太阳能LED杀虫灯的特征光谱光源

摘要

太阳能LED杀虫灯是利用昆虫的趋光性，将光伏发电技术与LED照明技术相结合的一种害虫诱杀装置。它具有能源自给、节能环保、使用寿命长等特点，适合在农林行业的害虫防治与测报。
　　 本文收集了17种农林业主要害虫的趋光特性及敏感波长范围和13种主要害虫扑灯的习性及规律。通过分析和整理发现大部分害虫的趋光波长集中在440nm、544nm和580nm。于是，将此作为设计特征光谱LED诱虫灯的依据，通过对芯片、荧光粉、固晶胶、支架等的选择来进行LED光源的优化设计，最终采用蓝光芯片及蓝光芯片与荧光粉匹配设计制造出峰值波长λp 440nm、544nm和580nm三种LED光源。经测试这3种光源对应的半波宽度分别为19.7nm、116.7nm和72.1nm，电光转换效率分别为22.2％、27.1％和25.4％，比目前的白光LED光源的电光转换效率高7％以上。
　　 散热设计是LED照明应用中非常重要的一环，也是制约其能否获得广泛应用的技术瓶颈之一，同样是特征光谱LED诱虫灯设计关键技术。本文根据LED散热设计的一般原理，在特征光谱LED诱虫灯二次散热方案中进行优化设计，采用高导热系数的铝合金材料，一次成型的下窄上宽的中空等边六边形柱体结构为灯具支座，最大限度地减小热阻、提高对流效率以增强散热的效果。把三种特征光谱光源按特定的顺序排列于六边形柱面上，可根据需要点亮不同的光源，还可根据需要调整倾角，以适应防治范围大小与功率强弱的匹配。
　　 根据太阳能LED杀虫灯使用的对象和特点，本设计采用光伏优化设计软件对系统配置进行优化设计，以设计总功耗为12W、蓄电池维持天数2天的太阳能LED害虫诱杀装置为例，通过分析计算，该装置选择20W单晶硅太阳电池为供电模块，12V/15A·h铅酸蓄电池作为储能设备。本设计采用特征光谱LED诱虫灯为诱虫光源，结合双波灯的诱虫原理来引诱相应的害虫，采用STC系列单片机作为核心芯片对系统进行定时、频闪、湿度检测和高压调节等控制，实现了能够根据光照与湿度变化，昆虫的生活习性和扑灯规律进行诱虫灯的开关控制，根据所要引诱的昆虫个体大小驱动高压扑杀网输出不同的电压值进行击杀的目标要求。根据上述设计要求制作了相应的器件，经测试达到了设计要求。
　　 目前还没有昆虫复眼的光谱光视效率曲线的相关研究资料，本论文所述的LED光源只能按照人眼的光谱光视效率曲线进行测试，这显然是不科学的，也是在该领域研究的难题。如果有朝一日人类能够掌握各种昆虫的光谱光视效率曲线及其相关的规律，必将使人类在害虫的防治方面取得突破性的进展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 光伏发电系统

第三章 特征光谱LED诱虫灯的设计

第四章 控制系统软硬件设计

第五章 结论与展望

参考文献

附 录

致谢