CN102287740B

CN102287740B - 一种基于无极灯与led的灭虫灯双光源

Info

Publication number: CN102287740B
Application number: CN2011102356888A
Authority: CN
Inventors: 范朝勋; 谭浩; 楚鹏
Original assignee: Chengdu Dingming Optoelectronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Chengdu Beyond Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: CN102287740A

Abstract

一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源，涉及农牧林业诱杀害虫的工具及其应用领域。本发明包括无极灯光源、LED光源及其电源电路板构成；其无极灯光源透紫玻璃管内壁约2/3部分涂覆辐射波长为365nm的紫光荧光粉，含Hg-Ti汞钛合金的汞齐涂覆在芯柱的金属环上；其LED光源的不同发光颜色的LED均匀交错地排列安装在条形MC-PCB上，已经安装了LED的MC-PCB条装配在正六边形中空柱面体散热柱的每一柱面上；形成具有多波峰，光谱覆盖范围达250～650nm，全向360°发光，直流供电的双光源；具有较高的灵活性和可靠性，光源的辐射效率高寿命长，能有效地实现对害虫的全光谱诱集，更好的诱虫灭虫效果。

Description

一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源

技术领域

本发明涉及农牧林业诱杀害虫的工具及其应用领域，特别是一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源。

背景技术

农业林业遭受虫害已有上千年的历史记录。化学药剂防治害虫可能不利于环境保护和食品安全，不利于绿色和有机农产品的发展。

利用农林害虫特有的趋光性，用灯光诱集进而杀灭害虫是常见的物理灭虫手段。近三十年，电光源陆续用于诱集害虫，依次应用的电光源包括白炽灯、日光灯、黑光灯之类，后来又将电子元器件构建的高压电网用于杀灭害虫。现有技术中，主流灭虫灯及其整机均以黑光灯光源和高压电网为核心技术特征。所谓黑光灯,就是发出360～380nm主波长的低压荧光汞灯，这种气体放电灯的主要辐射能量集中在可见光低端范围之外，故名“黑光灯”。其实，如果它的玻璃外壳是透明的，人眼依然能看到它发出紫光或紫蓝光。除具有正确称谓的黑光灯外，业内也出现了用于诱集害虫的新品种灯，即称之谓双波灯、频振灯等。然而，这些新品种诱虫灯都采用传统光源，属于有电极低压荧光汞灯，灯内的阴极电极起到发射电子作用，玻璃灯管采用钠钙玻璃材料。

用于诱集害虫时，传统有电极低压荧光汞灯光源灯存在几个主要问题。一是光谱范围窄,波峰单一，害虫视觉敏感的光谱波峰各异，比如某些害虫敏感的波峰270～290nm就落在光源光谱范围之外，又如某些害虫敏感的波峰540～560nm虽然在光源光谱范围内，但又不存在相应的波峰。二是辐射效率，即单位电功率产生的辐射功率低。三是随工作时间增加，辐射强度衰减快，辐射强度的维持特性不好。四是光源寿命短，用于室外环境的寿命约3000～5000小时。这些问题既影响灭虫效果，又造成耗电和使用成本高。上述问题的重要根源在于钠钙玻璃材料的灯管以及起发射电子作用的阴极。

我们申请的专利申请号为201110206312.4的名为“一种具有多波峰光谱的LED灭虫灯光源”的专利，提供了具有宽光谱、多波峰特征的全LED光源。目前，波长360～380nm的紫光LED，尤其是波长270～290nm的紫外光LED的价格较高，辐射效率较低，尽管LED的技术提升和成本下降的前景无容置疑，但是目前难以较好地同时解决辐射效率和价格问题并满足市场应用需求。

发明内容

本发明之目的是，针对上述技术问题之不足以及我们的技术优势，提供一种具有多波峰，光谱覆盖范围达250～650nm，全向发光，由直流供电的一种基于无极灯和LED的灭虫灯双光源；在应用上，由该双光源构成的灭虫灯体及其整机具有较高的灵活性和可靠性，能有效地实现了对害虫的全光谱诱集，达到更好的诱虫灭虫效果。

