一種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型防水LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

摘 要：目前我國(guó)智能大棚中使用的傳統(tǒng)的密封膠式LED燈，作為溫室內(nèi)廣泛使用的人工補(bǔ)光光源燈，因長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境而造成密封膠軟化脫落、LED燈芯損壞。因此，文章設(shè)計(jì)出了一種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型防水LED照明系統(tǒng)，延長(zhǎng)了LED燈在潮濕環(huán)境中的使用壽命。并且研究出了配備該照明系統(tǒng)的智能大棚，以達(dá)到節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的效果。

關(guān)鍵詞：防水型LED照明系統(tǒng)；使用壽命；智能大棚

1 概述

在科技發(fā)展迅速的今天，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力迅速提升，而智能大棚是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一個(gè)縮影，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)[1，2]。而智能大棚中的LED燈，因長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境又不具備防水性能，故受潮氣侵蝕從而常常出現(xiàn)壽命過短的現(xiàn)象，增加防水設(shè)計(jì)可以顯著提高LED燈的使用年限。

2 LED燈防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前常用溫室人工補(bǔ)光光源的突出缺點(diǎn)是能耗高，而LED燈因其波長(zhǎng)容易選擇，結(jié)構(gòu)緊湊且耐用性強(qiáng)而被越來越多的廣泛應(yīng)用于溫室補(bǔ)光[3]。

2.1 傳統(tǒng)的LED燈防水結(jié)構(gòu)

而傳統(tǒng)的LED燈長(zhǎng)期處于潮濕的大棚內(nèi)，密封膠長(zhǎng)期受到潮氣的侵襲會(huì)軟化脫落，最終導(dǎo)致LED燈內(nèi)部的LED芯片受潮損壞，使LED燈的使用壽命縮短[4，5]。大量研究成功證明LED可以作為組培、溫室、封閉植物工廠的人工光源，并且可以利用各種LED輻射的多種光質(zhì)，可用于研究不同作物的光質(zhì)響應(yīng)特性[6]。LED波長(zhǎng)容易選擇，結(jié)構(gòu)緊湊，而且LED燈的耐用性比較強(qiáng)，由于其較強(qiáng)的耐用性也降低了成本[7，8]。

2.2 改進(jìn)的LED燈防水結(jié)構(gòu)

針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，文章使用AutoCAD和pro/e設(shè)計(jì)軟件，對(duì)LED照明系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，使其利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行防水從而放棄原有的密封膠式防水以達(dá)到延長(zhǎng)LED補(bǔ)光燈壽命的目的。凸起物與凹槽的連接處是新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，燈體與安裝體連接后再扣緊凹槽中，由凸起物將之固定，這種設(shè)計(jì)避免了出現(xiàn)被潮氣侵蝕以致密封膠軟化脫落的現(xiàn)象，兩個(gè)緊扣的連接使得各部分緊密貼合，從而使燈體具備防水性。

新型LED燈的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中數(shù)字100、101、102、103、111和121分別表明端蓋、燈罩、安裝體、反射層、兩個(gè)凸起物和凹槽。

圖1 新型LED燈的結(jié)構(gòu)示意圖

3 采用防水LED照明系統(tǒng)的智能大棚設(shè)計(jì)

針對(duì)目前我國(guó)多數(shù)智能大棚機(jī)械化水平低、調(diào)控能力差等問題，我們提出一種新型的智能大棚設(shè)計(jì)，使其能針對(duì)溫度、濕度以及光照控制等多方面進(jìn)行研究，以到達(dá)全方位控制的效果。

3.1 傳統(tǒng)大棚存在的問題

目前我國(guó)多數(shù)智能大棚機(jī)械化水平較低，主要表現(xiàn)在人力資源需求大，生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)化，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)種植環(huán)境的綜合調(diào)控。潮濕的大棚內(nèi)，密封膠長(zhǎng)期受到潮氣的侵襲會(huì)軟化脫落，最終導(dǎo)致傳統(tǒng)的LED燈使用壽命縮短[9，10]。

3.2 使用改進(jìn)LED照明系統(tǒng)的智能大棚概念

文章創(chuàng)新性的提出了一種具備結(jié)構(gòu)型防水功能的LED燈方案，使其能夠延長(zhǎng)LED燈的在潮濕環(huán)境中的使用壽命，并將其應(yīng)用于智能大棚的實(shí)際中，對(duì)于降低種植成本和節(jié)省人力物力都有著重要意義。

文章提出的采用防水LED照明系統(tǒng)的智能大棚其設(shè)計(jì)如圖2所示，其中數(shù)字1、2、5和6分別代表大棚支架、太陽能電池板、溫控和光控系統(tǒng)和磷酸鐵鋰電池組。

圖2 采用防水LED照明系統(tǒng)的智能大棚設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)束語

文章設(shè)計(jì)了將結(jié)構(gòu)型防水利用于傳統(tǒng)密封膠式防水LED燈，改善了以往LED燈在長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)大棚內(nèi)使用，密封膠長(zhǎng)期受到潮氣的侵襲會(huì)軟化脫落，最終導(dǎo)致LED燈內(nèi)部的LED芯片受潮損壞，使LED燈的使用壽命縮短的現(xiàn)象。同時(shí)，文章還提出將結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型防水LED照明系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際智能大棚并繪制了設(shè)計(jì)圖，為新型智能大棚的設(shè)計(jì)提供了借鑒方式，并達(dá)到減少能源消耗節(jié)省人力物力的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張鈺玲.農(nóng)業(yè)大棚智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009（8）.

[2]蔡志華，向宇坷，陳超，等.溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶，2010（4）.

[3]李勝會(huì)，黃華茂，王洪.我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與政策措施[J].宏觀經(jīng)濟(jì)研究，2011（9）.

[4]崔瑾，徐志剛，邸秀茹.LED在植物設(shè)施栽培中的應(yīng)用和前景[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（8）：249-253.

[5]楊其長(zhǎng).LED在農(nóng)業(yè)與生物產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與前景展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2008（6）.

[6]劉康，郭震寧，林介本.LED色溫動(dòng)態(tài)可調(diào)及顯色指數(shù)的研究[J].半導(dǎo)體光電，2012，33（3）：357-360.

[7]麥強(qiáng).基于單片機(jī)的LED照明光環(huán)境智能控制裝置設(shè)計(jì)[J].電子世界，2014（4）.

[8]楊其長(zhǎng).LED在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國(guó)科技財(cái)富，2011（1）.

[9]姜源，鄭玉麗.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能大棚控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2011（11）：134-138.

[10]郭志越，王偉，莊煜，等.基于solidworks的農(nóng)業(yè)信息采集機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].森林工程，2015（4）：92.

[11]“順馳·第一國(guó)際”LED照明[J].建設(shè)科技，2009（18）：76-77.

作者簡(jiǎn)介：霍澤華（1993.09-），男，籍貫：河北省唐山市豐南區(qū)，本科，主要研究方向：工業(yè)工程。