CN112042614A - 通过紫光和其转换光进行害虫控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及害虫防治领域，具体涉及一种通过紫光和其转换光进行害虫控制的方法。该方法包括：采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理，第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；第二转换光通过至少5％光强度的第一发射光激发获得；第二转换光包括下列至少之一：峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。应用该方法，能够实现精准害虫防控，可以有效防治害虫，不会破坏生态平衡；且操作简单，便于大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及害虫防治领域，具体涉及一种通过紫光和其转换光进行害虫控制的方法。
背景技术
害虫防治对于农业以及工业等其他领域具有重要的价值。昆虫以视觉器作为感受光刺激的器官，使得昆虫表现出对于不同光谱的敏感性。昆虫的复眼小眼或单眼内含有对特定范围光谱敏感的视觉细胞，视觉细胞的细胞膜上存在跨膜视蛋白和载色体，二者构成感光色素，感光色谱的光谱吸收性很大程度上决定了感光细胞的光谱敏感性。利用昆虫对于特定范围光谱的敏感性，可以实现害虫的防治。通常防治害虫用的主要光源可以分为两大类：一类是利用昆虫视觉灵敏度在365nm～480nm附近；在该光谱范围，例如可以使用黑光荧光灯(光谱峰值为365nm)，达到良好的捕获害虫的效果。另一类利用害虫对在500nm～590nm左右的光谱的视觉敏感性，此时昆虫主要表现为对黄绿色光源区域的忌光性；在该光谱范围内，例如可以采用黄色灯达到防治害虫的效果。
利用昆虫的光谱敏感性防治害虫，虽然取得了很大的成效，但也存在着越来越多的问题。例如，黑光灯的主要波长为紫外波段，其用于害虫防治，虽然穿透能力强，诱杀强，但是由于光强衰减较快，使得诱杀害虫的能力有限；而且还会造成对于多类无害有益昆虫的广谱诱杀的结果，长期利用其进行害虫的诱杀，会破坏生态环境的多样性。以汞作为基本元素，并充有适量其他金属或者其他化合物的汞灯，其是利用汞蒸气在放电过程中的辐射紫外线，使荧光粉发出可见光；高压汞灯虽然性能上优于黑光灯，但是高压汞灯耗电量大、输入电压高、占地面积大、无法随意移动，安全隐患和高成本的投入在一定程度上限制了其发展。
利用单色LED光谱窄的特性，可以利用单色LED芯片所发出的光谱用于害虫的防治，其能够表现出对于某一种害虫的光控效果好的优势。但是单一光源很难同时对多种昆虫都产生较好的诱集效果。而将不同单原色颜色的LED器件组合应用，来获得不同波长的光，由于其工作电压和工作电流不一样，基于不同单原色颜色的LED灯所需要的驱动器也不同，使得照明系统的控制电路结构复杂，从而对智能控制技术提出更高的技术要求；而且不同原色LED器件的成本组合应用，其成本很高，并不适宜大规模推广使用。
如何提高害虫的光诱杀的防治效果，还需要进一步改进。
发明内容
在利用光源进行害虫防治的过程中，不同种类的昆虫对于光源有着不同的光源选择性，而且昆虫的趋光性不仅存在着种间差异，往往还存在不同地理和季节上的特异性。另外，昆虫的趋光性强度常受自身虫态和环境条件的影响，如果没有适合的环境条件和可飞行的虫态，即使田间害虫大暴发，各种杀虫灯也无济于事。而且杀虫灯在防治害虫的同时，还会诱杀一些有益昆虫或者无害昆虫，从而会破坏生物多样性。
因此，在害虫的防治工作的推进过程中，应思考如何利用光源进行害虫的有效防治，使得既能减少益虫或者无害昆虫杀伤的概率，不会破坏生态环境；又能吸引害虫，达到诱杀害虫的目的。而且如何能够诱杀尽量多或者尽量多种类的害虫，使得对于害虫的诱杀的专一性提高，提高工作效率，而且方法简单可靠，便于大规模推广和应用；将会极大地推进害虫防治工作。
为此，本发明提供了一种防治害虫的方法，该方法通过紫光及其转换光对害虫进行防治，一方面多个不同波长的光源，能够同时实现多种类害虫的诱杀；另一方面，通过控制来自于紫光的转化光的波长，使其表现为窄波转换光，该窄波转换光可专一地用于害虫的诱杀，从而减少了对于益虫或者无害昆虫杀伤的概率。而且直接通过紫光及其转换光进行害虫的防治，该方法操作简单，成本低，适合大规模的推广和应用。
具体而言，本发明提供了如下技术方案：
在本发明的一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；其中，所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；所述第二转换光通过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；所述第二转换光包括选自下列中的至少一种：峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；峰值波长在610纳米到660纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光。
