一種太陽(yáng)能LED殺蟲(chóng)路燈原理及設(shè)計(jì)分析*

邱望標(biāo)，林蜀云，周貴川

(貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550025)

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，人類(lèi)越來(lái)越意識(shí)到環(huán)境的重要性，正因?yàn)槿绱烁鞣N節(jié)能環(huán)保理念與發(fā)明才應(yīng)運(yùn)而生。太陽(yáng)能作為一種綠色無(wú)污染的能源正在逐步的被利用起來(lái)。目前，農(nóng)田害蟲(chóng)的殺滅很大程度上主要還是采用農(nóng)藥，雖然有殺蟲(chóng)燈一類(lèi)的產(chǎn)品，但是效果和其他各種因素的限制導(dǎo)致其普及度不高。本發(fā)明將太陽(yáng)能LED路燈和目前市面上的殺蟲(chóng)燈的功能結(jié)合起來(lái)，解決農(nóng)村地區(qū)照明困難的同時(shí)，并殺滅害蟲(chóng)，能有助于減少農(nóng)藥使用，提高產(chǎn)量。筆者將對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 太陽(yáng)能LED殺蟲(chóng)路燈原理

太陽(yáng)能LED殺蟲(chóng)路燈是一種集合殺蟲(chóng)、照明作用的殺蟲(chóng)路燈。它是通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電作為整體電源。白天進(jìn)行發(fā)電并進(jìn)行儲(chǔ)存，晚上電源供電給LED燈［1］。讓LED燈產(chǎn)生白色和紫色的光，誘使蟲(chóng)飛向光源，同時(shí)光源周?chē)胁ＡО?，蟲(chóng)飛向玻璃板會(huì)被撞暈，然后掉進(jìn)搜集裝置里［2］。同時(shí)，殺蟲(chóng)燈采用復(fù)合式燈柱，可以提供足夠的用于照明，這樣將照明和殺蟲(chóng)結(jié)合在了一起。它主要是由玻璃板，LED燈，太陽(yáng)能電池板，蓄電池，集蟲(chóng)裝置等組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖中，太陽(yáng)能電池板部分主要是由功率在50 W的太陽(yáng)能電池板組成，其發(fā)電量滿(mǎn)足LED燈的用電需求，以達(dá)到足夠的照明亮度。殺蟲(chóng)照明部分主要通過(guò)發(fā)白光和紫光引誘昆蟲(chóng)撞擊玻璃板后，調(diào)入集蟲(chóng)盒。固定架部分主要是為了讓殺蟲(chóng)照明部分固定在燈桿上，燈桿部分是這個(gè)裝置的骨架，支撐著整個(gè)裝置的所有部分?？刂葡洳糠钟糜诜胖贸浞烹娍刂破骱托铍姵?。

圖1 整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及分析

2.1 控制部分

正如上部分整體闡述的那樣，控制部分作為殺蟲(chóng)路燈重關(guān)鍵部件，其控制部分簡(jiǎn)圖，如圖2所示，需要結(jié)合單片機(jī)和傳感器實(shí)現(xiàn)以下控制功能［3］。

圖2 控制部分簡(jiǎn)圖

(1)LED燈柱的照明時(shí)間控制，時(shí)間控制又包括了季節(jié)和晝夜工作時(shí)間的控制。首先，因?yàn)闅⑾x(chóng)路燈的主要工作季節(jié)為夏季，所以控制需要實(shí)現(xiàn)LED路燈在夏季紫色誘蟲(chóng)燈開(kāi)啟，而在春秋冬三季是關(guān)閉的，這樣能節(jié)省能源。其次，夜晚的控制主要還是集中在紫色誘蟲(chóng)燈開(kāi)啟時(shí)間，在夏季昆蟲(chóng)的活躍時(shí)間主要集中在19:00～23:00時(shí)間段，所以控制需要實(shí)現(xiàn)紫色誘蟲(chóng)燈只在這個(gè)時(shí)間段開(kāi)啟。此外，LED殺蟲(chóng)路燈的白晝是不工作的，需要結(jié)合光敏電阻或者定時(shí)裝置來(lái)時(shí)間，裝置的工作時(shí)間段控制.

