一种禽类养殖照明系统

摘要

本发明涉及一种禽类养殖照明系统,由控制台，传输电缆，LED调光灯组成。控制台为LED调光灯提供电源与控制信号，同时为照明系统提供人机界面及与其它设备的控制界面；传输电缆是连接控制台与LED调光灯的三芯防水电缆，控制台通过该传输电缆为LED调光灯提供电源与调光信号；LED调光灯是采用安全特低电压(SELV)供电，并采用控制的调光调色的防水LED灯。从根本上解决当前禽类养殖照明的诸多问题，提供一种特别节能、照明均匀度优于0.9、光色可调、操作简单便利、工作可靠、寿命长、架构简洁的禽类养殖智能照明系统。该系统的应用将降低禽类养殖料肉比，提升禽只养殖成活率，为禽类养殖企业带来明显的经济效益。

权利要求

1.一种禽类养殖照明系统，包括控制台(1)、传输电缆(2)和LED调光灯(3)，其特征在于，所述控制台(1)通过多根传输电缆(2)连接LED调光灯(3)，控制台(1)为LED调光灯(3)提供电源与控制信号，所述LED调光灯(3)为采用安全特低电压供电并由控制调光调色的防水LED灯，所述传输电缆(2)为不超过三芯的防水电缆，传输电缆(2)至少包括PWM直流正极线(4)和直流负极线(5)，控制台(1)通过PWM直流正极线(4)和直流负极线(5)为LED调光灯(3)提供电源，PWM直流正极线(4)同时作为调光信号的载体，控制台通过该载体为LED调光灯提供调光信号；

所述控制台(1)包括微控制单元(10)、红外或无线遥控接收器(7)、设置按钮或旋钮(8)、调光输入接口(9)、直流正极PWM调制器(11)、DCC转换器(12)和显示面板(16)，所述微控制单元(10)电性连接红外或无线遥控接收器(7)、设置按钮或旋钮(8)、调光输入接口(9)、直流正极PWM调制器(11)、DCC转换器(12)和显示面板(16)，微控制单元(10)接收由红外或无线遥控接收器(7)或设置按钮或旋钮(8)或调光输入接口(9)或显示面板(16)输入的指令后产生控制信号，并将该控制信号输入到DCC转换器(12)和直流正极PWM调制器(11)内，DCC转换器(12)与调光控制信号线(6)连接，将转换生成的调光控制信号输入到调光控制信号线(6)内，直流正极PWM调制器(11)与PWM直流正极线(4)连接；所述LED调光灯(3)包括调光解调驱动器(18)和混合光源模组(22)，调光解调驱动器(18)内嵌有调光信号解调器(19)，调光信号解调器(19)用于分别对PWM直流正极线(4)和调光控制信号线(6)的控制信号进行识别和处理，并将其控制信号转换为两组PWM控制信号，两组PWM控制信号分别对调光驱动单元A(20)和调光驱动单元B(21)的恒流驱动电路进行控制以实现对混合光源模组(22)内的光源模组A(23)和光源模组B(24)的发光亮度进行调节；所述控制台(1)上还连接有在线程编程接口(17)；所述控制台(1)上安装有至少一个隔离开关(14)，隔离开关(14)的通断受控于微控制单元(10)。

2.根据权利要求1所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述传输电缆(2)还包括调光控制信号线(6)，所述调光控制信号线(6)为相对于PWM直流正极线(4) 或为直流负极线(5)为零电压或正电压的模拟电压或PWM控制信号或寻址调光信号。

3.根据权利要求1所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述调光解调驱动器(18)内含有调光驱动单元A(20)和调光驱动单元B(21)中的至少一个，混合光源模组(22)包含光源模组A(23)和光源模组B(24)中的至少一个，且每一个光源模组A(23)或光源模组B(24)的发光亮度由相应的PWM控制信号独立控制。

4.根据权利要求1所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述LED调光灯(3)内的混合光源模组(22)上安装有用于对LED光线发散进行控制的控光透镜(25)，控光透镜(25)采用聚碳酸酯材料制成。

5.根据权利要求3-4任一所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述控制台(1)至少有一路电源与控制信号输出，每一路电源与控制信号连接至少一个LED调光灯(3)。

6.根据权利要求5所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述LED调光灯(3)呈矩阵或三角形排布。

