CN204518950U - 一种可调节光波长的太阳能led杀虫灯 - Google Patents
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Abstract
一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，包括有太阳能电池板、基板、LED和光源控制电路，太阳能电池板有两块，分别安装在基板顶部，LED均安装在长条式基板外侧，呈矩阵式等间距均匀排列；底座面板上有电源开关、数码管显示面板和控制按键，内置蓄电池、充放电控制器和光源控制电路；所述光源控制电路内设有存储多种诱杀趋光性害虫的光色变化和频闪曲线参数的存储单元，可使LED发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长。本实用新型结构简单，体积小巧，绿色环保，可以广泛应用于田间地头，而避免远距离牵拉输电导线，节约成本；同时可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捕杀不同害虫的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及诱灭害虫的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯具，属于电光源领域，尤其是涉及一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯。
背景技术
本申请人在先申请的201220520058.5“三色频闪LED杀虫灯”专利，采用黄蓝紫外三色集成LED作为光源，保证黄蓝紫外三色光在LED灯珠内部即均匀照射，可更广泛地引诱害虫，同时由于本LED杀虫灯使用同一种规格的LED，空间排列和接线方式得以简化，空间利用率得到提高。但该LED杀虫灯采用有线供电方式，在田间地头需远距离牵拉输电导线，成本较高，极为不便；同时该杀虫灯所使用的光波长是特定的，不能根据不同的害虫不同季节进行光波长调节。而研究发现各种趋光性害虫它们所具有的视敏曲线特征是不一样的。同一块蔬菜地里，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，据研究发现，由于气候等的原因，即使是同一种作物，它在各个季节的害虫也是不尽相同的，如苹果树，4月下旬至5月上旬是苹果蚜虫盛发时期，而5月下旬至6月上旬是苹果球坚蚧的一代若虫发生期和孵化盛期。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，能够根据菜地得虫情况，发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长。
太阳能是一种清洁的绿色能源，LED也是一种环保、节能、高效的固态电光源。将LED技术和太阳能技术相结合在一起,开发太阳能LED杀虫灯是最佳的节能、环保组合，是新一代能源和新一代光源的完美结合。
因此，有必要提供一种可调节光波长的太阳能LED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。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯。
解决上述技术问题采用的技术方案是：
本可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，包括灭虫和诱虫两大部分；诱虫部分有太阳能电池板、基板、LED和光源控制电路；所述太阳能电池板有两块，分别安装在基板顶部，所述LED均安装在长条式基板外侧，呈矩阵式等间距均匀排列，各相邻LED的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm；如此一块或三至四块基板安装在底座上，底座面板上有电源开关、数码管显示面板和控制按键，内置蓄电池、充放电控制器和光源控制电路；所述光源控制电路包括一微处理器和与微处理器连接的降压稳压单元、时钟单元、串口通信单元和DMX(Digital Multiplex，多路数据传输)512解码驱动单元，微处理器内设有存储多种诱杀趋光性害虫的光色变化和频闪曲线调节参数的存储单元E2PROM，可使LED发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长，实现用同一种灯却可以达到捕杀不同害虫的目的。
所述供电过程包括以下步骤：太阳能电池板将太阳能转换成直流电，在充放电控制器调节下给蓄电池充电，蓄电池再通过充放电控制器输出直流电，一路给LED供电，另一路经降压稳压单元后给光源控制电路供电。