实现本发明目的之技术解决方案及措施说明如下：一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源，包括无极灯光源1与LED光源2、双光源固定板3构成；所述双光源固定板3通过双光源灯座3.3、3.4与无极灯光源1和LED光源2连接；所述无极灯光源1包括透紫玻璃管1.1、紫光荧光粉1.2、带外引线1.4和金属环1.5的芯柱1.3、含Hg-Ti汞钛合金的汞齐1.6、管内填充的氩气Ar1.7和灯头1.8；所述LED光源2包括灯头2.0、透明灯管2.2及透明灯管内的金属散热柱2.3，在金属散热柱上安装有6条金属基印刷电路板2.1、2.11，在金属基印刷电路板2.1、2.11上安装有发光器件SMD-LED；尤其是所述无极灯光源1，其透紫玻璃管1.1为透过中波紫外光的硼硅玻璃管或石英玻璃管，对紫外光的截止波长约260 nm～270nm,管内壁约2/3部分涂覆辐射波长为365nm的紫光荧光粉1.2，含Hg-Ti汞钛合金的汞齐1.6涂覆在芯柱1.3的金属环1.5上；所述LED光源中，将SMD形式的绿光LED 214×2、黄光LED 216×2、橙红光LED 217×1和具有蓝光和黄绿光波峰的白光LED 218×3安装在第一金属基印制板2.1上，将SMD形式的蓝光LED 213×2、绿光LED 214×2、黄绿光LED 215×2、黄光LED 216×1、橙红光LED 217×1安装在第二金属基印制板2.11上，不同颜色的LED均匀地交错排列安装。

上述双光源固定板3上固定有无极灯光源的驱动电源板3.1和LED光源的驱动电源板3.2以及连接它们的灯体控制器MCU。

上述两个光源既可同时工作，也可各自独立工作，如果一个光源出现故障时，另一光源仍能继续工作，两个光源可安装在同一灯体内，也可分别安装在同一台灭虫灯整机的高度相同或高度不同的两个灯体内。

上述由无极灯光源1辐射低波段光谱，光谱范围达250～420nm，光谱波峰对应的2个主波长分别为270～290nm和360～380nm，由LED光源2辐射高波段光谱，光谱范围达420～650nm，光谱波峰对应的主波长包括460～480 nm、510～530nm、540～560 nm、570～590 nm和600～620 nm，分别由发光颜色各不相同，即由不同主波长的蓝光、绿光、黄绿光、黄光和橙红光的SMD-LED形成。

无极灯和LED双光源的光谱范围极宽，最宽时达250～650nm。整个光源光谱分成高低两个波段，分别由独立的无极灯和独立的LED两个光源分段实现。无极灯是低波段光源，光源光谱范围250～420nm，光谱波峰对应的两个主波长依次为270～290nm和360～380nm。LED是高波段光源，采用蓝光、绿光、黄绿光、黄光和橙红光LED，光源光谱范围420～650nm，光谱波峰对应的五个主波长依次为460～480 nm、510～530nm、540～560 nm、570～590 nm和600～620 nm。上述7个光谱波峰对应的7个主波长，包含了现已报道的各种农林作物害虫的视觉灵敏波长，因此有效地实现了对害虫的全光谱诱集。根据诱虫灭虫的不同应用需求，两个光源既可同时工作，也可各自独立工作。如果一个光源出现故障时，另一光源仍能继续工作，具有较高的灵活性和可靠性。

与现有技术比较，本发明的有益效果是十分明显的：

1、本发明所述的无极灯和LED的灭虫灯双光源能更好地满足灭虫灯的多种应用要求，具有多方面的优势，例如光谱覆盖范围从黑光灯的320～400nm扩展到最宽250～650nm，光谱波峰从黑光灯的1个增加到最多7个，辐射效率至少比黑光灯提高30%。

2、与现有技术比较，相同辐射功率对应的光源功耗更低，节省供电和能源部件如太阳能板、蓄电池配置；光源寿命从黑光灯的3000～5000小时加长至10000小时以上；LED光源的响应时间小于1ms，易于智能调控；光束角从LED器件的不大于120°变成LED光源的360°；利于环保，使用成本低等优点。

3、由本发明双光源组成的灭虫灯体，以及包含此灭虫灯灯体和能源供给组成的灭虫灯整机具有更好的技术性能与诱虫灭虫效果。烟草种植和菜地的灭虫效果报告显示：同一时间段内本发明的杀灭灭虫效果达6目12类268只，而比较产品灭虫效果仅有4目7类89只。

本发明所述双光源的性能指标如下：

无极灯光源：功率8W，供电DC12V；光谱范围：250 nm～420nm，光谱波峰：2个，波峰对应主波长分别为270～290nm和360～380nm；光源寿命：≥10000小时；