本发明所提供的防治害虫的方法，其通过至少两种不同的光波对有需要的害虫发生场所进行光照处理，其中第一发射光为短波长光，其包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光，第二转换光由第一发射光激发获得，因此第二转换光相较于第一发射光为长波长光。而且第二转换光表现为窄波，例如其半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米。由此可以满足多种害虫诱杀的光源需求，能够同时诱杀和防治多种害虫；而且由于转换光表现为窄波，对于害虫诱杀的专一性强，不会造成广谱杀虫的负面效果。第二转换光通过第一发射光激发转化而来，方便对于光源的操作和控制，从而可以避免复杂的驱动电路结构的设计问题，使得成本大大降低，操作简单，适合大规模的推广。其中第一发射光经激发转换为第二转换光时，可以根据需要调整经过转换的第一发射光的比例，例如可以为至少5％光强度的第一发射光转换为第二转换光，或者至少10％光强度的第一发射光转换为第二转换光，或者至少15％光强度的第一发射光转换为第二转换光等等。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；所述第二转换光经过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；所述第二转换光包括：
峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；
峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；
所述第二转换光经过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
所述第二转换光包括：峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。
根据本发明的实施例，以上所提供的防治害虫的方法还可以进一步包括下列技术特征：
进一步地，至少10％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；通过调整第一发射光转换为第二转换光的光强度，调整害虫的防治效果。
进一步地，至少20％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；通过调整第一发射光转换为第二转换光的光强度，调整害虫的防治效果。
进一步地，20％～80％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；通过调整第一发射光转换为第二转换光的光强度，调整害虫的防治效果。
进一步地，20％～60％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光。通过调整第一发射光转换为第二转换光的光强度，调整害虫的防治效果。
进一步地，所述第一发射光包括峰值波长在330纳米到400纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的发射光。第一发射光也表现为窄波，害虫防治的专一性强，可以进一步提高害虫防治的效果。
可以通过固体发光元件获得所述第一发射光。可用的固体发光元件可以为任何半导体发光元件，例如谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)、边缘发射激光器等。还可以是无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)的有机发光二极管(OLED)。根据本发明的实施例，所述固体发光元件包括选自发光LED、激光LED、有机发光半导体中(OLED)的至少一种。根据本发明的优选实施例，所述固体发光元件优选为LED紫光芯片。可用到的LED紫光芯片可以是待封装的LED、未封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、T封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括一些类型的包装物和/或光学元件(例如，漫射透镜)的LED等，只要能够实现紫光等单色光的发射就可以。采用半导体发光器件，例如LED紫光芯片，其波长单一，能够解决传统光源光谱范围广，害虫诱杀针对性差的缺点。这些固体发光元件可以通过GaN类半导体材料、ZnO类半导体材料、SiC类半导体材料中的至少一种制成。
进一步地，利用所述第一发射光对窄波荧光体进行激发，以便获得所述第二转换光，所述第二转换光包括窄波绿光，窄波黄光，窄波蓝光和窄波红光中的至少一种。这些窄波荧光体包括但不限于Mn2+激活的γ-AlON荧光体，包括元素Si、Al、O和N的磷光体材料，含有Li作为金属成分的α-型SiAlON荧光体，含有Ca作为金属成分的的α-型SiAlON(Ca-α-SiAlON:Eu)荧光体，Eu或Ce激活的氮化硅荧光体，IIA/IIB族硒硫化物的磷光体材料，包括元素In和Al的GaN类材料，Mn4+掺杂的氟化物或氟氧化物荧光体，以及量子点。可用的量子点包括但不限于硅类纳米晶体、ⅡB-VIA族化合物半导体纳米晶体、ⅢA-VA族化合物半导体纳米晶体、VA-VIA族化合物纳米晶体。
进一步地，所述防治害虫的方法进一步包括：对所述光照处理的光照强度、光照时间以及发光频率的至少之一，以便控制害虫的防治效果。
进一步地，所述防治害虫的方法进一步包括：所述光照强度为以距离光照装置1米处位置计，光照强度在0.5lux(勒克斯)以上。根据本发明的具体实施例，以距离光照装置1米处位置计，光照强度可以在1～1000lux范围内；
