JP2023508253A - 昆虫捕獲器用ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

昆虫捕獲器における蛍光管の使用に関する問題は、半透明のスリーブ内にそれぞれ配置された、異なる特定の波長でそれぞれが発光する発光ダイオードの複数のセットを使用する交換用ランプを提供することによって解決され、半透明のスリーブは、環境的に安全な光拡散材料でコーティングされた表面を有し、隣接するＬＥＤによって投じられる光がより混合された弱い光の領域によって隔てられた、単一のＬＥＤによって投じられる光で占められた、より強い光の領域を含むパターンを表面上に形成する。

Description

本出願は、Ｓｔｕｄｅｒらにより２０２０年１月３日に出願された「昆虫捕獲器用ＬＥＤランプ」という名称の米国特許出願第１６／７３３２７７号の一部継続出願である。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する記述
該当なし。

Ｉ．発明の分野
本発明は、一般に、光源を昆虫誘引剤として使用する昆虫捕獲器に関する。より具体的には、本発明は、このような捕獲器用の改良された発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ランプに関する。

ＩＩ． 関連技術の検討
過去３０年間にわたって製造された飛翔昆虫捕獲器は、典型的には、１９８９年１０月３１日に付与された米国特許第４８７６８２２号で、Ｊａｍｅｓ Ｗｈｉｔｅによって開示された基本設計要素を組み込んでいる。これらの要素には、ハウジング、バラスト、スタータ、スタータ及びバラストによって動力を供給される紫外線蛍光管、並びに接着ボードが含まれる。蛍光管によって放射される紫外線は、ハウジングの内部へ飛翔昆虫を誘引する。接着ボードに着地する飛翔昆虫は、接着ボードに付着して捕獲される。

この基本設計には、変形例が存在する。多くの捕獲器では、例えば、捕獲器に入る昆虫を殺す感電死用グリッドが、接着ボードの代わりに使用される。他の捕獲器では、蛍光管に加えて（又はその代わりに）、昆虫を誘引する香りが使用される。

蛍光管は、ガラス管の内部で発生する化学反応により光を生成する特定の種類のガス充填式照明器具である。より具体的には、その化学反応には、紫外線を生成するために相互作用するガス及び水銀蒸気が含まれる。一般的な照明では、管の内側は、蛍光体コーティングによって被覆されている。このコーティングは、白い「蛍光灯」の光を放射する。このコーティングは、飛翔昆虫捕獲器で使用される紫外線蛍光管では、低密度で塗布されるか、又は完全に除去される。

１９８９年以降、環境及び害虫駆除の専門家は、蛍光管に関する問題を特定してきた。第１に、蛍光管の内部の水銀及びリン材料は、有害である。管が破損した場合、周囲の環境が水銀で汚染される。破損したガラスに付着した蛍光体は、さらに危険な可能性がある。米国環境保護庁は、これらの危険性を認めて、破損した蛍光管の処分に関連する勧告書を公表した。

蛍光管の廃棄は、破損していない場合でも問題がある。一般的な商業廃棄物及び家庭廃棄物とは別に、特別な廃棄を必要とするさまざまな政府規制が存在する。

蛍光管は、比較的短期間で著しく経年劣化する。昆虫捕獲器に使用されているほとんどの紫外線蛍光管は、飛翔昆虫にとって誘引性がある最適な紫外線を最大８０００時間までしか放射しない。これは、管に連続通電する場合には、一般的にそうであるように、１年未満である。そのため、害虫駆除の専門家及び捕獲器の製造者は、少なくとも１年に一度、管を交換することを推奨する。

接着ボード及び蛍光管は定期的に交換する必要があるが、ハウジング、スタータ及びバラストは、１０年間持ちこたえることができる。

今日、（ａ）長期間にわたって、飛翔昆虫にとって非常に誘引性がある光を生成するのに適応し、（ｂ）ランプの外部の電子部品（例えば、スタータ又はバラスト）を変更又は除去せずに、標準的な飛翔昆虫捕獲器に設置するのに適応し、（ｃ）紫外線蛍光管の使用に関する問題のそれぞれを克服するのに適応しているランプが真に必要とされている。

米国特許第４８７６８２２号

前述の問題は、本発明に従って製造された飛翔昆虫捕獲器ランプによって解決される。このようなランプは、典型的には、半透明のスリーブを含む。スリーブは、フッ素化エチレン・プロピレンでコーティングされた円筒形の基板（表面）を有する。細長い取付けパネルがスリーブの内部に配置される。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、細長い取付けパネル上に取り付けられ、その細長い取付けパネルとともに半透明のスリーブ内に配置される。