7.根据权利要求6所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，述LED调光灯(3)内的调光驱动单元A(20)和调光驱动单元B(21)采用降压拓扑结构，而为调光驱动单元A(20)和调光驱动单元B(21)提供电源的PWM直流正极线与光源模组A(23)和光源模组B(24)的额定正向工作电压差＜25V。

8.根据权利要求4所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述控光透镜(25)采用自由曲面光学与照明目标区域单元尺寸及形状相匹配的配光分布设计。

9.根据权利要求8所述的一种禽类养殖照明系统，其特征在于，所述控光透镜(25)与LED调光灯(3)内的LED光源(26)搭配使用，控光透镜(25 )包括出光曲面(29)和透镜平台(28)，所述出光曲面(29)由入射曲面(27)和鳞片状微曲面(30)组成，所述LED光源(26)安装在透镜平台(28)上，入射曲面(27)将LED光源(26)封装在内，鳞片状微曲面单元(30)将入射曲面(27)封装在内。

说明书

一种禽类养殖照明系统

技术领域

[0001] 本发明涉及照明技术领域，具体是一种禽类养殖照明系统。

背景技术

[0002] 传统的禽类养殖照明主要采用白炽灯或紧凑型荧光灯(CFL，Compact Fluorescent Lamps)，能效仅8-15lm/W的白炽灯能效十分低，而且其寿命仅数千小时。白炽灯还有个致命缺点就是还在其寿命终止时会突然破灭，往往引起禽只的猝死。为防止这种情况的发生，养殖工作人员需要在白炽灯失效前对其进行更换，因此，养殖场每年要对全部白炽至少更换2-3次，费时费力。

[0003] 随着技术的进步，紧凑型荧光灯的光效达到60lm/W左右，与白炽灯相比节能，节能高达60％，因此，紧凑型荧光灯在禽类养殖照明得到大量应用。虽然紧凑型荧光灯寿命比白炽灯有所提高，达到6000-10000小时，养殖场每年仍需要对全部紧凑型荧光灯至少更换1次。因为紧凑型荧光灯仍然存在寿命终止时会突然破灭现象，同样会造成禽只的猝死。而且紧凑型荧光灯价格较高，养殖照明灯具支出与维护成本非常费高。

[0004] 禽类在其成长不同的阶段对照明光线强弱甚至颜色的敏感不同，而且不同种类的禽只对光线要求也不尽相同。因为紧凑型荧光灯是气体放电灯，其特点是发光强弱不易受控，使得凑型荧光灯几乎无法实现较大范围的调光。通常，禽类成长初期相对其后期的对光线更为敏感，过强或过弱的光线会引禽类的不安，甚至相互践踏而造成死亡。因此，养殖人员通常需要在禽类生长过程不断更换不同透明度或不同颜色的灯罩来改变灯光的照明强度及颜色以适应禽类成长不同阶段的需求。

[0005] 由于白炽灯及紧凑型荧光灯的发光光型呈近似朗伯辐射体(Lambert)，当灯的安装间距大于其高度时，灯下地面照度与其两灯之间的照度有明显的差异。简单来说，灯正下方非常明亮时，两灯之间却出现暗影，照明均匀度<0.2。禽类会因为灯下明亮而在该处聚集，很容易发生冲突、相互践踏、打架甚至死亡。一般地，禽类养殖喂料系统的喂料盘在禽类养殖场内按场地面积呈均匀分布，禽只常常在灯下明亮附近的喂料盘处抢食饲料，而暗影处的喂料盘却没有禽只进食。喂料系统进行第一次给料时，灯下明亮处的喂料盘的饲料很快被抢食光，而暗影处的喂料盘的饲料却还是盈满，当再进行第二次给料时，暗影处的喂料盘的饲料会因为盈满而大部分溢到地面造成了浪费。这种明暗相间的照明效果造成禽只进食不足，禽只的出栏体重不达标，还造成严重的饲料浪费，因此，禽只的养殖料肉比(FCR，Feed Conversion Ratio)较高。

[0006] 伴随新一代的LED照明技术的发展，当前一些禽类的养殖开始使用LED灯泡替代传统的白炽灯或紧凑型荧光灯，一定程度上达到更高的节能目标，但仍旧无法从根本上解决明暗相间的照明均匀度低的问题，禽只的养殖料肉比没有得到降低，对提升禽只养殖成活率也没有帮助。