LED光源：功率8W，供电DC12V；光谱范围：420 nm～650nm，光谱波峰：5个，波峰对应主波长分别为460～480 nm、510～530nm、540～560 nm、570～590 nm和600～620 nm；光源寿命：≥10000小时。

附图说明

图1是本发明所述的灭虫灯双光源结构示意图。

图2是所述的灭虫灯双光源的无极灯光源结构示意图。

图3是所述的灭虫灯双光源的LED光源部分结构示意图。

图3.1、图3.2分别是所述LED光源中安装了各色LED的金属基印制板示意图。

图 4是本发明所述的灭虫灯的双光源的电路结构框图示意图。

图5是本发明所述实施例，一种双光源灭虫灯灯体。

图6、图7分别是本发明所述的灭虫灯的双光源光谱曲线图。

具体实施方式

结合附图给出的实施例对本发明做进一步具体说明。

参见图1、图2、图3、图4可知，一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源，包括无极灯光源1与LED光源2；双光源固定板3构成；无极灯光源1由透紫玻璃管1.1、紫光荧光粉1.2、带外引线1.4和金属环1.5的芯柱1.3、汞齐1.6即Hg-Ti汞钛合金、管内填充的氩气Ar1.7和灯头1.8构成。约2/3部分管壁上沉积涂覆辐射主波长为365nm的紫光荧光粉，约1/3另一部分内侧管壁上没有任何涂覆，将带外引线的且金属环上已涂覆汞齐即Hg-Ti汞钛合金的一对芯柱分别封接在透紫玻璃管两端，对封接后的灯管内真空排气，最后对管内填充的氩气Ar。

所用透紫玻璃管系指透过中波紫外光UV-B的硼硅玻璃管或石英玻璃管，直径Ф15～28mm，长度150～400mm,灯管功率越大，直径和长度相应取大。玻璃管对紫外光的截止波长约260～270nm,即波长不小于截止波长的紫外光和含紫光的可见光透过率大于80%，波长小于截止波长的紫外光被阻止透过，透过率随波长减小迅速下降到5%以下。汞齐涂敷在芯柱的金属环上。

本发明所述无极灯实质上是一种没有发射电子的阴极电极的低压荧光灯，它芯柱端头的金属环不起发射电子作用，只起到形成电场和承载汞齐的辅助作用。由于采用透紫玻璃管和不用发射电子的电极，有效解决了用于灭虫灯的传统上有电极低压荧光汞灯光源的光谱波峰、辐射效率、辐射维持特性和寿命等问题。LED在PCB上的安装原则是不同主波长的LED尽可能均匀地交错排列。本实施例优选表面贴装SMD-LED，但也可选用功率型LED或小功率灯泡型LED，还可选用表面贴装型、功率型和灯泡型的LED混合安装，但仍需满足上述尽可能均匀地交错排列的安装原则。

根据LED光源的功率指标和光谱波峰对应的波长，单只LED功率，求得光源的LED发光颜色种类和各种类LED的数量。本发明的LED光源采用正六边形中空柱面体金属散热柱，将各发光颜色种类LED数量的1/6均匀交错地排列安装在一个条形MC-PCB上，将6条已经安装了LED的MC-PCB条装配在散热器的每一柱面上，装配界面处均匀涂敷导热硅橡胶薄层。依次将已经装配MC-PCB条的金属散热柱安装固定在灯头上，连接光源内部导线，将透明玻璃管套在金属散热器外，两者间保持均匀间隙，也安装固定在灯头上，即构成所述的灭虫灯双光源中的LED光源。所述LED光源2包括灯头2.0、透明灯管2.2及透明灯管内的金属散热柱2.3，在金属散热柱上安装有6条金属基印刷电路板2.1、2.11，在金属基印刷电路板上安装有发光器件SMD-LED，尤其是，所述的无极灯光源1，其透紫玻璃管1.1为透过中波紫外光UV-B的硼硅玻璃管或石英玻璃管，对紫外光的截止波长约260 nm～270nm,管内壁约2/3部分涂覆辐射波长为365nm的紫光荧光粉1.2，含Hg-Ti汞钛合金的汞齐1.6涂覆在芯柱1.3的金属环1.5上；所述LED光源将SMD形式的绿光LED 214×2、黄光LED 216×2、橙红光LED 217×1和具有蓝光和黄绿光波峰的白光LED 218×3安装在第一金属基印制板上；将SMD形式的蓝光LED 213×2、绿光LED 214×2、黄绿光LED 215×2、黄光LED 216×1、橙红光LED 217×1安装在第二金属基印制板上，不同颜色的LED尽可能均匀地交错排列安装。

