一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法

摘要

本发明公开了一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法，包括以下步骤：步骤1：照明方案设计。步骤2：最优茶园诱集照明组合方案的选择。步骤3:光学设计。本发明中，茶园诱集照明光源设计基于白光LED与单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，解决了害虫的趋光性具有明显的敏感性曲线特征，单色LED对害虫吸引作用十分有限的问题，对茶园害虫有一定的诱集作用，可以减少农药的使用，提高产品的质量，具有良好的生态效益和社会效益，还能避免对人的视力造成影响。

说明书

技术领域

本发明涉及光源设计技术领域，尤其涉及一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法。

背景技术

中国是茶的故乡，也是茶叶生产大国。然而茶叶在种植过程中会受害虫危害,会严重影响茶叶产品的质量，每年造成的经济损失高达中国茶叶经济的15％-50％。目前现有的茶园杀虫灯又以单波长光源为主，然而害虫的趋光性具有明显的敏感性曲线特征，单色LED对害虫吸引作用十分有限。茶园主要害虫的趋光波段为380-450nm.同时随着近些年茶园观光旅游的兴起，现在夜晚的茶园也会有一定的客流量，而目前茶园采用的诱虫光源显色指数较低，人眼如果长时间处于显色指数低于60的环境下，会对人的视力造成影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决害虫的趋光性具有明显的敏感性曲线特征，单色LED对害虫吸引作用十分有限以及目前的诱虫光源显色指数较低，对人的视力造成影响的问题，而提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，照明方案的设计；

步骤1.1，以茶园主要害虫的趋光波段为基础，调研收集单色LED数据并建立此单色LED数据库；

步骤1.2，以日光光谱为目标光谱，利用光谱叠加原理，分别将冷白LED、冷白LED+暖白LED、暖白LED与步骤1.1所述的单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，获得三种茶园诱集照明的组合方案；

步骤2：最优茶园诱集照明组合方案的选择；

从所需单色LED种类和茶园害虫趋光光谱比两方面进行比较选择；

其中，茶园害虫趋光光谱比计算方法为：

η为茶园害虫趋光光谱比，即茶园害虫的趋光波段占可见光波段的光谱比重；

S(λ)为茶园诱集照明的相对光谱功率分布；

最终得到最优茶园诱集照明组合为：冷白LED与6种单色LED相结合；

步骤3:步骤2所述冷白LED与单色LED相结合方案的光学设计；

以1mm×1mm×0.1mm的几何体代表LED灯珠沿圆周进行排列，设定两个所述圆周之间的间距为2mm～3mm，将所述冷白LED置于光源中心，将所述6种单色LED置于所述圆周上均匀间隔排布，最后对排列好的灯珠整体加装一个管状透镜，透镜本身设置为全透射，得到茶园害虫诱集照明光源。

优选地，所述步骤1中的三种方案中，方案一为冷白LED及6种单色LED；方案二为冷白LED、暖白LED及6种单色LED；方案三为暖白LED及9种单色LED。

优选地，从所需单色LED种类角度，方案三所需的单色LED种类最多，所需的成本最高，故排除；另外两种方案从茶园害虫趋光光谱比角度，方案一的茶园害虫趋光光谱比高于方案二，即茶园害虫的趋光波段在光谱中所占的比例更多，诱集茶园害虫的可能性越大。

优选地，所述步骤2种的最优组合方案中冷白LED与其余6种单色LED共需19颗灯珠，其中冷白LED9颗，单色LED10颗且主波长都在紫光范围内。

优选地，所述步骤3中相邻两圆周的间距相等，同一圆周的灯珠间隔由360°/n得到，其中n表示当前圆周上灯珠数目。

本发明的优点在于：

(1)本发明从茶园害虫诱集的实际情况出发，尤其针对单色LED对害虫吸引作用十分有限且目前诱虫光源显色指数低的问题，提出了一种新的光源。该光源利用典型白光LED结合茶园害虫趋光波段相对应的单色LED，采用光谱叠加原理拟合日光光谱得到茶园诱集照明光源。

(2)本发明中，茶园诱集照明设计基于白光LED结合茶园害虫趋光波段相对应的单色LED，对茶园害虫有一定的诱集作用，可以减少农药的使用，提高产品的质量，具有良好的生态效益和社会效益，还能避免对人的视力造成影响。

附图说明

图1为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的103种单色LED数据库的相对光谱功率分布-波长图；

图2为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的三种茶园诱集照明的组合方案；

图3为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的三种方案的茶园害虫趋光光谱比；

图4为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的光源排列简图；

图5为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的最优茶园害虫诱集方案及参数；

图6为本发明提出的一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法的茶园诱集照明光谱。

具体实施方式

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。

实施例1：

如图1-6所示，一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：照明方案设计，茶园主要害虫的趋光波段为380-450nm，前期调研收集到单色LED数据103个，并以此单色LED数据库(附图1)，设定日光光谱为目标光谱，利用光谱叠加原理，分别将冷白LED、冷白LED+暖白LED、暖白LED与单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，获得三种茶园诱集照明的组合方案(附图2)，分别用方案一、方案二和方案三表示，其中方案一除冷白LED外还需要6种单色LED，方案二除冷白LED和暖白LED外还需要6种单色LED，方案三除暖白LED外还需要9种单色LED；