所述光照时间为在日落与日出期间的预定时间段进行照射，优选所述预定时间为0.5～8小时，例如为1～6小时等；
所述发光频率为0.2HZ～150HZ。所提到的发光频率作本领域通常理解，即一个脉冲周期，单位时间内光源完成周期性变化(点亮和熄灭)的次数。发光频率可以根据使用场景的不同进行调整，例如可以为0.2～100HZ，10～80HZ，20～80HZ等等。
进一步地，所述防治害虫的方法的使用场景不做特殊限制，只要是有需要的害虫防治场所，而且存在对蓝光及其转换光敏感的害虫，均可以用上述方法进行害虫的防治和控制。可用的场所包括但不限于田间、温室、植物工厂、禽舍、建筑物内等。
进一步地，上述所提供的防治害虫的方法可以适用于任何对蓝光或其转换光敏感的害虫，包括但不限于尺蠖蛾科、花蝽科、盲蝽科、长蠹科、蓟马科、蛟蝶科、蚱总科、蜚蠊科、灯蛾科、木蛾科、尺蛾科、天牛科、螟蛾科、夜蛾科、叶蝉科、蛀果蛾科、粉蝶科、木虱科、扁谷盗科、果蝇科、枯叶蛾科、毒蛾科、金龟子科、拟步甲科害虫。
本发明所取得的有益效果为：本发明所提供的防治害虫的方法，其对于害虫的针对性强，在同样能耗情况下的光强度下较其他光源更强，灯光的覆盖面积更大，控害范围更广，大大提高了靶标害虫的诱集率，降低了对天敌和中性昆虫的潜在伤害。而且杀虫所用到的光的一部分是通过第一发射光转换而来的，通过单一光源即可以同时实现多个光谱的效果，例如双光谱或者三光谱等，所获得的光的均一性以及一致性好，而且克服了现有技术中通过多种单原色光源半导体材料组合(例如紫光半导体和绿光半导体组合来同时发出紫光和绿光)制作所需要的复杂的驱动电路结构的问题，大大降低了成本，从而适合于大规模推广。总之，应用本发明所提供的防治害虫的方法用于害虫的防治，能够延缓害虫抗性的产生及抗性水平的发展；而且不杀伤天敌及非目标昆虫，保护生物多样性和自然生态平衡，可以广泛应用于农业，工业等多个领域。
具体实施方式
在本发明的一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；其中，所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；所述第二转换光通过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；所述第二转换光包括峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光。
在本发明的另一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；其中，所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；所述第二转换光通过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；所述第二转换光包括峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光。
在本发明的又一个方面，本发明提供了一种防治害虫的方法，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；其中，所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；所述第二转换光通过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；所述第二转换光包括峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光。
根据本发明的实施例，以上所提供的防治害虫的方法，其中第二转换光进一步包括：峰值波长在610纳米到660纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。由此，在上述紫光分别和绿光，蓝光和黄光转换光组合的基础上，第二转换光中还进一步含有红光，可以同时实现对于红光敏感的害虫的防治。
本文中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个灯，除非另有明确具体的限定。
本文中，所提到的“害虫发生场所”即包括实际存在害虫的场所，也包括可能存在害虫的场所；只要是有害虫防控需求的场所均可以使用本发明的方法进行害虫防治。
本文中，术语“光强度”用于指示光的强弱和物体表面积被照明程度的量。可以用本领域常用的计算方式去表示，例如可以用单位面积上所接收的光的光通量(勒克斯)去计算。也可以用其他方式计算。
本文中，所提到的峰值波长做本领域通常意义上理解，是指光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。其中第一发射光可以通过外接电源的固态发光元件发出，其含有峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光(该发射光即为本领域常说的紫光的波长)。第二转换光通过第一发射光激发获得，为了描述上的简便，所以直接称为第二转换光，用来表示该光经第一发射光转换而来。其中峰值波长在500纳米到570纳米之间的转换光，也即本领域常说的绿光的波长；峰值波长在560纳米到590纳米之间的转换光，也即本领域常说的黄光的波长；峰值波长在610纳米到660纳米之间的转换光，也即本领域常说的红光的波长。峰值波长在400纳米到490纳米之间的转换光，也即本领域常说的蓝光的波长。