所述双光源固定板3上固定有驱动电源板3.1和3.2，以及连接它们的灯体控制器MCU。3.1是无极灯光源的驱动电源板，3.2是LED光源的驱动电源板；所述双光源固定板3通过双光源灯座3.3、3.4即无极灯光源灯座3.3、LED光源灯座3.4分别与无极灯光源1和LED光源2连接；由DC12V供电，MCU采用STC89C52芯片。

图5是本发明应用实施例，安装了无极灯和LED灭虫灯双光源的灭虫灯灯体61。它主要由无极灯光源1、LED光源2、光源周围的竖立绝缘支柱610、绕制在绝缘支撑柱上的高压电网620、光源驱动电源630、灯体控制器640和灯体结构件650组成。灯体61的双光源1和2具有图6图7示意的51或者52的光谱曲线效果。

图6、图7示意了无极灯和LED灭虫灯双光源的两种光谱曲线51和52，51和52左边的光谱都由无极灯光源1辐射形成，51和52右边的光谱分别由安装了MC-PCB2.1和MC-PCB2.2的LED光源辐射形成。因光谱范围可连接，将无极灯光源1和LED光源2的辐射光谱合并在同一坐标曲线中。光谱曲线51和52均有7个光谱波峰，对应的主波长由低到高依次为270～290nm、360～380nm、460～480nm、510～530nm、540～560nm、570～590nm和600～620nm；因安装的SMD-LED颜色和数量不同，故51和52右边的两种光谱曲线的相对强度存在差异。

本发明曾在某地进行了实地田间试验，实施效果满意。本发明利用太阳能供电的无极灯和LED双光源灭虫灯的灭虫效果如下表：

Claims

1.一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源，包括无极灯光源（1）与LED光源（2）；双光源固定板（3）；所述双光源固定板（3）通过双光源灯座（3.3、3.4）与无极灯光源（1）和LED光源（2）连接；所述无极灯光源（1）包括透紫玻璃管（1.1）、紫光荧光粉（1.2）、带外引线（1.4）和金属环（1.5）的芯柱（1.3）、含Hg-Ti汞钛合金的汞齐（1.6）、管内填充的氩气Ar（1.7）和第一灯头（1.8）；所述LED光源（2）包括第二灯头（2.0）、透明灯管（2.2）及透明灯管内的金属散热柱（2.3），在金属散热柱上安装有6条金属基印刷电路板（2.1、2.11），在金属基印刷电路板（2.1、2.11）上安装有发光器件SMD-LED；其特征是，所述无极灯光源（1），其透紫玻璃管（1.1）为透过中波紫外光的硼硅玻璃管或石英玻璃管，对紫外光的截止波长260nm～270nm，管内壁约2/3部分涂覆辐射波长为365nm的紫光荧光粉（1.2），含Hg-Ti汞钛合金的汞齐（1.6）涂覆在芯柱（1.3）的金属环（1.5）上；所述LED光源其SMD形式的2个绿光LED（214）、2个黄光LED（216）、1个橙红光LED（217）和具有蓝光和黄绿光波峰的3个白光LED（218）安装在第一金属基印制板（2.1）上；将2个蓝光LED（213）、2个绿光LED（214）、2个黄绿光LED（215）、1个黄光LED（216）、1个橙红光LED（217）安装在第二金属基印制板（2.11）上，不同颜色的LED均匀地交错排列安装。

2.根据权利要求1所述的一种基于无极灯与LED的灭虫灯双光源，其特征是，所述双光源固定板（3）上固定有无极灯光源驱动电源板（3.1）和LED光源驱动电源板（3.2），以及灯体控制器MCU。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于无极灯与LED灭虫灯双光源，其特征是，两个光源能够同时工作，或者各自独立工作，如果一个光源出现故障时，另一光源仍能继续工作，两个光源安装在同一灯体内，或者分别安装在同一台灭虫灯整机的高度相同或高度不同的两个灯体内。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于无极灯与LED灭虫灯双光源，其特征是，由无极灯光源（1）辐射低波段光谱，光谱范围达250～420nm，光谱波峰对应的2个波长分别为270～290nm和360～380nm，由LED光源（2）辐射高波段光谱，光谱范围达420～650nm，光谱波峰对应的主波长包括460～480nm、510～530nm、540～560nm、570～590nm和600～620nm，分别由发光颜色各不相同，即由不同主波长的蓝光、绿光、黄绿光、黄光和橙红光的SMD-LED形成。