CN102550519A - 一种采用反激升压的太阳能led杀虫灯及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯及其工作方法，光伏组件依次经AD转换模块、智能控制板、蓄电池控制模块连接蓄电池，智能控制板还连接PWM控制器，PWM控制器一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块连接高压电网，另一路连接LED灯。光伏组件产生的电流通过智能控制板及蓄电池控制模块给蓄电池充电，蓄电池再依次通过智能控制板和PWM控制器，一路给LED灯供电，另一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块给高压电网供电。本发明中蓄电池输出的12V直流电压在PWM的控制下，经过反激升压变压器直接转化成3000V以上的直流高压，该高压经滤波整流后，供高压电网使用。

Description

一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯及其工作方法

 

技术领域

本发明涉及杀虫灯，具体是一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯。

背景技术

在我国广大农村地区，主要的害虫防治方式是使用传统农药对农业害虫进行防治，这种防治方法在短期内虽然能够起到很好的除虫效果，但农业害虫经过一定时间的适应，逐渐对这些药物产生了抗药性，使得原来的农药用量不足以杀灭害虫，接着农民就会加大农药的使用剂量，并且随着害虫的抗药性的增强，农药的用量也随着线性增长。

除此之外，由于大量农药所产生的农药残留物及残留物形成的食物链的农药积累不仅会造成环境污染，物种资源的破坏，而且严重危害了人类的身体健康，不利于农业和环境的可持续发展，生态物种及环境的保护及人类的健康发展。

在重视农业生产的全局和农业生态系统的保护政策指导下，出现了传统的黑色诱虫灯，这种黑色诱虫灯受限于安装地点、高度以及每天都必须进行人为开关，不仅耗电且管理维护不便，放有毒剂的集虫箱容易漏散，对人畜造成中毒等事故。

随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对身体健康的重视，扩大了市场对无公害农产品的需求，促使农户们开始寻找一条绿色环保又节能的除虫之路，这样杀虫灯就产生了。杀虫灯经历了棉田黑色诱虫灯、农田黑色诱虫灯、频振式杀虫灯、双光灯，发展到太阳能LED杀虫灯。

太阳能是一种清洁、无污染、可再生的能源，太阳能杀虫灯作为一种节能、环保、低投资的绿色产品，带来了可观的生态效益、经济效益和社会效益，对人类未来的发展有着深远的意义。在国家对可再生能源的大力支持和太阳能事业迅速发展的大背景下，新型的太阳能杀虫灯得到大范围的推广应用。太阳能杀虫灯白天利用太阳能光伏组件将太阳能转换成电能，储存于免维护的蓄电池内，晚间则控制系统根据光照亮度自动开启高压电网及LED光源进行工作。LED灯所发出的紫外光辐射对害虫产生趋光兴奋效应，引诱害虫扑向LED光源。LED光源外配置高压击杀阀，当害虫扑向光源时可将害虫杀死，达到杀灭害虫的目的。同时由于是使用太阳能作为能量来源，减少农药使用次数和使用量，降低农药的成本，从而减少农药在农作物、蔬菜等中的残留量，保证农作物、蔬菜等的安全卫生，保障了人类的身体健康，减少对环境的污染，更好地保护农田生态平衡。而且诱杀的害虫还可以作为家畜及水产养殖业的天然饲料来源。

此外，太阳能杀虫灯建设不需要敷设电缆，可移动性强，灯管使用LED，发光效果和使用寿命都得到广大农户的肯定和赞赏。

当今市场上存在着各种各样的杀虫灯，这些杀虫灯虽然能够在一定范围内有效地帮助农户解决虫害问题，但仔细研究发现，这些杀虫灯在扑杀害虫的同时也扑杀了一部分益虫，即害虫的天敌。这在一定程度上破坏了自然界的生物链，打破了该地区原有的生态平衡，严重时可能导致某一物种成为濒危物种，经过调查分析，市场上的各类杀虫灯主要存在以下的不足：

1、杀虫灯所产生的光波长单一。目前市场上的太阳能LED杀虫灯使用的LED灯所发出的光波长大多数是365±50nm的紫外光来进行害虫的诱捕。从相关研究成果中可以发现各种趋光性害虫所具有的视敏曲线特征是不一样的，即使是同一块菜地里，根据季节的不同，农户所种植的蔬菜有所不同，而不同的蔬菜所对应的害虫也是不一样的。除此之外，椐研究发现，由于气候等原因，即使是同一作物，它在各个季节的害虫也是不尽相同的，所以这就需要有一种可自动调节LED灯所发出的光波长的杀虫灯，能够根据菜地的虫情情况，发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长。