这也就是说，通过转换体所获得的转换光可以是蓝光、绿光、黄光或者红光中的任意一种即可，这些光波能够有效的杀死或者控制害虫，从而提高害虫防控的效果。当然，以上所列出的各峰值波长为蓝光、绿光、黄光或者红光以及紫光的典型波长，实际应用时，对于这些光的峰值波长并不需要遵守上述严格的限定。例如，峰值波长为410纳米的紫光也可以作为第一发射光，当然，第一发射光的峰值波长还可以进一步缩小，例如可以为300纳米～310纳米的紫外光也可以。只要符合本领域对于红光，蓝光，紫光和绿光的定义即可。根据本发明的实施例，第一发射光含有峰值波长在330到400纳米之间，半峰全宽不超过50纳米，优选不超过40纳米，更优选不超过30纳米的发射光。能够发射该第一发射光的固态发光元件可以是半导体发光元件。根据本发明的实施例，可用的半导体发光元件为能够放出上述发射光的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，其中优选为GaN、AlGaN、GaInN、AlInGaN等GaN系半导体构成发光结构的GaN系的LED、LD。在GaN系LED中，具有由含有In的GaN系半导体构成的发光部的GaN系LED、尤其是在发光部具有含有InGaN层的量子阱结构的GaN系LED表现出非常强的发光强度，其具有优异的性能。根据本发明的实施例，可以经由紫色LED芯片获得该第一发射光。例如一些市售的峰值波长在365纳米的紫色LED芯片可以发射符合要求的第一发射光。
本文中，所提到的LED即发光二极管，是常用的发光器件，可以高效地将电能转换为光能。发光二极管由PN结组成，PN结具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，能够在PN结附近产生自发辐射的荧光。通过对LED中有机发光层的半导体材料的选择，能够使得LED发出特定颜色的光。例如发黄光的二极管(在本文中也成为黄光LED或者黄光LED芯片)、发绿光的二极管(在本文中也称为绿光LED或者绿光LED芯片)、发蓝光的二极管(在本文中也成为蓝光LED或者蓝光LED芯片)等等。用作LED芯片的衬底材料可以是蓝宝石衬底，硅衬底，或者碳化硅。不同衬底材料的品质和特性不一样，在生产和应用过程中，可以根据需要选择合适的衬底材料。蓝宝石衬底的生产技术成熟、质量好，而且蓝宝石稳定性很好，不受温度的限制；且蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。硅衬底能够使得LED芯片内部电流横向和纵向流动，从而增大了LED的发光面积，提高了LED的出光效率。而且由于硅是热的良导体，所以器件的导热性能得到明显改善，延长了器件寿命。碳化硅衬底也具有提高的出光效率。除此之外，GaAS、AlN、ZnO等材料也可以作为衬底。
在将第一发射光转换为第二转换光时，可以根据需要调整所转换的光强度。根据本发明的实施例，可以将至少10％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光，例如可以将至少15％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光，将至少20％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光；将至少25％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光；将至少30％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光；将至少35％光强度的所述第一发射光转换为所述第二转换光；将至少40％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少45％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少50％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少55％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少60％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少65％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少70％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少75％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光；将至少80％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光。该光强度的大小可以通过调节转换体材料的多少来进行调节。
根据本发明的实施例，所述第二转换光为：峰值波长在500纳米到560纳米之间，半高全宽不超过30纳米的转换光，例如半高全宽为15纳米到20纳米的转换光。根据本发明的实施例，所述第二转换光为峰值波长在570纳米到590纳米之间，半高全宽不超过30纳米的转换光，例如半高全宽为15纳米到20纳米的转换光。根据本发明的实施例，所述第二转换光为峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过30纳米，例如半高全宽为15纳米到20纳米的转换光。根据本发明的实施例，所述第二转换光还可以进一步含有峰值波长在610纳米到650纳米之间，半高全宽为20纳米到30纳米的转换光。
