一種結構創新型防水LED照明系統的設計研究

摘 要：目前我國智能大棚中使用的傳統的密封膠式LED燈，作為溫室內廣泛使用的人工補光光源燈，因長期處于潮濕環境而造成密封膠軟化脫落、LED燈芯損壞。因此，文章設計出了一種結構創新型防水LED照明系統，延長了LED燈在潮濕環境中的使用壽命。并且研究出了配備該照明系統的智能大棚，以達到節約資源、保護生態環境的效果。

關鍵詞：防水型LED照明系統；使用壽命；智能大棚

1 概述

在科技發展迅速的今天，農業生產力迅速提升，而智能大棚是農業現代化的一個縮影，其目標是實現經濟效益最優[1，2]。而智能大棚中的LED燈，因長期處于潮濕環境又不具備防水性能，故受潮氣侵蝕從而常常出現壽命過短的現象，增加防水設計可以顯著提高LED燈的使用年限。

2 LED燈防水結構設計

目前常用溫室人工補光光源的突出缺點是能耗高，而LED燈因其波長容易選擇，結構緊湊且耐用性強而被越來越多的廣泛應用于溫室補光[3]。

2.1 傳統的LED燈防水結構

而傳統的LED燈長期處于潮濕的大棚內，密封膠長期受到潮氣的侵襲會軟化脫落，最終導致LED燈內部的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，可用于研究不同作物的光質響應特性[6]。LED波長容易選擇，結構緊湊，而且LED燈的耐用性比較強，由于其較強的耐用性也降低了成本[7，8]。

2.2 改進的LED燈防水結構

針對傳統結構的缺點，文章使用AutoCAD和pro/e設計軟件，對LED照明系統進行創新性設計，使其利用結構進行防水從而放棄原有的密封膠式防水以達到延長LED補光燈壽命的目的。凸起物與凹槽的連接處是新型結構設計的重點，燈體與安裝體連接后再扣緊凹槽中，由凸起物將之固定，這種設計避免了出現被潮氣侵蝕以致密封膠軟化脫落的現象，兩個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燈的結構如圖1所示，其中數字100、101、102、103、111和121分別表明端蓋、燈罩、安裝體、反射層、兩個凸起物和凹槽。

圖1 新型LED燈的結構示意圖

3 采用防水LED照明系統的智能大棚設計

針對目前我國多數智能大棚機械化水平低、調控能力差等問題，我們提出一種新型的智能大棚設計，使其能針對溫度、濕度以及光照控制等多方面進行研究，以到達全方位控制的效果。

3.1 傳統大棚存在的問題

目前我國多數智能大棚機械化水平較低，主要表現在人力資源需求大，生產管理經驗化，難以實現對種植環境的綜合調控。潮濕的大棚內，密封膠長期受到潮氣的侵襲會軟化脫落，最終導致傳統的LED燈使用壽命縮短[9，10]。

3.2 使用改進LED照明系統的智能大棚概念

文章創新性的提出了一種具備結構型防水功能的LED燈方案，使其能夠延長LED燈的在潮濕環境中的使用壽命，并將其應用于智能大棚的實際中，對于降低種植成本和節省人力物力都有著重要意義。

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

圖2 采用防水LED照明系統的智能大棚設計圖

4 結束語

文章設計了將結構型防水利用于傳統密封膠式防水LED燈，改善了以往LED燈在長期處于潮濕狀態大棚內使用，密封膠長期受到潮氣的侵襲會軟化脫落，最終導致LED燈內部的LED芯片受潮損壞，使LED燈的使用壽命縮短的現象。同時，文章還提出將結構創新型防水LED照明系統應用于實際智能大棚并繪制了設計圖，為新型智能大棚的設計提供了借鑒方式，并達到減少能源消耗節省人力物力的目的。

參考文獻

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[3]李勝會，黃華茂，王洪.我國LED產業發展現狀分析與政策措施[J].宏觀經濟研究，2011（9）.

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[9]姜源，鄭玉麗.基于無線傳感器網絡的智能大棚控制系統[J].現代電子技術.2011（11）：134-138.

[10]郭志越，王偉，莊煜，等.基于solidworks的農業信息采集機器人設計[J].森林工程，2015（4）：92.

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

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