太陽能殺蟲燈的設(shè)計與應(yīng)用

李正鵬，羅倩倩

（湖北文理學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖北 襄陽 441053）

太陽能殺蟲燈是一種利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電源的殺蟲燈，是一種綠色環(huán)保型產(chǎn)品。原來的殺蟲燈采用市電供電，由于殺蟲燈一般在果園和農(nóng)田中使用，這樣增加了接電線的難度。而采用太陽能充電、蓄電池儲能的太陽能殺蟲燈就不用接市電，系統(tǒng)獨立方便移動。在春夏季蟲多的季節(jié)，可以安裝放在適當?shù)奈恢?，秋冬季可以放在倉庫中進行保管。目前，太陽能殺蟲燈在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。

1 太陽能殺蟲燈的殺蟲原理

太陽能殺蟲燈借鑒黑光燈的基本原理及應(yīng)用經(jīng)驗，利用害蟲的趨光波特性，將頻振波作為一項誘殺害蟲成蟲新技術(shù)應(yīng)用于滅蟲器械，并將光的波長范圍拓寬為320～400 n m，增加了誘殺害蟲的種類；利用光近距離、波遠距離引誘害蟲成蟲撲燈，燈外配以頻振高壓電網(wǎng)采用非接觸式方式，達到殺滅害蟲控制蟲害的目的。太陽能殺蟲燈無需市電，不用挖溝拉線，天黑燈亮，天亮燈熄，并且對人畜安全，可用于大田防治，同時也可作為害蟲測報工具。

2 太陽能殺蟲燈的組成

太陽能殺蟲燈由以下幾部分組成：太陽能電池板、控制器、蓄電池組、黑光燈、燈殼和燈桿。系統(tǒng)的工作原理是：在控制器的控制下，白天太陽能電池板向蓄電池組充電，晚上蓄電池組提供電力給殺光燈負載。控制器在任何情況下（陽光充足或長期陰雨天）都能確保蓄電池組不因過充或過放而損壞，同時具備光控、時控、聲控、溫度補償及防雷、反極性保護等功能。

（1）太陽能電池板。太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲起來。在眾多太陽光電池中較普遍且較 實用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種。在太陽光充足H照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽能電池為好，因為多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡單，價格比單晶硅太陽能電池低。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽能電池為好，因為單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽能電池在室外陽光不足的情況下比較好，因為非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低。另外第二代太陽電池的研制，即將取得突 破性進展，其核心部件是一種可粘接的薄膜，即薄膜太陽能電池材料。

（2）太陽能殺蟲燈控制器。太陽能殺蟲燈中，一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充電放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償功能。同時控制器應(yīng)兼有系統(tǒng)控制功能，具有光控、時控、雨控等功能，并應(yīng)具有夜間自動切控負載功能，便于陰雨天延長路燈工作時間。

（3）蓄電池。由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般采用鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、負載功率相匹配?？捎靡环N簡單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負載功率高出4倍以上，系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20～30%，才能保證給蓄電池正常負電。蓄電池容量必須比負載耗量高6倍以上為宜。

（4）殺蟲燈。太陽能殺蟲燈采用何種光源是太陽能殺蟲燈是否能正常使用的重要指標，一般太陽能殺蟲燈采用12 V 6～15 W的直流黑光燈，黑光燈是一種特制的燈，該燈所發(fā)射的紫外線光對人和魚無害，只是亮度小、照度低，所以把這種光的燈叫“黑光燈”。試驗證明，許多昆蟲（大部分為農(nóng)業(yè)害蟲）對300～400 n m的紫外線最敏感，有最大的趨光性，而黑光燈的發(fā)光波長在365 n m左右，因而是一種誘引昆蟲比較理想的燈源。

（5）燈桿及燈具外殼。燈桿的高度一般設(shè)計在2～3 m之間，燈桿太高不利于昆蟲飛行，燈桿太低不利于防盜。燈具外觀要求不高，相對實用就行。

3 太陽能殺蟲燈的設(shè)計

太陽能殺蟲燈的設(shè)計需要的基本數(shù)據(jù)主要有：現(xiàn)場的地理位置，包括地點、緯度、經(jīng)度和海拔高度等；安裝地點的氣象資料，包括逐月的太陽能總輻射量、直接輻射量及散輻射量，年平均氣溫和最高、最低氣溫，最長連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風速及冰雹、降雪等特殊氣象情況。以下做簡要計算的介紹。

（1）電池板的功率計算。電池板功率=負載功率×燈具所用時間／當?shù)厝照障禂?shù)*2.3（逆變器為2.5）。當?shù)厝照障禂?shù)即為當?shù)厝照站椛淞俊?/p>

（2）蓄電池的容量計算。蓄電池容量=光源用電功率×每天所用時間／用電電壓 ×連續(xù)陰雨天 1.5（損耗系數(shù)）。另外根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，太陽能電池組件額定輸出功率和燈具，輸入功率之間關(guān)系在華東地區(qū)大約是2～4：1。

4 結(jié)語

目前，太陽能殺蟲燈有水殺式和電擊式兩種類型，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、果園、蔬菜基地、公園等各種需要滅蟲的場所。為廣大農(nóng)作物種植基地生產(chǎn)無公害優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品提供了可靠的科技保障，因此，太陽能殺蟲燈是一種高科技無污染的物理滅蟲設(shè)備，值得推廣。

[1]中國太陽能利用協(xié)會.新編太陽能產(chǎn)品設(shè)計與太陽能利用新技術(shù)新工藝實務(wù)全書[M].北京：中國科技文化出版社，2007.

[2]馬文會，戴永年，楊斌等.加快太陽能級硅制備新技術(shù)研發(fā)，促進硅資源可持續(xù)發(fā)展[J].中國工程科學(xué)，2005，增刊：91-94.

[3]姜祥元.太陽能路燈的設(shè)計與應(yīng)用[J].福建建筑，2008，（7）:95-97.