第一发射光可以通过对转换体激发，获得第二转换光。根据本发明的实施例，转换体可以为任意窄波荧光体。本文中，所提到的窄波荧光体，是指能够吸收能量，并将所吸收的能量以窄波的形式发出的物质，本文中所提到的窄波是指半高全宽不超过40纳米，例如不超过35纳米，不超过30纳米的光。经过吸收能量，所发出的窄波的波长在绿光波段的材料称为窄波绿光荧光体；经过吸收能量，所发出的窄波的波长在黄光波段的材料称为窄波黄光荧光体；经过吸收能量，所发出的窄波的波长在蓝光波段的材料称为窄波蓝光荧光体；经过吸收能量，所发出的窄波的波长在红光波段的材料称为窄波红光荧光体。根据本发明的实施例，窄波荧光体可以为一些磷光体材料。例如，可以通过一种Mn2+激活的γ-AlON荧光体，获得峰值波长约为515nm至530nm之间，半高全宽约为33纳米～40纳米的转换光。
根据本发明的实施例，可以以波长为440～480nm的发射光作为激发源激发磷光体材料，来获得绿光转换光。根据本发明的实施例，这些能够被激发获得绿光发射光的磷光体材料包括元素Si、Al、O、以及N等，形成如β硅铝氧氮聚合材料。在本发明的一些实施例中，能够获得绿光的磷光体材料的通式为(M)(A)2S4:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr和Ba中的至少之一，A是Ga、Al、In、Y中的至少之一；通过该磷光体材料所获得的转换光的峰值波长在535nm～537nm之间，半高全宽介于35nm～45nm。根据本发明的实施例，磷光体材料为β-SiAlON:Eu，通过对该磷光体激发，所获得的转换光的峰值波长约为540纳米，半高全宽约为35纳米。
根据本发明的实施例，能够通过激发获得黄光的荧光体包括但不限于含有Li作为金属成分的α-型SiAlON荧光体、含有Ca作为金属成分的的α-型SiAlON(Ca-α-SiAlON:Eu)荧光体、Eu或Ce激活的氮化硅荧光体。这些荧光体能够被第一发射光所激发，获得峰值波长在570nm～590nm波段内的光。
根据本发明的实施例，能够通过激发获得红光的荧光体可以为Mn4+活化氟化物络合物荧光体KSF、KSNAF、以及KSF与KSNAF。由此可以获得峰值波长在600nm～660nm、红色发光峰的半高全宽在20nm以下的窄频带红色光，例如，所获得的窄频带红光约为631nm或者632nm。
根据本发明的实施例，能够通过激发获得红光的荧光体，可以通式(La1-x-y,Eux,Lny)2O2S表示，其中，x及y分别代表满足0.02≤x≤0.50及0≤y≤0.50的数，Ln代表Y、Gd、Lu、Sc、Sm及Er中的至少1种3价稀土元素。由此获得峰值波长在600nm～660nm、半高全宽在20nm以下的窄频带红光。
根据本发明的实施例，能够被激发获得红光的荧光体为锰活化的深红色荧光体，其通式为(k-x)MgO·xAF2·GeO2:yMn4+，其中式中，k为2.8～5的实数，x为0.1～0.7的实数，y为0.005～0.015的实数，A为选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)中的至少一种或者它们的任意混合物。由此可以获得峰值波长在600nm-670nm、半峰全宽为20nm以下的窄频带红光。
根据本发明的实施例，能够激发获得红光的磷光体材料可以为IIA/IIB族硒硫化物的磷光体材料。根据本发明的实施例，基于IIA/IIB族硒硫化物的磷光体材料的通式可以表示为MSe1-xSx:Eu，其中M是Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的至少之一，并且0<x<1.0。例如利用通式为CaSe1-xSx:Eu(CSS)的磷光体材料，可以经激发获得峰值波长在624nm～635nm之间，半峰全宽为20nm的窄带红光。
根据本发明的实施例，可用的窄波红光荧光体为(Ca,Sr)S:Eu系的荧光体，其在620nm至640nm范围内具有发光峰值，且半高全宽为20nm至60nm范围内。
根据本发明的实施例，可用的窄波红光荧光体的通式为Sr1-aMg3SiN4:Eua的氮化物，其中，a满足0＜a＜0.05，420nm至470nm，发射峰值波长在610nm至625nm的范围，光谱的半峰全宽小于或等于55nm。
根据本发明的实施例，可用的窄波蓝光荧光体可以为由下式表示的氮化物半导体材料：IniGajAlkN，其中i≥0，j≥0，k≥0，并且i+j+k＝1。例如，k值可以为0，i在约0.1至约0.4范围内，峰值波长在约400nm至约460nm范围内，且半高全宽为约10nm至约20nm。
当然，除了上述所提到的材料之外，量子点作为一种纳米级别半导体材料，可以用于发出特定频率或者特定波长的光，通过调节这种半导体材料的尺寸，可以控制所发出的光的颜色。例如通过控制量子点的尺寸，以及量子点材料的类型，可以用于发射窄波红光，窄波蓝光，窄波黄光，窄波绿光等等。可用的量子点包含但不限于硅类纳米晶体、ⅡB-VIA族化合物半导体纳米晶体、ⅢA-VA族化合物半导体纳米晶体、VA-VIA族化合物纳米晶体和这些纳米晶体的混合物。通过调节量子点荧光体的粒径或物质组成，能够调节量子点荧光体的能带隙，得到各种波长的荧光。通过激发获得绿光的量子点通常具有1～20nm的平均粒径。