最適な昆虫誘引のために、３セットの光ＬＥＤが提供される。第１のセットの各ＬＥＤは、３１５～４００ナノメートルの範囲の波長を有する光を放射するように動作する。第２のセットの各ＬＥＤは、４００～７００ナノメートルの範囲の波長を有する光、すなわち、２７００～６５００ケルビンの色温度を有する白色光を放射するように動作する。第３のセットの各ＬＥＤは、５１０～６００ナノメートルの範囲の波長を有する光を放射するように動作する。

ＬＥＤの第３のセットは、３つの異なるサブセットを有する。第１のサブセットのＬＥＤは、５１０～５４５ナノメートルの範囲内で光を放射する。第２のサブセットのＬＥＤは、５６５～５６５ナノメートルの範囲内で光を放射する。第３のサブセットのＬＥＤは、５７５～６００ナノメートルの範囲内で光を放射する。

ランプは、ランプの外部の既存の電気回路を変更せずに、蛍光管とともに使用するように設計された器具内に取り付けられるように設計される。そのため、本発明のランプは、標準的な蛍光管上で見られるのと同じ４本のピン・コネクタを含む。電流は、標準的な蛍光管が設置される場合と同じように、ランプの外部の捕獲器の電気回路によってランプに供給される。

このような電流は、ＬＥＤの標準的なセットに直接流れると、ＬＥＤを急速に破壊し、過剰な熱を発生させる。したがって、本発明のランプには、スリーブの内部に物理的に配置され、接続ピンとＬＥＤとの間に電気的に取り付けられた内部電気回路が含まれる。この電気回路は、ＬＥＤに安全に電力を供給するために電流及び電圧を適応させる電源を含む。この電源は、典型的には、Ａ／Ｄ変換器を含む。例えば、Ａ／Ｄ変換器は、任意のバラスト又はスタータが存在する捕獲器の外部電気回路を介して、ランプのピンに提供された電気入力を整流するために、合計８つの個別的なダイオードを含む一対のブリッジ整流器を備えていてもよい。電源はまた、バラスト及び／又はスタータが外部電気回路に存在しない場合でさえも、ランプに供給される電流を整流する。電源は、典型的には、電圧調整器及びコンデンサも含む。このように、本発明のランプは、（ａ）所定の位置にスタータ及び／又はバラストを有する既存の捕獲器、（ｂ）スタータ及び／又はバラストが除去された既存の捕獲器、又は（ｃ）蛍光管というよりもむしろＬＥＤランプとともに使用するように特別に設計された捕獲器のいずれかで使用することができるという意味で、汎用性が高い。

電源に加えて、ランプの内部電気回路は、ＬＥＤコントローラを含む。コントローラは、ＬＥＤが、定常光、点滅光を提供するように、又は、光をパターンで提供するように適合され得る。ある場合では、パターンには、個々のＬＥＤ（又はＬＥＤのグループ）を点灯及び消灯することが含まれる。他の場合、パターンには、個々のＬＥＤ又はＬＥＤのグループによって照射される光の強度又は波長を変調することが含まれる。このようなパターンは、コントローラがどのようにプログラムされるかに応じて、事前に決定することもできるし、ランダムであってもよい。１つのスイッチ（又は一連のスイッチ）は、ランプを定常光モード、点滅光モード、及びこのようなパターン・モードの間で変更するために使用することができる。或いは、コントローラは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＷｉＦｉトランシーバなどの無線周波数モジュールを有することができる。このようなトランシーバは、モード間の遠隔切り替えができるように、又は異なるパターンを提供する新しいモードを作成するように適合されている。点滅モードは、紫外線蛍光管に関連する点滅をエミュレートすることができる。

本発明を実施するために使用することができる特徴及び属性は、添付の図面と併せて以下に提供される詳細な説明を検討することにより、よりよく理解されるであろう。

紫外線蛍光管に電力を供給するための、先行技術の昆虫捕獲器に使用される標準的な回路の概略図である。 本発明の例示的な実施例の斜視図である。 図２の実施例の概略図である。 飛翔昆虫を誘引するのに有効な組み合わせで使用されるＬＥＤの波長／明度を示す表である。 図２の実施例によって生成される光パターンの一部の概略図である。

