植物工厂LED照明控制系统设计与研究􀀁[2]

　　从图3中的V-I曲线可知, 正向压降( V )随PN结的温度升高而降低, 同时又随着结温度升高正向电流的( I)变大。V 的微小变化会引起较大的I变化。由于大功率LED的散热是应用技术的关键, 当电流受到控制时, 正向压降( V )的变化不再影响电流变化而导致温度的恶性循环。因此, 大功率LED必须采用恒流源驱动。控制LED 驱动电流可以避免温升[ 4] 对正向压降( V ) 的影响。由LUXEON 规格书可见, 当LAFL􀀁C4S的恒流驱动至1000mA 时,光通量可达1200流明。LED阵列的排列方式根据照射场合的不同可以是条形或圆形。阵列上白光LED 的数量可以按照实际所需的总光通量和单个LED的光通量之比,依照以下公式求出:

　　式中: NLED 为LED 数量; 为目标光通量; 为光学效率,90%; 为热学效率, 85% ; 为LED 最小光通量( lm)。　　

　　电路板上分布的大功率白光和其它颜色的LED与灯壳之间保持良好的散热, 灯壳通常采用散热性能较好的铝材制作, 灯壳内安装了辅以通风的散热风扇。灯板上安装了温度传感器、光照传感器,分别监测LED的工作温度和光照参数。

　　3  PWM可控LED恒流驱动

　　凌特( L inear)公司的LT3755系列IC 专为驱动大功率高电流LED 的恒定电流驱动而设计。它们从IC 内部的一个7. V 电源来驱动外部N沟道功率MOSFET, 可以获得1 500mA大电流驱动LAFL􀀁C4S大功率白色LED。LT3755电流控制模式可以在4􀀂5~ 40 V的宽输入电压和输出电压在2􀀂9~ 70 V 范围内实现了恒定电流的稳定工作。FB 引脚用作LED电流检测和保护功能的输入, 而且还使得转换器能够起一个恒定电压源的作用。调节RT 引脚的电阻值可以得到100 kH z至1 MH z的频率变化范围, 改变频率设置可以优化效率、进一步提高性能。串接在LED 上端的电流检测电路是适用于驱动LED 的最灵活方案, 适合于升压、降压模式或降压- 升压模式配置。PWM 输入端口提供了高达3000∃1的LED 调光比。图4所示白光LED LAFL􀀁C4S的驱动电路。

　　相比LUXEON LAFL􀀁C4S 白光LED 大电流而言, 灯板上其它波长的LED 驱动电流大约只有100~ 300 mA 之间, 采用了AM IS公司汽车级的LED驱动系列产品, AM IS 39100 集成电路具有很高的抗高温和高可靠性, 可以分别提供8 路LED 输出驱动。驱动器的每个输出能够达350mA 电流, 如果端口外接MOSFET 可获得更高的驱动电流。AM IS39100 外部电路简单到只需一只外接电容器。芯片具有过热保护、过流保护、短路保护和低电压保护功能。当芯片内部电路检测到潜在危险存在的情况下自动关闭驱动程序并将故障的诊断状态通过串口读取。

　　AM IS 39100可以同时驱动8个LED (如图5所示)。每条支路的驱动电流由灯板控制单元ECU 编程控制, 这只IC 所具备的保护功能、分控特点、很适合灯板上其它波长LED 的分别受控点亮。AM IS39100同时控制8个不同波长LED与LT3755大功率白光LED 的联合驱动, 可以在灯板上获得近似太阳光的综合光谱, 满足植物生长的光色特性。