根据本发明的实施例，所述ⅡB-VIA族化合物半导体纳米晶体包括但不限于CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe和ZnSTe等。可以是这些材料中的一种或者多种。
根据本发明的实施例，所述ⅢA-VA族化合物半导体纳米晶体包括但不限于GaN、GaP,GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs和InAlPAs等。可以是这些材料中的一种或者多种。
根据本发明的实施例，所述VA-VIA族化合物半导体纳米晶体包含SbTe。根据本发明的实施例，可以为InP/ZnS绿光量子点。
在本发明的又一个方面，本发明还提供了一种害虫防控光源器件，所述害虫防控光源器件包括：第一发光元件，所述第一发光元件发射第一发射光，所述第一发射光包括峰值波长在310到400纳米之间的发射光；第二发光元件，所述第二发光元件含有转换体，所述第二发光元件通过所述转换体将至少5％光强度的所述第一发射光转换为第二转换光，所述第二转换光波长长于所述第一发射光波长；所述第二转换光包括选自下列中的至少一种：峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。根据本发明的实施例，所述第二发射光还可选择性地包括：峰值波长在610纳米到660纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。
在本发明的一些实施例中，所述第一发光元件包括选自半导体发光元件、有机电致发光元件中的至少一种。作为发光光源的第一发光元件可以是半导体激光灯半导体发光元件，或者是其他固体发光元件，例如有机电致发光元件。所述第一发光元件优选为任何半导体发光器件，例如谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)、边缘发射激光器等。还可以是无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)的有机发光二极管。在本发明的一些实施例中，所述第一发光元件包括选自发光LED、激光LED、有机发光半导体中的至少一种。在本发明的一些实施例中，所述第一发光元件为半导体发光二极管，优选地，所述半导体发光二极管为LED紫光芯片。可用到的LED紫光芯片可以是代封装的LED、未封装的LED、表面安装LED、板上芯片LED、T封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括一些类型的包装物和/或光学元件(例如，漫射透镜)的LED等，只要能够实现紫光等单色光的发射就可以。采用半导体发光器件，例如LED紫光芯片，其波长单一，能够解决传统光源光谱范围广，害虫针对性差的缺点。
根据本发明的实施例，所述第一发光元件包括电激活元件，所述电激活元件可以使用本领域常用的半导体材料制成。可用的半导体材料包括但不限于GaN类半导体、ZnO类半导体、SiC类半导体等。这些半导体材料可以固定在炮弹型封装件、SMD型封装件等封装件中，也可以如板上芯片(Chip On Board)型发光装置的情况那样直接固定于电路基板上。据本发明的优选实施例，采用GaN类半导体(例如AlGaN材料，即含有Al和In的GaN类半导体材料)可以发射峰值波长在330～400纳米之间的光波，同时可以调整Al和In的含量或者比例，使得光波的峰值波长进行相应的调整，例如所发射的光波峰值波长可以为370～395纳米，360～370纳米，或者335～360纳米等等。在本发明的一些实施例中，所述害虫防控光源器件进一步包括基板，所述第一发光元件设置在所述基板上，所述第二发光元件设置在所述第一发光元件的至少部分侧面和/或至少部分表面上。
根据本发明的实施例，所述害虫防控光源器件包括：基板，所述基板表面设置有所述第一发光元件，所述第二发光元件设置在所述第一发光元件表面；所述第二发光元件包括第一波长转换层和第二波长转换层，所述第一波长转换层和所述第二波长转换层沿所述第一发光元件表面交替，且以均等的距离间隔设置；其中所述第一波长转换层中含有第一树脂和所述第一转换体，所述第二波长转换层含有第二树脂和第二转换体。
本发明还提供了一种防治害虫的装置，所述装置除了包括上述提到的害虫防控光源器件；还包括控制器，所述控制器通过控制电路对所述害虫防控光源器件的光照强度、光照时间以及发光频率的至少之一进行控制。利用控制器可以实现装置对于光照强度、光照时间和/或发光频率的控制。例如，控制器可以接受来自于操作者或者使用者的指示(例如，可以经由遥控器等的对控制器发出控制信号)，利用控制器实现对所述害虫防控光源器件的点灯、灭灯、调光(具体可以表现为亮度的调整)、以及调色(发光色(色温)的调整)等工作进行控制。控制器可以通过本领域常用的方式与害虫防控光源器件连接。所述控制器可集成在所述防治害虫的装置中；或可与所述防治害虫的装置分开，像桥接器或智能电话；或可部分地集成在所述防治害虫的装置中，而剩余部分与所述照明装置分开。
根据本发明的实施例，所述控制器还可以根据需要包含光控电路或者走时电路。通过光控电路，可以控制白天灯光不亮，而当夜晚黯淡无光时，电路自动通电，使得灯光亮起。另外，通过走时电路可以精准控制光照的时间。
根据本发明的实施例，所述控制器经由有线通信或者无线通信接收外部控制命令，并响应于所述外部控制命令，实现所述控制。可以采用本领域常用的有线通信方式，例如金属导线，光纤等有形媒质传送信息的方式。还可以采用本领域常用的无线通信方式，例如WIFI，ZigBee，蓝牙等等。在本发明的一些实施例中，所述控制器经电连接线与所述害虫防控光源器件进行输出连接，所述控制器经由电连接线与外接电源进行输入连接。