[0007] 关于传统的调光技术，如在家用及商用建筑照明使用较多的DALI调光技术以及在舞台灯光及建筑景观照明使用的DMX512或Ethernet调光技术，由于对传输信号的电缆线及接口电路要求严格、系统复杂、成本高昂，因此无法简单地移植在禽类养殖照明系统的应用上。另外，伴随LED照明技术的发展，出现了一些新兴的通讯技术与照明相结合的应用，如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等，也因其应用架构复杂、操作繁琐、成本高昂没能延伸到禽类养殖照明系统的应用上。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种禽类养殖照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0010] 一种禽类养殖照明系统，包括控制台、传输电缆和LED调光灯，所述控制台通过多根传输电缆连接LED调光灯，控制台为LED调光灯提供电源与控制信号，所述LED调光灯为采用安全特低电压供电并由控制调光调色的防水LED灯，所述传输电缆为不超过三芯的防水电缆，传输电缆至少包括PWM直流正极线和直流负极线，控制台通过PWM直流正极线和直流负极线为LED调光灯提供电源，PWM直流正极线同时作为调光信号的载体，控制台通过该载体为LED调光灯提供调光信号。

[0011] 作为本发明再进一步的方案：所述传输电缆还包括调光控制信号线，所述调光控制信号线为相对于PWM直流正极线或为直流负极线为零电压或正电压的模拟电压或PWM控制信号或寻址调光信号。

[0012] 作为本发明再进一步的方案：所述控制台包括微控制单元、红外或无线遥控接收器、设置按钮或旋钮、调光输入接口、直流正极PWM调制器、DCC转换器和显示面板，所述微控制单元电性连接红外或无线遥控接收器、设置按钮或旋钮、调光输入接口、直流正极PWM调制器、DCC转换器和显示面板，微控制单元接收由红外或无线遥控接收器或设置按钮或旋钮或调光输入接口或显示面板输入的指令后产生控制信号，并将该控制信号输入到DCC转换器和直流正极PWM调制器内，DCC转换器与调光控制信号线连接，将转换生成的调光控制信号输入到调光控制信号线内，直流正极PWM调制器与PWM直流正极线连接；所述LED调光灯包括调光解调驱动器和混合光源模组，调光解调驱动器内嵌有调光信号解调器，调光信号解调器用于分别对PWM直流正极线和调光控制信号线的控制信号进行识别和处理，并将其控制信号转换为两组PWM控制信号，两组PWM控制信号分别对调光驱动单元A和调光驱动单元B的恒流驱动电路进行控制以实现对混合光源模组内的光源模组A和光源模组B的发光亮度进行调节；所述控制台上还连接有在线程编程接口；所述控制台上安装有至少一个隔离开关，隔离开关的通断受控于微控制单元。

[0013] 作为本发明再进一步的方案：所述调光解调驱动器内含有调光驱动单元A和调光驱动单元B中的至少一个，混合光源模组包含光源模组A和光源模组B中的至少一个，且每一个光源模组A或光源模组B的发光亮度由相应的PWM控制信号独立控制。

[0014] 作为本发明再进一步的方案：所述LED调光灯内的混合光源模组上安装有用于对LED光线发散进行控制的控光透镜，控光透镜采用聚碳酸酯材料制成。

[0015] 作为本发明再进一步的方案：所述控制台至少有一路电源与控制信号输出，每一路电源与控制信号连接至少一个LED调光灯。

[0016] 作为本发明再进一步的方案：所述LED调光灯呈矩阵或三角形排布。

[0017] 作为本发明再进一步的方案：所述LED调光灯内的调光驱动单元A和调光驱动单元B采用降压拓扑结构，而为调光驱动单元A和调光驱动单元B提供电源的PWM直流正极线与光源模组A和光源模组B的额定正向工作电压差

[0018] 作为本发明再进一步的方案：所述控光透镜采用自由曲面光学与照明目标区域单元尺寸及形状相匹配的配光分布设计。

[0019] 作为本发明再进一步的方案：所述控光透镜与LED调光灯内的LED光源搭配使用，控光透镜包括出光曲面和透镜平台，所述出光曲面由入射曲面和鳞片状微曲面组成，所述LED光源安装在透镜平台上，入射曲面将LED光源封装在内，鳞片状微曲面单元将入射曲面封装在内。

[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)作为一种全新并完整的禽类养殖智能照明系统，从根本上解决当前禽类养殖照明的诸多问题，提供一种能效为120lm/W或以上、节能>90％、照明均匀度优于0.9、光色可调、操作简单便利、无需维护、灯具L70工作寿命大于10万小时、架构简洁的禽类养殖照明系统；