步骤2：最优茶园诱集照明组合方案的选择，从所需单色LED种类和茶园害虫趋光光谱比两方面进行比较，其中茶园害虫趋光光谱比可以通过

步骤3:光学设计，为了简化光源设计的操作性，本次设计用1×1×0.1mm的几何体代表灯珠，采用圆周的方式进行排列，设定圆周间距为2mm，圆周间距范围不宜过大，不然最后出来的光容易不均匀。

为了达到冷白LED被单色LED补偿效果，将冷白LED置于光源中心及最内层，将单色LED置于最外层，在圆心处放置1颗灯珠，第一圈是半径为2mm的8颗灯珠，第二圈为4mm半径的10颗灯珠,第一圈每颗灯珠间隔为45°，第二圈每颗灯珠间隔为36°，最后对整个排列好的灯珠加入一个管状透镜，透镜本身设置为全透射(附图4)，得到茶园害虫诱集照明光源，新光源的参数如下：色温7276k，显色指数为70。

实施例2

如图1-6所示，一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：照明方案设计，茶园主要害虫的趋光波段为380-450nm，前期调研收集到单色LED数据103个，并以此单色LED数据库(附图1)，设定日光光谱为目标光谱，利用光谱叠加原理，分别将冷白LED、冷白LED+暖白LED、暖白LED与单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，获得三种茶园诱集照明的组合方案(附图2)，分别用方案一、方案二和方案三表示，其中方案一除冷白LED外还需要6种单色LED，方案二除冷白LED和暖白LED外还需要6种单色LED，方案三除暖白LED外还需要9种单色LED；

步骤2：最优茶园诱集照明组合方案的选择，从所需单色LED种类和茶园害虫趋光光谱比两方面进行比较，其中茶园害虫趋光光谱比可以通过

步骤3:光学设计，为了简化光源设计的操作性，本次设计用1×1×0.1mm的几何体代表灯珠，采用圆周的方式进行排列，设定圆周间距为2.5mm。

为了达到冷白LED被单色LED补偿效果，将冷白LED置于光源中心及最内层，将单色LED置于最外层，在圆心处放置1颗灯珠，第一圈是半径为2.5mm的8颗灯珠，第二圈为5mm半径的10颗灯珠,第一圈每颗灯珠间隔为45°，第二圈每颗灯珠间隔为36°，最后对整个排列好的灯珠加入一个管状透镜，透镜本身设置为全透射(附图4)，得到茶园害虫诱集照明光源，新光源的参数如下：色温7191k，显色指数为70。

实施例3

参照图1-6，一种茶园害虫诱集照明光源的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：照明方案设计，茶园主要害虫的趋光波段为380-450nm，前期调研收集到单色LED数据103个，并以此单色LED数据库(附图1)，设定日光光谱为目标光谱，利用光谱叠加原理，分别将冷白LED、冷白LED+暖白LED、暖白LED与单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，获得三种茶园诱集照明的组合方案(附图2)，分别用方案一、方案二和方案三表示，其中方案一除冷白LED外还需要6种单色LED，方案二除冷白LED和暖白LED外还需要6种单色LED，方案三除暖白LED外还需要9种单色LED；

步骤2：最优茶园诱集照明组合方案的选择，从所需单色LED种类和茶园害虫趋光光谱比两方面进行比较，其中茶园害虫趋光光谱比可以通过

步骤3:光学设计，为了简化光源设计的操作性，本次设计用1×1×0.1mm的几何体代表灯珠，采用圆周的方式进行排列，设定圆周间距为3mm。

为了达到冷白LED被单色LED补偿效果，将冷白LED置于光源中心及最内层，将单色LED置于最外层，在圆心处放置1颗灯珠，第一圈是半径为3mm的8颗灯珠，第二圈为6mm半径的10颗灯珠,第一圈每颗灯珠间隔为45°，第二圈每颗灯珠间隔为36°，最后对整个排列好的灯珠加入一个管状透镜，透镜本身设置为全透射(附图4)，得到茶园害虫诱集照明光源，新光源的参数如下：色温7171k，显色指数为70。

本发明从茶园害虫诱集的实际情况出发，尤其针对单色LED对害虫吸引作用十分有限且目前诱虫光源显色指数低的问题，提出了一种新的光源设计方法。该光源利用光谱叠加原理，将典型白光LED与单色LED数据库中主波长在茶园害虫趋光波段范围内的单色LED相结合，获得茶园诱集照明光源。获得的光源对茶园害虫有一定的诱集作用，可以减少农药的使用，提高产品的质量，具有良好的生态效益和社会效益，还能对人的视力起到保护作用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。