根据本发明的实施例，所述控制器可以采用用户终端的形式，例如便携式用户终端，像智能电话、平板电脑、膝上型电脑或者智能手表；也可以是静态用户终端，像台式计算机或者无线墙壁面板。
当然，所提供的害虫防控装置除了上述各器件或者元件之外，还可以根据需要设置一些辅助性的元件或者器件，例如，散热元件以及控制开关，保护罩等。控制开关可以为遥控器。遥控器可以与控制器等通过Wifi或者其他常用连接方式进行连接，从而方便操作。所述与其他装置的通信可以通过红外线、RF、可见光通信、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee或有线连接进行。
保护罩可以设置为透明玻璃。利用定时器可以设置装置或者器件的光照时间，例如可以设计为以0.5～16小时的累计辐射照度时间进行照射，例如2～14小时的累计辐射照度时间，4～12小时的累计辐射照度时间，4～10小时的累计辐射照度时间，4～8小时的累计辐射照度时间等等。
本发明所提供的害虫防控光源器件或者害虫防控装置可以适用于多种电源。电源的情况可以根据实际情况进行调整。
所提供的害虫防控光源器件或者害虫防控装置可以用在害虫的防治领域，例如可以用于多种应用场景的害虫的防治，例如可以用于大田、设施温室、动物养殖等多个应用场景的害虫的防治。例如利用紫光芯片同时激发绿色荧光体以及黄色荧光体，可以用来防治尺蠖蛾科、花蝽科、盲蝽科、长蠹科、蓟马科害虫。利用紫光芯片激发绿色荧光体，可以用来防治蛟蝶科、蚱总科、蜚蠊科害虫。紫光芯片本身可以用来防治灯蛾科(美国白蛾)、木蛾科、尺蛾科、天牛科害虫。利用紫光芯片同时激发蓝色荧光体和黄色荧光体，可以用来防治螟蛾科、夜蛾科、叶蝉科害虫。利用紫光芯片同时激发蓝色荧光体、绿色荧光体和黄色荧光体，可以用来防治夜蛾科、蛀果蛾科、粉蝶科、木虱科、扁谷盗科和果蝇科害虫。利用紫光芯片激发蓝色荧光体，可以用来防治夜蛾科、枯叶蛾科、毒蛾科、金龟子科和拟步甲科害虫。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是，所描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。未做特殊说明的，做本领域通常理解。
实施例1
实施例1利用一种害虫防控光源器件进行害虫防控，其以紫光作为第一发射光，通过在害虫防控光源器件中设置窄波绿光荧光体材料，并经过调整，使得大约15％光强度的第一发射光经窄波绿光荧光体材料转换为第二转换光。该器件与控制器连接，实现对于器件的光照强度、光照时间以及发光频率进行控制。然后将该装置至于多块相同条件的大田中进行害虫防治。每隔一段时间进行害虫生物测定。
以无害虫防治处理的处理组作为空白对照组，每3天统计收集的害虫。结果表明，采用本发明提供的以紫光作为第一发射光和窄波绿光荧光体转换的第二转换光进行害虫防治，能够使得诱杀的害虫增加一倍以上，经防治后，益害比(益虫和害虫的比例)达到1：9以上，害虫均得到有效防治。
另外，以LED紫光芯片和LED绿光芯片组合应用作为对比实验，用作害虫防治。实验表明，在组合应用LED紫光芯片和LED绿光芯片时，需要大量复杂的控制电路进行调节。而且虽然其害虫结果与本发明所提供的以紫光作为第一发射光和窄波绿光荧光体转换的第二转换光相比，并没有明显差异，但是成本大大提高。这主要是因为一方面，采用LED芯片获得相应的窄波波长，其成本要高于采用窄波绿光荧光体材料来获得相应的窄波波长；另一方面，绿光LED有源区的In组分很高，会导致更高的缺陷密度和更大的极化电场，因此其内量子效率还不到蓝光LED的一半，所以绿光LED芯片其本身的成本很高，发光效率也不高。
实施例2
实施例2利用一种害虫防控光源器件对害虫进行防治，其以紫光作为第一发射光，通过在害虫防控光源器件中设置窄波黄光荧光体材料，并经过调整，使得大约45％光强度的第一发射光经窄波黄光荧光体材料转换为第二转换光。该器件与控制器连接，实现对于器件的光照强度、光照时间以及发光频率进行控制。然后将该装置至于多块相同条件的大田中进行害虫防治。每隔一段时间进行害虫生物测定。
以无害虫防治处理的处理组作为空白对照组，每3天统计收集的害虫。结果表明，采用本发明所提供的方法，以紫光作为第一发射光，同时以窄波黄光荧光体转换的第二转换光进行害虫防治，位于580-590nm的黄色光波段最好。间歇光照的频次，黑暗的时间不能超过0.5秒，光照时间必须超过1.5秒，可以有效地保持棉铃虫的明适应状态，从而在棉铃虫种群的控制中发挥防治潜力，能够使得95％以上的害虫均得到有效防治。
同时研究不同处理对于棉铃虫成虫交尾产卵的影响。结果表明，在初始产卵阶段，采用紫光作为第一发射光和589nm左右的黄光转换光持续照射，棉铃虫无效卵率高于正常黑暗处理组；在产卵中期，采用紫光作为第一发射光和589nm左右的黄光转换光持续照射，无效卵比例显著高于正常黑暗处理。紫光和黄光照射可以显著阻碍棉铃虫的交尾，使得产卵率(孵化率)降低60％以上。
另外，以LED紫光芯片和LED黄光芯片组合应用作为对比实验，用作害虫防治。实验表明，在组合应用LED紫光芯片和LED黄光芯片时，需要大量复杂的控制电路进行调节。而且虽然其结果与本发明所提供的含有LED紫光芯片和窄波黄光荧光体的装置相比，并没有明显差异，但是成本大大提高。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种防治害虫的方法，其特征在于，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；