[0021] (2)此禽类养殖照明系统的应用将降低禽类养殖料肉比，提升禽只养殖成活率，为禽类养殖企业带来明显的经济效益；

[0022] (3)灯具安装以简单的矩阵分布则可达照明均匀度优于0.9，一个控制台可完成整个禽类养殖内照明控制；

[0023] (4)灯光控制信号产生与传输方式可靠，以低成本方式实现复杂的分区或多场景智能调光调色控制；

[0024] (5)均匀度优于0.9照明与超大范围调光结合分区域控制照明，始终为禽只提供最舒适光照以保持其良好的成长状态，并且可以进一步节能达50％。

附图说明

[0025] 图1是本发明一种禽类养殖照明系统的整体架构图。

[0026] 图2是本发明一种禽类养殖照明系统的控制台示意图。

[0027] 图3是本发明一种禽类养殖照明系统的传输电缆示意图

[0028] 图4是本发明一种禽类养殖照明系统的LED调光灯示意图。

[0029] 图5是本发明一种禽类养殖照明系统的控光透镜结构图。

[0030] 图6是本发明一种禽类养殖照明系统的控光透镜示意图。

[0031] 图中：1-控制台、2-传输电缆、3-LED调光灯、4-PWM直流正极线、5-直流负极线、6-调光控制信号线、7-红外或无线遥控接收器、8-设置按钮或旋钮、9-调光输入接口、10-微控制单元、11-直流正极PWM调制器、12-DCC转换器、13-直流正极、14-隔离开关、15-直流负极、16-显示面板、17-在线程编程接口、18-调光解调驱动器、19-调光信号解调器、20-调光驱动单元A、21-调光驱动单元B、22-混合光源模组、23-光源模组A、24-光源模组B、25-控光透镜、
26-LED光源、27-入射曲面、28-透镜平台、29-出光曲面、30-鳞片状微曲面、31-照明目标。

具体实施方式

[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0033] 请参阅图1～6，本发明实施例中，一种禽类养殖照明系统，包括控制台1、传输电缆2和LED调光灯3，所述控制台1通过多根传输电缆2连接LED调光灯3，控制台1为LED调光灯3提供电源与控制信号，所述LED调光灯3为采用安全特低电压供电，并由控制调光调色的防水LED灯。

[0034] 所述传输电缆2为不超过三芯的防水电缆。

[0035] 所述传输电缆2至少包括PWM直流正极线4和直流负极线5，控制台1通过PWM直流正极线4和直流负极线5为LED调光灯3提供电源，PWM直流正极线同时也可以作为调光信号的载体，控制台通过该载体为LED调光灯提供调光信号，在本实施例中，仅由PWM直流正极线4和直流负极线5组成的两芯电缆为LED调光灯3提供电源及调光控制信号。

[0036] 所述传输电缆2还包括调光控制信号线6，在本实施例中，传输电缆内，除了PWM直流正极线4和直流负极线5外，还有一根专门用于传输调光控制信号的调光控制信号线6，以提供高可靠调光控制信号传输，以适用于长距离布线、单支电缆线布灯量达到150盏、复杂调光调色等应用场景的需求。

[0037] 所述调光控制信号线6为相对于PWM直流正极线4或为直流负极线5为零电压或正电压的模拟电压或PWM控制信号或寻址调光信号，调光控制信号的输出模式，可由控制台1定义，可结合场景的需求进行灵活采用。

[0038] 所述控制台1包括微控制单元10、红外或无线遥控接收器7、设置按钮或旋钮8、调光输入接口9、直流正极PWM调制器11、DCC转换器12和显示面板16，所述微控制单元10电性连接红外或无线遥控接收器7、设置按钮或旋钮8、调光输入接口9、直流正极PWM调制器11、DCC转换器12和显示面板16，微控制单元10接收由红外或无线遥控接收器7或设置按钮或旋钮8或调光输入接口9或显示面板16输入的指令后产生控制信号，并将该控制信号输入到DCC转换器12和直流正极PWM调制器11内，DCC转换器12与调光控制信号线6连接，将转换生成的调光控制信号输入到调光控制信号线6内，直流正极PWM调制器11与PWM直流正极线4连接，当传输电缆2仅包含PWM直流正极线4和直流负极线5时，可以将调光控制信号加载到PWM直流正极线4内进行传输。