所述的微处理器采用增强型51单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，通过I/O口线控制DMX512解码驱动单元来驱动LED，通过DMX512通讯协议实现对LED颜色、亮度和闪烁频率的无极调节。
所述的降压稳压单元采用电源管理芯片LM2596，存储单元采用E2PROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)芯片AT24C16，串口通信单元采用MAX232芯片，时钟单元采用DS1302芯片，DMX512解码驱动单元采用TM1803芯片。
所述的LED为超高亮RGB三基色LED，其中红色光谱峰值624nm，绿色光谱峰值517nm，蓝色光谱峰值468nm。
所述的基板可以是围成圆筒形的一块或围成三角形或Y形的三块或围成四边形的四块。
所述的灭虫部分有两种方式：一种是在LED灯周围设置高压电网，采用自制的电子式高频高压发生器，从配套电路取电向由细铜丝编织而成的电网供应脉冲高压电；另一种是在LED灯的正下方放置装有杀虫液的器皿。
所述的控制按键有主要害虫选择按键、放置地点选择按键和定时时间设置按键。
本实用新型的有益效果是：结构简单，体积小巧，绿色环保，可以广泛应用于田间地头，而避免远距离牵拉输电导线，节约成本；LED杀虫灯的颜色、亮度和闪烁频率可实现无极调节，色温变化可达1600万色；在同一盏LED杀虫灯上可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捕杀不同害虫的目的，减少捕杀盲点，适应面广，使杀虫灯实现其原本能够产生的最大效益。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型电路原理框图。
图3为本实用新型降压稳压单元电路原理图。
图4为本实用新型串口通信单元电路原理图。
图5为本实用新型时钟单元电路原理图。
图6为本实用新型DMX512解码驱动单元电路原理图。
图7为本实用新型微处理器电路原理图。
具体实施方式
本实用新型下面结合实施例并参照附图作进一步详述：参见图1和图2，本实施例包括包括灭虫和诱虫两大部分，诱虫部分有太阳能电池板1、基板2、LED3和光源控制电路5；所述太阳能电池板1有两块，分别安装在基板2顶部，所述LED3均安装在长条式基板2外侧，呈矩阵式等间距均匀排列，各相邻LED3的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm；如此一块或三至四块基板2安装在底座4上，底座4面板上有电源开关7、数码管显示面板8和控制按键9，内置蓄电池6、充放电控制器和光源控制电路5；所述光源控制电路5包括一微处理器和与微处理器连接的降压稳压单元、时钟单元、串口通信单元和DMX512解码驱动单元，微处理器内设有存储多种诱杀趋光性害虫的光色变化和频闪曲线调节参数的存储单元E2PROM，可使LED3发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长，实现用同一种灯却可以达到捕杀不同害虫的目的。
本实施例中，太阳能电池板1为长50cm，宽为30cm的长方形单晶硅太阳能电池板，功率为20W，蓄电池为12V、24Ah密封免维护铅酸电池。所述供电过程包括以下步骤：太阳能电池板1将太阳能转换成直流电，在充放电控制器调节下给蓄电池6充电，蓄电池6再通过充放电控制器输出直流电，一路给LED3供电，另一路经降压稳压单元后给光源控制电路5供电。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，充放电控制器关闭整个系统。
本实施例的灭虫部分是在LED3周围设置高压电网，采用自制的电子式高频高压发生器，从配套电路取电向由细铜丝编织而成的电网供应脉冲高压电。
所述LED3为超高亮RGB三基色LED，安装在长条式基板2外侧，在本实施例中，RGB三基色LED的红色光谱峰值624nm，绿色光谱峰值517nm，篮色光谱峰值468nm，单个芯片在50mA电流驱动下工作，红光的光通量＞3.81m，绿光的光通量＞81m，蓝光的光通量＞2.71m。在控制按键9控制下，可调光调色LED光源总光通量范围是1500～9000Lm。该可调光调色LED光源，可根据三基色原理得到想要颜色的光色效果和光通量。
三基色LED的原理是利用红绿蓝(RGB)三种颜色的LED发出的光作为基础，按适当的比例进行配色，从而得到特定所需颜色的光源。根据色彩的三基色合成原理，光的颜色由配色方程F＝x[R]+y[G]+z[B]决定，其中，x[R]、y[G]和z[B]分别代表红绿和蓝三基色LED灯的发光强度由此可见，不同强度比例的三基色光混合后得到不同的颜色，典型的八种颜色的三基色配比如表1所示(255代表最大值)。本RGB三基色LED的调制方式采用PWM方式，可实现1600万色颜色的配比，以满足不同条件下的照明需求。