其中，所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；
所述第二转换光通过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
所述第二转换光包括选自下列中的至少一种：
峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；
峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；
峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光；
峰值波长在610纳米到660纳米之间，半高全宽不超过40纳米，优选不超过30纳米的转换光。
2.一种防治害虫的方法，其特征在于，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；
所述第二转换光经过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二发射光；
所述第二转换光包括：
峰值波长在500纳米到570纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光；和
峰值波长在560纳米到590纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。
3.一种防治害虫的方法，其特征在于，包括采用第一发射光和第二转换光对害虫发生场所进行光照处理；所述第一发射光包括峰值波长在310纳米到400纳米之间的发射光；
所述第二转换光经过所述第一发射光激发获得，其中至少5％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
所述第二转换光包括：峰值波长在400纳米到490纳米之间，半高全宽不超过40纳米的转换光。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的防治害虫的方法，其特征在于，至少10％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
任选地，至少20％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
优选地，20％～80％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光；
任选地，20％～60％光强度的所述第一发射光经激发转换为所述第二转换光。
5.根据权利要求1所述的防治害虫的方法，其特征在于，所述第一发射光包括峰值波长在330纳米到400纳米之间，半高全宽不超过40纳米的发射光；
任选地，利用固体发光元件获得所述第一发射光，所述固体发光元件包括选自发光LED、激光LED、有机发光半导体中的至少一种；
任选地，所述固体发光元件由包括选自GaN类半导体材料、ZnO类半导体材料、SiC类半导体材料中的至少一种制成。
6.根据权利要求5所述的防治害虫的方法，其特征在于，利用所述第一发射光对窄波荧光体进行激发，以便获得所述第二转换光，所述第二转换光包括窄波绿光，窄波黄光，窄波蓝光和窄波红光中的至少一种；
任选地，所述窄波荧光体包括选自下列中的至少一种：
Mn2+激活的γ-AlON荧光体，包括元素Si、Al、O和N的磷光体材料，含有Li作为金属成分的α-型SiAlON荧光体，含有Ca作为金属成分的的α-型SiAlON荧光体、Eu或Ce激活的氮化硅荧光体，IIA/IIB族硒硫化物的磷光体材料，包括元素In和Al的GaN类材料，Mn4+掺杂的氟化物或氟氧化物荧光体和量子点；
任选地，所述量子点包括选自硅类纳米晶体、ⅡB-VIA族化合物半导体纳米晶体、ⅢA-VA族化合物半导体纳米晶体、VA-VIA族化合物纳米晶体中的至少一种。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的防治害虫的方法，其特征在于，进一步包括：
对所述光照处理的光照强度、光照时间以及发光频率的至少之一进行调整。
8.根据权利要求7所述的防治害虫的方法，其特征在于，
所述光照强度以距离光照装置1米处位置计，光照强度在0.5lux以上；
所述光照时间为在日落与日出期间的预定时间段进行照射，优选所述预定时间段为0.5～8小时；
所述发光频率为0.2Hz～150Hz。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的防治害虫的方法，其特征在于，所述防治害虫的方法用于下列害虫的防治：
田间、温室、植物工厂、禽舍、建筑物内。
10.根据权利要求9所述的防治害虫的方法，其特征在于，所述害虫包括选自下列害虫中的至少一种：
尺蠖蛾科、花蝽科、盲蝽科、长蠹科、蓟马科、蛟蝶科、蚱总科、蜚蠊科、灯蛾科、木蛾科、尺蛾科、天牛科、螟蛾科、夜蛾科、叶蝉科、蛀果蛾科、粉蝶科、木虱科、扁谷盗科、果蝇科、枯叶蛾科、毒蛾科、金龟子科、拟步甲科。
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