市场上缺少一种能够利用LED的本身特点在同一盏灯上利用软件控制实现针对各种害虫的视敏曲线特征去进行光波长的调节设计，来实现用同一种灯却可以达到扑杀不同害虫的目的，这在一定程度上造成了捕杀盲点，使杀虫灯没有实现其原本能够产生的最大效益。

2、太阳能LED杀虫灯未得到完全利用。目前市场上所出现的太阳能LED杀虫灯，在对有效资源的充分利用上做的还不够，具有根据农户所栽种植物的特点，以及各个地区、各个季节作物生长过程中所产生的各种害虫特性进行相关设计和调整的功能，目前还没有在市场上出现。对于应用于春末夏初的LED杀虫灯，在秋末时期对在农田里肆虐的蔬菜害虫就不具有相应的威胁性，除虫效果明显下降。在这一阶段，白天太阳能光伏组件还是一样将光能转化成电能储存在蓄电池中。夜晚，随着光线的变弱，控制系统还是一样会自动开启LED灯，而LED灯与蓄电池、光伏组件的使用寿命是有限的，这就造成杀虫灯成为所谓的花瓶，中看不中用，没有充分利用杀虫灯这个资源，造成农户投资成本的增加及造成固定资产不必要的损耗。

3、杀虫灯开关设定不够灵活。市场上缺乏一种能够针对各种趋光性作物虫害的生活习性进行开关灯控制的杀虫灯，各种趋光性作为虫害虽然都趋光，但它们的活动周期是不同的，就如每个人的生物钟是不一样的，它们有各自的活动盛期。然而目前市场上得太阳能LED杀虫灯是根据光线来设计的，当光线暗到设定值时就自动开灯，当光线亮度达到一定的设定值时自动关灯，并没有针对害虫的这些特性进行开关控制设计。在害虫密集活动之前和活动之后的这段时间内，杀虫灯的开启在某种程度上只是充当了路灯的角色，而没有起到很好的杀虫效果，这在一定程度上造成了资源的浪费，延长了蓄电池和LED灯管的使用时间，缩短了它们的使用寿命，并在一定程度上提高了农户的投资成本，增加了农户的负担，降低了农户的经济效益。

除此之外，趋光性害虫对动态色彩的趋性远大于相对静止的条件，而目前的太阳能杀虫灯夜间使用时一直是处于点亮状态，对昆虫来讲，LED灯就是一个相对静止的彩色光源，对他们的刺激引诱性与动态的光源进行比较久不是很强烈，这在一定程度上降低了诱虫效果。

4、效率低下。太阳能虽然是可再生能源，但受制于技术发展，现阶段光伏组件的转换效率还是比较低，这样在满足特定的LED灯和高压电网等负载情况下，需要增大光伏组件的数量及蓄电池的容量，这直接导致成本的增加。同时，现有杀虫灯普遍采用将直流12V通过逆变器升到交流220V，220V交流再升压到3000V以上高压供高压电网使用，这种实现方式损耗大、转换效率低，系统实现成本高，不利于推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型太阳能LED杀虫灯，该杀虫灯采用能够降低功耗、提高效率的反激升压方法，使得可以用有限的太阳能电池的资源实现高效率的杀灭害虫的需要，从而获得较好的效用。

本发明所述的一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，包括光伏组件、蓄电池、LED灯及高压电网，此外，该杀虫灯还包括AD转换模块、智能控制板、蓄电池控制模块、PWM控制器、MOSFET（金氧半场效晶体管）、反激式升压变压器和整流滤波模块，所述光伏组件依次经AD转换模块、智能控制板、蓄电池控制模块连接蓄电池，智能控制板还连接PWM控制器，PWM控制器一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块连接高压电网，另一路连接LED灯。

作为本发明的改进，上述智能控制板最好为单片控制器MCU。

作为本发明的改进，所述PWM控制器与LED灯之间设有具有多种控制方式的灯控制器，单片控制器MCU还与用于输入的键盘连接。

本发明还提供了一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯工作方法，其包括以下步骤：光伏组件产生的直流电经AD转换模块、智能控制板及蓄电池控制模块给蓄电池充电，蓄电池再依次通过智能控制板和PWM控制器，一路给LED灯供电，另一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块给高压电网供电；智能控制板连续监视蓄电池电压，当达到充电限制电压时关闭充电；当蓄电池电压低于放电最低电压时，智能控制板关闭整个系统；在使用LED灯时，智能控制板根据当前的电池电压，实时调整PWM控制器的占空比，从而保证高压电网的稳定工作。

