[發(fā)明專利]一種LED植物生長燈驅動控制裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410760368.8
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104661401A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃家清
• 申請（專利權）人: 青海聚能達新能源開發(fā)有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 西寧工道知識產權代理事務所(普通合伙) 63102
• 代理人: 沈耀忠

技術領域

本發(fā)明涉及LED照明領域，特別涉及一種LED植物生長燈驅動控制裝置。

背景技術

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進行設定和控制，LED植物生長燈通常以兩種方式驅動，一種是用傳統(tǒng)的開關電源恒流驅動，另一種是交流輸入直接驅動（AC?LED），以開關電源驅動的LED植物生長燈，電路復雜且內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。

帶分段恒流控制的交流輸入直接驅動LED為目前主流的AC?LED驅動方式，具有成本低、體積小、壽命長、功率因數高等顯著優(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)明內容

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植物生長燈驅動控制裝置；為達到以上目的，本發(fā)明采用下技術方案予以實現(xiàn)：一種LED植物生長燈驅動控制裝置，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。

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，經電壓變換、整流、濾波、限幅處理后經AD轉換送入MCU微控制單元；MCU微控制單元將采樣電壓和基準電壓相比較，經PID計算控制，確定PWM驅動信號占空比；驅動信號送入功率驅動電路，經放大后驅動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；當輸入電壓變化時，MCU通過調節(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。

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，具有功率因數高的特性。

通信電路接收外部調光和通斷指令送入MCU微控制單元，MCU微控制單元設置分段恒流控制電路的工作電流實現(xiàn)對LED光源的調光控制，通過關斷PWM信號來關斷buck斬波電路的輸出，實現(xiàn)通斷控制。

上述驅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；將LED光源全部串聯(lián)，計算串聯(lián)后的工作電壓，設為Vled，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：設定PID控制算法基準電壓，依據額定占空比設定PID控制算法基準電壓，該電壓對應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，經電壓變換、整流、濾波、限幅處理后經AD轉換送入MCU；

第五步：MCU微控制單元將電壓采樣信號與基準信號相比較，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動電路，驅動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；