表1 八种颜色的三基色配比
| 红 | 橙 | 黄 | 绿 | 青 | 蓝 | 紫 | 白 | |
| R分量 | 255 | 255 | 255 | 0 | 0 | 0 | 160 | 255 |
| G分量 | 0 | 97 | 255 | 255 | 255 | 0 | 32 | 255 |
| B分量 | 0 | 0 | 0 | 0 | 255 | 255 | 240 | 255 |
参见图3，本降压稳压单元电路将蓄电池输出的DC12V转换为5V为微处理器、时钟单元、串口通信单元和存储单元供电。降压芯片采用了降压型电源管理单片集成电路LM2596，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V等，本电路中采用了固定输出5V型号。
参见图4，串口通信单元由MAX232芯片与计算机串口进行相互通信，MAX232芯片中的TXD与RXD分别与STC12C5A60S2芯片的RXD和TXD引脚相连，而MAX232芯片中的T2OUT与DB9接口中的2脚相连，R2IN与DB9接口中的3脚相连，DB9的5脚接地。计算机通过串口通信电路将相关程序和参数下载至单片机STC12C5A60S2的内部存储器E2PROM中，以对LED灯进行控制。
参见图5，定时设置是由时钟单元DS1302芯片以及相关元件完成。为保证DS1302正常工作，需要在引脚VCC2接5V电压，在引脚VCC1接3.3V电压，在引脚X1与X2之间接32.768MHz晶体振荡器Y1；本电路的3.3V为后备电源，采用纽扣电池供电，以保证在断电的时候不会发生时间丢失问题。
参见图7，微处理器采用增强型51单片机实现，选用STC12C5A60S2单片机作为核心处理器。该单片机具有高速、低功耗及超强抗干扰等特点，采用5V电源供电，具有8路10位A/D接口、2路PWM输出口，4个16位定时器，56K Flash存储空间、1280B静态存取内存、1K可编程只读存储器，能够满足数据存储、智能管理、PWM信号输出等工作，为系统的功能实现提供了基础和保障。其中P0口连接DMX512解码驱动芯片；P3.0，P3.1用于单片机与串口连接的数据读写线，完成程序的下载；P2口连接四位七段LED共阳数码管IC6和四只PNP型9012三极管组成，通过控制三极管通断来轮流扫描四位数码管实现动态扫描显示，字型码信息由单片机P2口输出，可显示所选择害虫种类或者放置区域。P1.3和P1.4用I2C总线连接存储模块，存储模块采用美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM产品AT24C16，存储容量为16K，数据断电不丢失，该芯片支持I2C总线数据传送协议。I2C总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接收数据的器件为接收器，存储能力为16K，在不影响使用的情况下减小了设计成本，该存储器内预置了多种诱杀趋光性害虫的光色变化和频闪曲线调节参数。C1和R1构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C1可用10μF/25V电解电容，R1用1K精密电阻。C2、C3和CR1构成单片机振荡电路，提供时间基准，C2和C3可用22pF瓷片电容，CR1可用12MHz晶振。
本光源控制电路5采用DMX512总线协议进行控制。DMX512总线协议是USITT(美国剧场技术协会)在1986年发布的一种舞台灯光控制协议，现已成为国际通用的标准协议，被各种灯光控制系统广泛采用。标准的DMX512总线协议规定特定长度的数据帧，每个数据帧的数据容量为513个字节，其中包含一个字节的起始码。标准的DMX512协议通信的波特率为250kbps。LED行业的飞速发展也为LED控制芯片的设计带来了前所未有的提速，常见的同步DMX512控制芯片有很多，参见图6，本实用新型采用TM1803芯片进行控制。TM1803是三通道LED驱动控制专用电路，内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动等电路。通过外围MCU控制实现该芯片的单独灰度、级联控制实现彩色LED点阵发光控制，采用SOP8的封装形式。TM1803芯片采用级联控制方式，一根控制线上的TM1803芯片的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新，进而实现对显示文件的显示。当LED收到调光数据信号，TM1803芯片根据自身灯具地址，截取三个字节的调光信息，产生三路PWM信号控制恒流驱动模块。一个字节的范围为0-255，每一色LED的灰度为256级别，三基色LED的组合颜色理论上有256*256*256级别灰度，满足灯光的全彩控制需求。