[0039] 所述LED调光灯3包括调光解调驱动器18和混合光源模组22，调光解调驱动器18内嵌有调光信号解调器19，调光信号解调器19用于分别对PWM直流正极线4和调光控制信号线6的控制信号进行识别和处理，并将其控制信号转换为两组PWM控制信号，两组PWM控制信号分别对调光驱动单元A20和调光驱动单元B21的恒流驱动电路进行控制以实现对混合光源模组22内的光源模组A23和光源模组B24的发光亮度进行调节。

[0040] 所述调光解调驱动器18内含有调光驱动单元A20和调光驱动单元B21中的至少一个，混合光源模组22包含光源模组A23和光源模组B24中的至少一个，且每一个光源模组A23或光源模组B24的发光亮度由相应的PWM控制信号独立控制，当LED调光灯3装有两个或以上组光源模组及两个或以上调光驱动单元，可实现对灯光的亮度与颜色进行调节，混合光源模组22可仅由一个光源模组A23或光源模组B24，也可以由多个光源模组组成一个混合光源模组22；调光解调驱动器18可仅由一个调光驱动单元A20或调光驱动单元B21，也可以由多个调光驱动单元组组成调光解调驱动器18。

[0041] 所述LED调光灯3内的混合光源模组22上安装有用于对LED光线发散进行控制的控光透镜25，控光透镜25采用聚碳酸酯材料制成。

[0042] 所述控制台1至少有一路电源与控制信号输出，一般为1-5路，每一路电源与控制信号连接至少一个LED调光灯3，一般为20-150个。

[0043] 所述控制台1上还连接有在线程编程接口17，控制台1内的微控制单元10中的程序可通过该在线程编程接口17进行更新程序。

[0044] 所述控制台1上安装有至少一个隔离开关14，隔离开关14的通断受控于微控制单元10，并允许通过微控制单元10的内部程序来扩展其用途。

[0045] 所述LED调光灯3呈矩阵或三角形排布时，地面调光照度范围为最小亮度<1.5lx，最大亮度>80lx，并在不同亮度时保持达到0.9照明均匀度。

[0046] 所述LED调光灯3内的调光驱动单元A20和调光驱动单元B21采用降压拓扑结构，而为调光驱动单元A20和调光驱动单元B21提供电源的PWM直流正极线与光源模组A23和光源模组B24的额定正向工作电压差<25V。

[0047] 所述控光透镜25采用自由曲面光学与照明目标区域单元尺寸及形状相匹配的配光分布设计。

[0048] 所述控光透镜25与LED调光灯3内的LED光源26搭配使用，控光透镜2包括出光曲面29和透镜平台28，所述出光曲面29由入射曲面27和鳞片状微曲面30组成，所述LED光源26安装在透镜平台28上，入射曲面27将LED光源26封装在内，鳞片状微曲面单元30将入射曲面27封装在内，通过非成像光学的边缘光线法，将需要均匀照明的照明目标31分割成若干个单元，透镜出光面29采用相同的拓扑结构划分成与照明区域相等数量的微小单元，控制LED光源26发出的光线照射到鳞片状微曲面30再折射到照明目标31对应的单元区域。

[0049] 本发明的工作原理是：举一个简单的应用场景对本发明一种禽类养殖照明系统进的应用作一个示例：

[0050] 采用输入功率为8W每盏能效为120lm/WLED调光灯分5路，每路33盏，共165盏，灯具呈三角形分布并离地面2.5米高度，安装在一个长宽高分别为100米、15米、5米的禽类养殖场。用DIALux灯光照明设计软件进行照明应用仿真，仿真结果为：平均照度91.2lx，最小照度84lx，最大照度103.2lx,照明均匀度0.92，调光范围为0.37lx-91.2lx，最大照明功率密度仅为0.88W/m2。从照明仿真得到的数据来看，该全新禽类养殖照明系统各项照明指标均非常优秀。组成整个照明系的主要组件有：控制台1台，长为100米三芯传输电缆5条，传输电缆每隔3米引出一个连接头与LED调光灯连接，功率为8WLED调光灯165盏。整个系统构成十分简洁，成本低廉，容易安装与使用。照明调光控制由红外或无线遥控器、或控制台的设置按钮或旋钮、或通过对控制台的0-10V或1-10V调光输入接口来控制LED调光灯的发光实现需要的照明效果。

[0051] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0052] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。