好ましい実施例のこの説明は、本発明の明細書全体の一部と考えられるべき添付の図面に関連して読まれることを意図している。説明において、「下部の（ｌｏｗｅｒ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、「水平の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「垂直の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「上へ（ｕｐ）」、「下へ（ｄｏｗｎ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」及び「下に（ｕｎｄｅｒ）」などの相対的な用語、並びに、その派生語（例えば、「水平に（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ）」、「下方へ（ｄｏｗｎｗａｒｄｌｙ）」、「上方へ（ｕｐｗａｒｄｌｙ）」、「下側（ｕｎｄｅｒｓｉｄｅ）」など）は、その時点で説明されるような方向、又は論議中の図面に示すような方向を指すと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜のためであり、装置が特定の方向で構築又は操作されることを必要としない。「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「接続している（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ）」、「取り付けられた（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「取り付けている（ａｔｔａｃｈｉｎｇ）」、「結合された（ｊｏｉｎｅｄ）」及び「結合している（ｊｏｉｎｉｎｇ）」などの用語は同義で使用され、ある構造若しくは表面が、他の構造若しくは表面に固定されているか、又は明示的に別段の記述がない限り、一体的に製造されることを指す。

先行技術の昆虫光捕獲器に典型的に使用されるタイプの例示的な電子回路は、図１に示される。この電子回路は、４本のピン１１、１２、１３及び１４を有する蛍光管１０を含む。図１の回路はまた、バラスト１５、スタータ１６及び交流入力部１７を含み、その交流入力部１７は、回路に電力を供給するために回路を標準的な電気壁コンセントに接続するように適合されたプラグであってもよい。

本発明の１つの目的は、バラスト１５及びスタータ１６を取り外さずに蛍光管１０を交換するために使用できるＬＥＤランプを提供することである。本発明の別の目的は、バラスト１５及びスタータ１６のいずれか又は両方が回路の一部ではない場合にも使用できるＬＥＤランプを提供することである。そのようなＬＥＤランプ２０は、図２及び図３に示されている。

図示のように、ランプ２０は、半透明のスリーブ２２を含む。半透明のスリーブ２２は、ガラス又はいくつかの他の紫外線透過性材料で作られた基板を備える。リン材料は基板に塗布されていない。その代わり、基板は、フッ素化エチレン・プロピレンでコーティングされている。そのため、図２及び図３に示す本発明のこの実施例の半透明なスリーブによって、標準的な蛍光管で見られる水銀及びリン材料に関連する環境問題は完全に排除される。

半透明のスリーブ２２の両端は、コネクタ２４及び２６で覆われている。コネクタ２４は、一対の接続ピン３１及び３２を有する。コネクタ２６も、一対の接続ピン３３及び３４を有する。ピン３１、３２、３３及び３４の物理的配置は、標準的な蛍光管で見られるピン１１、１２、１３及び１４の物理的配置と同一である。

半透明のスリープ２２内部に配置されているのは、取付けパネル３６である。取付けパネル３６に物理的に取り付けられ、半透明のスリーブ２２内にあるのは、内部回路３７である。内部回路３７は、電源３８を含む。電源３８は、交流から直流への（「Ａ／Ｄ」）変換器を備える。Ａ／Ｄ変換器３８は、任意の適切な設計であってもよい。それは、例えば、一対のブリッジ整流器を備えることができる。電源３８は、ピン３１から３４のそれぞれに結合されている。ピン３１はまた、交流源１７に直接及び電気的に結合されている。ピン３３も交流源１７に電気的に結合されているが、バラスト１５を介している。ピン３２及び３４は、スタータ１６を介して互いに電気的に結合されている。

電源３８は、電圧調整器をさらに備え、コンデンサを含むこともできる。電圧調整器は、電圧を制御するように機能し、コンデンサは、Ａ／Ｄ変換器の出力を平滑化する。コンデンサは、もちろん、単にＡ／Ｄ変換器の構成要素であってもよい。

上記の電源３８は、ＬＥＤコントローラ４０に適切な電圧の直流電力を提供するのに適合されている。コントローラ４０は、好ましくは、少なくとも１つの動作モードを有し、複数の動作モードを有することもできる。コントローラ４０は、回路３６のＬＥＤアレイ５０の部分に結合され、それを制御する。図示のように、ＬＥＤアレイ５０は、１１個のＬＥＤ５１～６１を備える。ＬＥＤ５１～６１は、ＬＥＤコントローラ４０に直列に接続されている。

