無法和LED光源相匹配，使用成本過高。
[0003]帶分段恒流控制的交流輸入直接驅(qū)動LED為目前主流的AC LED驅(qū)動方式，具有成本低、體積小、壽命長、功率因數(shù)高等顯著優(yōu)點，但是也具有需要將多顆光源串聯(lián)至和輸入電壓匹配的高壓、光源功率不能任意配置、且發(fā)光亮度會隨著輸入電壓變化而變化的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]正對上述缺陷本發(fā)明提供一種長壽命、低成本、易于控制的LED植物生長燈驅(qū)動控制裝置；為達到以上目的，本發(fā)明采用下技術(shù)方案予以實現(xiàn):一種LED植物生長燈驅(qū)動控制裝置，包括全波整流電路、buck降壓斬波電路、電壓采樣電路、MCU微控制單元、通信電路、功率驅(qū)動電路、帶分段恒流控制的AC LED光源，其特征在于:交流電線與全波整流電路的輸入端相連接，全波整流電路輸出端接buck降壓斬波電路的輸入端；全波整流電路還與電壓采樣電路的輸入端相連接，電壓采樣電路的輸出端與MCU微控制單元相連接，MCU微控制單元與功率驅(qū)動電路的輸入端相連接，光控通信電路與MCU微控制單元相連接，功率驅(qū)動電路的輸出端與buck降壓斬波電路的控制輸入端相連接，Buck降壓斬波電路輸出端與分段恒流控制的AC LED光源連接，MCU微控制單元與分段恒流控制的AC LED光源連接。
[0005]本發(fā)明的工作原理為:全波整流電路將輸入交流電整流后，其輸出接buck降壓斬波電路，電壓采樣電路采集輸入交流電壓平均值，經(jīng)電壓變換、整流、濾波、限幅處理后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入MCU微控制單元；MCU微控制單元將采樣電壓和基準(zhǔn)電壓相比較，經(jīng)PID計算控制，確定PWM驅(qū)動信號占空比；驅(qū)動信號送入功率驅(qū)動電路，經(jīng)放大后驅(qū)動buck降壓斬波電路的功率管；buck降壓斬波電路輸出幅值穩(wěn)定、包絡(luò)為正弦波的全波脈動電壓；該電壓加在帶分段恒流控制的ACLED光源兩端；當(dāng)輸入電壓變化時，MCU通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，實現(xiàn)buck降壓斬波電路的輸出電壓幅值不變，從而使得LED光源輸出亮度不隨輸入電壓的變化而變化。
[0006]由于帶分段恒流控制的AC LED，其電流波形為接近正弦波的階梯波，且該電流正比于buck電路的輸入電流，因此buck降壓斬波電路的輸入端電流同樣為階梯波，具有功率因數(shù)高的特性。
[0007]通信電路接收外部調(diào)光和通斷指令送入MCU微控制單元，MCU微控制單元設(shè)置分段恒流控制電路的工作電流實現(xiàn)對LED光源的調(diào)光控制，通過關(guān)斷PWM信號來關(guān)斷buck斬波電路的輸出，實現(xiàn)通斷控制。
[0008]上述驅(qū)動控制裝置的具體控制原理包括以下步驟；
第一步:確定LED光源工作電壓JfLED光源全部串聯(lián)，計算串聯(lián)后的工作電壓，設(shè)為Vied，該電壓為buck降壓斬波電路輸出電壓；
第二步:計算buck降壓斬波電路額定占空比，輸出電壓的幅值和交流輸入電壓的額定值的比值即為額定占空比:D=Vled/Vin ；
第三步:設(shè)定PID控制算法基準(zhǔn)電壓，依據(jù)額定占空比設(shè)定PID控制算法基準(zhǔn)電壓，該電壓對應(yīng)額定輸入時的額定占空比；
第四步:交流輸入電壓平均值檢測，電壓采樣電路檢測輸入交流電壓平均值，經(jīng)電壓變換、整流、濾波、限幅處理后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換送入MCU ;
第五步:MCU微控制單元將電壓采樣信號與基準(zhǔn)信號相比較，進行PID控制算法運算，確定PWM輸出占空比。輸入電壓為額定值時，輸出額定占空比；輸入電壓降低時，輸出占空比增大；輸入電壓增大時，輸出占空比減??；
第六步:PWM輸出信號送至功率驅(qū)動電路，驅(qū)動buck降壓斬波電路的功率管；
第七步:buck降壓斬波電路的輸出經(jīng)小電容濾波后，輸出脈動直流電壓加在LED燈串和分段恒流電路的兩端；
第八步:帶分段恒流控制的LED光源，每個恒流源的工作電流可通過MCU微控制單元進行設(shè)置，設(shè)后一級工作電流大于前一級工作電流。當(dāng)脈動電壓上升時，分段恒流電路依次投入工作，LED電流逐漸增大；當(dāng)脈動電壓下降時，分段恒流電路依次退出工作，LED電流逐漸減小；
第九步:通信電路接收外部調(diào)光和通斷指令送入MCU微控制單元，在調(diào)光模式下，MCU微控制單元對每段恒流源進行等比例控制，可線性調(diào)節(jié)LED的亮度；在通斷模式下，MCU微控制單元通過關(guān)斷PWM信號來關(guān)斷buck斬波電路的輸出，從而實現(xiàn)關(guān)斷控制。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:功率變換電路為buck降壓斬波電路，通過MCU微控制單元調(diào)節(jié)PWM占空比來穩(wěn)定輸出脈動電壓幅值，使LED的光輸出不收輸入電壓變化的影響；電路結(jié)構(gòu)簡單，不含電解電容等壽命低的器件，成本低、體積小、可靠性高；光源連接方法為帶分段恒流控制的AC LED接法，功率因數(shù)高，工作電流可控；通信電路接收外部調(diào)光和通斷電指令，通過MCU微控制單元的調(diào)節(jié)LED工作電流和PWM信號占空比實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)和通斷控制，植物生長燈的光源功率可任意配置，其串聯(lián)后的電壓決定buck降壓斬波電路的輸出電壓，無需串聯(lián)至和交流輸入電壓匹配的220V電壓。
【附圖說明】
[0010]圖1本發(fā)明的電路模塊示意圖。
[0011]圖2為圖1的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012