(2)LED燈柱的雨控，即在雨天殺蟲(chóng)路燈只起照明作用而殺蟲(chóng)，故而在雨天殺蟲(chóng)路燈的紫光燈不開(kāi)啟，他的實(shí)現(xiàn)只需通過(guò)雨控開(kāi)關(guān)AS－10，即可實(shí)現(xiàn)。

(3)LED燈的閃爍控制，其主要為了增強(qiáng)燈的誘蟲(chóng)效果，那么需要增加閃爍控制。

2.2 殺蟲(chóng)照明部分

殺蟲(chóng)照明部分是整個(gè)裝置的核心，其主要結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖中燈柱部分上面安裝有白光和紫光的LED燈，功率在16 W左右，紫光為0.07 W/每顆，數(shù)量總計(jì)為120顆左右。頂蓋有LED燈柱安裝在上面，同時(shí)頂蓋也起到了為L(zhǎng)ED燈柱遮雨的作用。玻璃板主要起到讓昆蟲(chóng)撞暈，掉入集蟲(chóng)盒起到殺蟲(chóng)作用。安裝玻璃板的框架起到固定玻璃板的作用。其工作過(guò)程如圖3所示。

圖3 殺蟲(chóng)照明部分示意圖

2.2.1 玻璃安裝方式及分析

如上所述，作為殺蟲(chóng)的關(guān)鍵部件，玻璃板和玻璃框架的安裝位置可以采用如圖4所示的兩種方案。

圖4 玻璃安裝方案

如圖4所示4塊玻璃板組成四棱柱形狀，將燈柱圍住，如圖4所示3塊玻璃板一端緊貼燈柱繞圓周按照120°均勻排列。假設(shè)1塊玻璃板的一面的面積為s，得表1所列參數(shù)。

表1 碰撞面積及利用率

表1所示方案一的利用率為50%，方案二的利用率為100%，方案二減少了玻璃板的數(shù)量但增大了碰撞面積，從而節(jié)省了材料成本。但是方案一對(duì)燈管的保護(hù)更好，也更容易實(shí)現(xiàn)其美觀(guān)性。所以不同場(chǎng)合，可以選用不同的安裝方案。

2.2.2 燈柱的設(shè)計(jì)與分析

除了玻璃板的安裝上存在不同方案，作為另一個(gè)核心部件的誘蟲(chóng)照明燈柱的結(jié)構(gòu)也是一個(gè)關(guān)鍵因素其直接影響著殺蟲(chóng)效果和照明效果。如圖4所示。

圖5 燈柱結(jié)構(gòu)示意圖

如圖5所示燈柱上分布有6條LED燈帶，按照60°均勻分布在燈柱上。每條燈帶是由白色和紫色LED燈總體按照相間排列，數(shù)量總計(jì)在120顆左右，紫色LED燈約為0.07 W/顆，總功率大約在30 W。同時(shí)需注意如圖2所示，有6條燈帶中有3條燈帶是向著玻璃板的側(cè)面照入玻璃內(nèi)，這樣通過(guò)一定的光學(xué)折射來(lái)增強(qiáng)誘蟲(chóng)的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能LED殺蟲(chóng)路燈，不但能實(shí)現(xiàn)普通路燈的照明作用，還能對(duì)周邊一定的范圍內(nèi)的害蟲(chóng)具有殺蟲(chóng)效果，同時(shí)其采用的是太陽(yáng)能電池板供電，節(jié)能環(huán)保。其次由于其具有殺蟲(chóng)功能，能夠?qū)糁車(chē)ハx(chóng)殺滅，相比傳統(tǒng)路燈，更加容易保持燈罩的清潔。此外，如果在外觀(guān)設(shè)計(jì)得更美觀(guān)，還能起到景觀(guān)燈作用。但是太陽(yáng)能電池板還有很多的問(wèn)題，如:通過(guò)LED燈柱的閃爍來(lái)控制燈柱的閃爍，那么氣閃爍頻率為多少誘蟲(chóng)效果最好;但是其對(duì)于改善農(nóng)村及城市郊區(qū)的照明，控制農(nóng)藥的使用，具有很大的推廣意義。

［1］ 李芝茹，董希斌，趙小強(qiáng)，等.可升降太陽(yáng)能滅蟲(chóng)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.森林工程，2010，26(1):37－40.

［2］ 林 閩，姚白云，張艷紅，等.太陽(yáng)能LED殺蟲(chóng)燈的研究［J］.可再生能源，2007，25(3):79－80.

［3］ 張曉冬，楊 坤，楊紅軍，等.改進(jìn)型LED殺蟲(chóng)燈的設(shè)計(jì)［J］.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，17(1):94－96.