飛翔昆虫にとって誘引性がある光特性を有するランプを提供するために、３セットの光ＬＥＤが回路３７に設けられる。第１のセットの各ＬＥＤは、３１５～４００ナノメートルの範囲の波長を有する光を放射するように動作する。図２及び図３に示すように、このセットは４つのＬＥＤ、より具体的にはＬＥＤ５２、５５、５７及び６０を含む。第２のセットの各ＬＥＤは、４００～７００ナノメートルの範囲の波長を有する光、すなわち、２７００～６５００ケルビンの色温度を有する白色光を放射するように動作する。図２及び図３に示すように、このセットは、ＬＥＤ５４及び５８を含む。第３のセットの各ＬＥＤは、５１０～６００ナノメートルの範囲の波長を有する光を放射する。図３に示すように、このセットは、５１、５３、５６、５９、６１を含む。各セットのＬＥＤの数は、本発明から逸脱しない範囲で、図示されているものとは異なる場合がある。

ＬＥＤの第３のセットは、３つの異なるサブセットを有する。第１のサブセットのＬＥＤは、５１０～５４５ナノメートルの範囲内の光を放射する。図３に示すように、この第１のサブセットは、単一のＬＥＤ、具体的にはＬＥＤ５６を含む。第２のサブセットのＬＥＤは、５６５～５７５ナノメートルの範囲内の光を放射する。図３に示すように、この第２のサブセットは、ＬＥＤ５１及び６１を含む。第３のサブセットは、ＬＥＤ５３及び５９を含む。ＬＥＤ５３及び５９は、５７５～６００ナノメートルの範囲の光を放射する。このＬＥＤの配置及びグループ化は、図４の表にさらに示されている。

本発明のランプが通電されると、ＬＥＤのそれぞれは、上記及び図４に示すように光を生成する。半透明のスリーブ２２から出る光は、高い正反射性はなく、その代わり、基板に塗布されたフッ素化エチレン・プロピレンのコーティングによって、やや拡散される。その結果、スリーブの表面には、昆虫にとって非常に誘引性があるパターンが現れ、捕獲器の接着ボードの表面などの隣接する表面上にランプによって投射される。このパターンには、隣接するＬＥＤによって投じられる光がより混合された弱い光の領域によって隔てられた、各単一のＬＥＤによって投じられる光で占められた、より強い光の領域が含まれる。

より具体的には、図５に示すように、ＬＥＤのうちの任意の３つの光が、半透明のスリーブ２２の表面上に、１０１、１０２及び１０３などの強い光の領域を作り出す。これらの強い光の領域は、弱い光１１１、１１２及び１１３の領域によって囲まれる。これらの弱い光の領域が交わって、その結果、混合光１１４及び１１５の領域が作り出される。もちろん、実際には、強い光、弱い光、及び混合光の領域には、図５によって示唆された個別の境界はない。

上記のように、コントローラ４０は、単一の動作モードを有していてもよいし、又は複数の選択可能な動作モードの間で切り替えられるように適合されてもよい。前記の動作モードの１つは、上記のように、ＬＥＤ５１～６１のそれぞれをそれぞれの波長で着実に点灯させることができる。

前記の動作モードのうち別のものでは、ＬＥＤ５１～６１のそれぞれは、それぞれの波長で、点灯状態と非点灯状態との間で点滅するように繰り返すことができ、その結果、全体的な効果は、ＵＶ蛍光管によって生成される光に近いものになる。代替モードも提供することができる。これらの代替モードは、所定のパターン又はランダムなパターンで、異なるセットのＬＥＤの点灯及び消灯を繰り返すことを含んでいてもよい。これらの代替モードは、所定のパターン又はランダムなパターンで、１つのセットのＬＥＤのうちの個々のＬＥＤの点灯及び消灯を繰り返すことも含んでいてもよい。コントローラはまた、ＬＥＤによって生成される光の強度又は波長を変調するように適合され得る。このような変調は、放射された光が一定の波長及び強度であるようにＬＥＤの点灯前に起こり得るか、又は、点灯中に、放射される光の波長又は強度が変化するように起こり得る。

モード間の変更は、いくつかの方法で実現される。第１に、１つ又は複数のスイッチ（図示せず）は、コントローラ４０に電気的に結合することができる。このようなスイッチは、ランプの設置中又は設置後に物理的に作動させることができる。或いは、コントローラ４０は、無線周波数トランシーバをさらに含むことができる。使用に適した実例には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷｉＦｉトランシーバが含まれる。コントローラ４０がそのようなトランシーバを含むとき、コントローラ４０は、トランシーバを介して受信された信号に応答して、モード間の切り替えをするか、又は、新しいモードでプログラムされるように適合され得る。このような新しいモードは、ＬＥＤが点灯及び消灯されるか、又はＬＥＤによって生成された光の波長若しくは強度が変調される、さまざまなシーケンスを提供することがある。