上述PWM控制模块由智能控制板控制产生不同的控制频率驱使LED发光，PWM控制器与LED灯之间设有灯控制器，通过开关、光控、雨控、定时功能设置LED灯的开关时间及闪烁频率。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明的高压部分由12V直流电压直接升压得到，不需经220V中间转换，产生了高的发光效率、延长LED灯寿命，降低了使用成本。驱动高压杀虫电网的高压是由直流电压通过反激升压方式直接生成，太阳能光伏组件将太阳能转换成直流电压后，经过充电电路向蓄电池内充电。LED杀虫灯开启后，蓄电池输出的12V直流电压在PWM的控制下，经过反激升压变压器转化成3000V以上的直流高压，该高压经滤波整流后，供高压电网使用。本发明缩小了控制电路板尺寸，降低了控制电路的损耗，提高了系统的稳定性和可靠性。

2、由于具有功能转化能力，该太阳能杀虫灯在杀虫效果和能源控制与利用的方面有了很大的进步，杀虫更有目的性，可以避免误杀该害虫的天敌或者是益虫，达到一方面可以更有效地诱捕害虫，另一方面也可以避免因为某种昆虫的骤减所造成其天敌因为食物减少也相应的数量减少，造成生物物种发展的不平衡，减少生物链的破坏，保护自然界的平衡。

3、通过PWM控制模块产生不同的控制频率驱使LED发光，可以自动调节LED灯所发出的光波长，适应不同的杀虫需要。

4、智能控制板设置不同的工作程序，使得本发明可以适应不同时间和环境的需要，使得太阳能LED杀虫灯得到完全利用。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1，本发明的一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，它包括：

包括光伏组件、蓄电池、LED灯及高压电网，此外，该杀虫灯还包括AD转换模块、智能控制板、单片控制器MCU、蓄电池控制模块、PWM控制器、MOSFET（金氧半场效晶体管）、反激式升压变压器和整流滤波模块，所述光伏组件依次经AD转换模块、单片控制器MCU、蓄电池控制模块连接蓄电池，单片控制器MCU还连接PWM控制器，PWM控制器一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块连接高压电网，另一路连接LED灯。

键盘控制模块与单片控制器MCU连接，可通过按键选择杀虫灯使用的场所，如用在水稻田、菜园、果园等可通过按相应的按键来选择，同时也可以通过按键针对选择所要诱捕的主要害虫等设定诱捕模式。单片控制器MCU通过编程设定PWM控制器的波形，具有一定波形的PWM经过MOSFET放大处理后输出，该信号经过反激升压变压器进行升压，经过整流滤波后输出给高压电网。

PWM控制模块由单片控制器MCU通过产生不同的控制频率驱使LED发光，起到引诱不同害虫来触网的目的；通过开关、光控、雨控、定时等可以设置LED灯的开关时间、闪烁频率等，更有效的吸引害虫，更好更充分的利用太阳能LED灯。

本发明提供了一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯的控制器及其工作方法，具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，包括光伏组件、蓄电池、LED灯及高压电网，其特征在于，该杀虫灯还包括AD转换模块、智能控制板、蓄电池控制模块、PWM控制器、MOSFET、反激式升压变压器和整流滤波模块，所述光伏组件依次经AD转换模块、智能控制板、蓄电池控制模块连接蓄电池，智能控制板还连接PWM控制器，PWM控制器一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块连接高压电网，另一路连接LED灯。

2.根据权利要求1所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，其特征在于，智能控制板为单片控制器MCU。

3.根据权利要求1或2所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，其特征在于，所述PWM控制器与LED灯之间设有具有多种控制方式的灯控制器。

4.根据权利要求1或2所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯，其特征在于，单片控制器MCU还与用于输入的键盘连接。

5.一种权利要求1所述采用反激升压的太阳能LED杀虫灯工作方法，其特征在于包括以下步骤：光伏组件产生的直流电经AD转换模块、智能控制板及蓄电池控制模块给蓄电池充电，蓄电池再依次通过智能控制板和PWM控制器，一路给LED灯供电，另一路经MOSFET、反激式升压变压器、整流滤波模块给高压电网供电；智能控制板连续监视蓄电池电压，当达到充电限制电压时关闭充电；当蓄电池电压低于放电最低电压时，智能控制板关闭整个系统；在使用LED灯时，智能控制板根据当前的电池电压，实时调整PWM控制器的占空比，从而保证高压电网的稳定工作。

6.根据权利要求5所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯工作方法，其特征在于，所述PWM控制模块由智能控制板控制产生不同的控制频率驱使LED发光。

7.根据权利要求5或6所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯工作方法，其特征在于，所述智能控制板为单片控制器MCU。

8.根据权利要求5或6所述的采用反激升压的太阳能LED杀虫灯工作方法，其特征在于，PWM控制器与LED灯之间设有灯控制器，通过开关、光控、雨控、定时功能设置LED灯的开关时间及闪烁频率。

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