本实用新型在使用时，先接通LED供电电源，然后按下电源开关，利用主要害虫选择按键和放置地点选择按键进行选择，数码管显示面板上显示相关信息。如“0”表示蚜虫，“1”表示飞蛾，“2”表示棉铃虫等，地点选择主要有农田、果园、花园等，设置完毕后，LED杀虫灯按预定光色曲线运行。因害虫对动态光源的引诱比静止光源更强烈，所以本LED杀虫灯采用多色频闪技术，使多色LED轮流地规律性明灭，如以黄光:蓝光:紫外光＝1:1:2，一般以0.5-3秒为宜。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，包括灭虫和诱虫两大部分，其特征在于，诱虫部分有太阳能电池板(1)、基板(2)、LED(3)和光源控制电路(5)，所述太阳能电池板(1)有两块，分别安装在基板(2)顶部，所述LED(3)均安装在长条式基板(2)外侧，呈矩阵式等间距均匀排列，各相邻LED(3)的中心行间距为1.5cm，中心列间距为1.5cm；如此一块或三至四块基板(2)安装在底座(4)上，底座(4)面板上有电源开关(7)、数码管显示面板(8)和控制按键(9)，内置蓄电池(6)、充放电控制器和光源控制电路(5)；所述光源控制电路(5)包括一微处理器和与微处理器连接的降压稳压单元、时钟单元、串口通信单元和DMX512解码驱动单元，微处理器内设有存储多种诱杀趋光性害虫的光色变化和频闪曲线调节参数的存储单元E2PROM，可使LED(3)发出符合对应害虫的视敏曲线最大值的光波长，实现用同一种灯却可以达到捕杀不同害虫的目的。
2.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：供电过程包括以下步骤：太阳能电池板(1)将太阳能转换成直流电，在充放电控制器调节下给蓄电池(6)充电，蓄电池(6)再通过充放电控制器输出直流电，一路给LED(3)供电，另一路经降压稳压单元后给光源控制电路(5)供电。
3.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的微处理器采用增强型51单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，通过I/O口线控制DMX512解码驱动单元来驱动LED(3)，通过DMX512通讯协议实现对LED(3)颜色、亮度和闪烁频率的无极调节。
4.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的降压稳压单元采用电源管理芯片LM2596，存储单元采用E2PROM芯片AT24C16，串口通信单元采用MAX232芯片，时钟单元采用DS1302芯片，DMX512解码驱动单元采用TM1803芯片。
5.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的LED(3)为超高亮RGB三基色LED，其中红色光谱峰值624nm，绿色光谱峰值517nm，蓝色光谱峰值468nm。
6.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的基板(2)可以是围成圆筒形的一块或围成三角形或Y形的三块或围成四边形的四块。
7.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的灭虫部分有两种方式：一种是在LED灯周围设置高压电网，采用自制的电子式高频高压发生器，从配套电路取电向由细铜丝编织而成的电网供应脉冲高压电；另一种是在LED灯的正下方放置装有杀虫液的器皿。
8.根据权利要求1所述的一种可调节光波长的太阳能LED杀虫灯，其特征在于：所述的控制按键(9)有主要害虫选择按键、放置地点选择按键和定时时间设置按键。
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| CN106857455A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-20 | 横店集团得邦照明股份有限公司 | 一种基于混合光谱的led植物生长杀虫灯 |
| CN107047506A (zh) * | 2017-02-15 | 2017-08-18 | 吴平庆 | 一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置 |
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