光スペクトルの特定の部分は、光スペクトルの他の部分よりも飛翔昆虫にとって誘引性があるということが証明されている。上記の３セットのＬＥＤのうち、３１５～４００ナノメートルの範囲の波長を有する光を放射するように動作する第１のセットのＬＥＤは、他の２つのセットよりも効果的に飛翔昆虫を誘引する。これは、放射される光が主に３６０ナノメートルから３７０ナノメートルの範囲内の波長を有するときに、特に当てはまる。場合によっては、器具によって放射された光だけが最も誘引性のある範囲である場合に、昆虫の誘引性が向上する。

前述のことを考慮して、ランプの各ＬＥＤは、３１５～４００ナノメートルの範囲、より正確には３６０ナノメートルから３７０ナノメートルの範囲の光のみを放射するように調整することができる。このようなランプは、ランプに供給される電圧に関係なく、過剰な電圧を受けることによってＬＥＤが破壊されないように、正しい電圧のみがＬＥＤに確実に到達するように適合された、上記のような電源及びコントローラも含む。ＬＥＤは、単一のセットとして配列することができ、又は、ＬＥＤは、複数のセットで配列することができ、その複数のセットは、コントローラによって個別に制御され、すべて同じ波長の範囲の光を使用してさまざまなパターンを作り出すことができる。例えば、１つのセットを他のセットよりも明るくすることができたり、１つのセットをうす暗い状態と明るい状態の間で変調することができたり、１つのセットを点灯と消灯とを繰り返させたりすることができる。

以上の説明は、さまざまな特徴及び利点を説明することを目的としているが、限定を意図するものではない。本発明の範囲は、合理的な範囲の同等物もカバーすることを意図している下記の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (10)

1. ａ）紫外線透過性材料でできており、フッ素化エチレン・プロピレンでコーティングされた表面を有する半透明のスリーブであって、対向する端部を有する半透明のスリーブと、
   ｂ）前記スリーブの前記対向する端部を覆うように適合された一対のコネクタであって、各コネクタが一対の接続ピンを有する、一対のコネクタと、
   ｃ）前記半透明のスリーブ内に配置された回路であって、前記回路は、（ｉ）前記接続ピンのそれぞれに電気的に結合され、（ｉｉ）交流を直流に変換し、電圧を調整するように適合され、（ｉｉｉ）コントローラ、及び（ｉｖ）前記コントローラによって制御される複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、前記複数のＬＥＤは、３１５～４００ナノメートルの範囲の波長を有する光を主に放射するように適合された、回路と、
   を備える、昆虫誘引ランプ。
2. 前記ＬＥＤが３６０～３７０ナノメートルの範囲の光を主に放射する、請求項１に記載の昆虫誘引ランプ。
3. ＬＥＤが、第１のセットと、第２のセットと、第３のセットとを備え、前記第１のセット、第２のセット及び第３のセットのそれぞれが、前記複数のＬＥＤの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の昆虫誘引ランプ。
4. 前記フッ素化エチレン・プロピレンは、生成された前記光を拡散させて、隣接するＬＥＤによって投じられる光がより混合された弱い光の領域によって隔てられた、単一のＬＥＤによって投じられる前記光で占められた、より強い光の領域を含んだパターンを前記表面上に形成する、請求項１に記載の昆虫誘引ランプ。
5. コンデンサをさらに備える、請求項１に記載の昆虫誘引ランプ。
6. 前記昆虫誘引ランプが、器具内の蛍光管を交換するように適合されている、請求項１に記載の昆虫誘引ランプ。
7. 前記昆虫誘引ランプの前記ＬＥＤが、蛍光管の前記点滅と同様のパターンで点滅するように適合されている、請求項６に記載の昆虫誘引ランプ。
8. 前記コントローラが、複数の選択可能な動作モードを有する、請求項３に記載の昆虫誘引ランプ。
9. 前記第１のセット、第２のセット及び第３のセットの少なくとも１つの前記動作モードが、点灯及び消灯を個別にパターンで繰り返す、請求項８に記載の昆虫誘引ランプ。
10. 前記第１のセット、第２のセット及び第３のセットのうちの少なくとも１つのセットのＬＥＤが、点灯及び消灯を個別にパターンで繰り返す、請求項８に記載の昆虫誘引ランプ。

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