一种太阳能LED杀虫路灯原理及设计分析*

邱望标，林蜀云，周贵川

(贵州大学机械工程学院，贵州贵阳 550025)

0 引言

随着科技的进步，人类越来越意识到环境的重要性，正因为如此各种节能环保理念与发明才应运而生。太阳能作为一种绿色无污染的能源正在逐步的被利用起来。目前，农田害虫的杀灭很大程度上主要还是采用农药，虽然有杀虫灯一类的产品，但是效果和其他各种因素的限制导致其普及度不高。本发明将太阳能LED路灯和目前市面上的杀虫灯的功能结合起来，解决农村地区照明困难的同时，并杀灭害虫，能有助于减少农药使用，提高产量。笔者将对其进行简单的介绍。

1 太阳能LED杀虫路灯原理

太阳能LED杀虫路灯是一种集合杀虫、照明作用的杀虫路灯。它是通过太阳能发电作为整体电源。白天进行发电并进行储存，晚上电源供电给LED灯［1］。让LED灯产生白色和紫色的光，诱使虫飞向光源，同时光源周围有玻璃板，虫飞向玻璃板会被撞晕，然后掉进搜集装置里［2］。同时，杀虫灯采用复合式灯柱，可以提供足够的用于照明，这样将照明和杀虫结合在了一起。它主要是由玻璃板，LED灯，太阳能电池板，蓄电池，集虫装置等组成。结构简图如图1所示。

图中，太阳能电池板部分主要是由功率在50 W的太阳能电池板组成，其发电量满足LED灯的用电需求，以达到足够的照明亮度。杀虫照明部分主要通过发白光和紫光引诱昆虫撞击玻璃板后，调入集虫盒。固定架部分主要是为了让杀虫照明部分固定在灯杆上，灯杆部分是这个装置的骨架，支撑着整个装置的所有部分。控制箱部分用于放置充放电控制器和蓄电池。

图1 整体结构简图

2 关键部件的设计及分析

2.1 控制部分

正如上部分整体阐述的那样，控制部分作为杀虫路灯重关键部件，其控制部分简图，如图2所示，需要结合单片机和传感器实现以下控制功能［3］。

图2 控制部分简图

(1)LED灯柱的照明时间控制，时间控制又包括了季节和昼夜工作时间的控制。首先，因为杀虫路灯的主要工作季节为夏季，所以控制需要实现LED路灯在夏季紫色诱虫灯开启，而在春秋冬三季是关闭的，这样能节省能源。其次，夜晚的控制主要还是集中在紫色诱虫灯开启时间，在夏季昆虫的活跃时间主要集中在19:00～23:00时间段，所以控制需要实现紫色诱虫灯只在这个时间段开启。此外，LED杀虫路灯的白昼是不工作的，需要结合光敏电阻或者定时装置来时间，装置的工作时间段控制.

(2)LED灯柱的雨控，即在雨天杀虫路灯只起照明作用而杀虫，故而在雨天杀虫路灯的紫光灯不开启，他的实现只需通过雨控开关AS－10，即可实现。

(3)LED灯的闪烁控制，其主要为了增强灯的诱虫效果，那么需要增加闪烁控制。

2.2 杀虫照明部分

杀虫照明部分是整个装置的核心，其主要结构图如图3所示。图中灯柱部分上面安装有白光和紫光的LED灯，功率在16 W左右，紫光为0.07 W/每颗，数量总计为120颗左右。顶盖有LED灯柱安装在上面，同时顶盖也起到了为LED灯柱遮雨的作用。玻璃板主要起到让昆虫撞晕，掉入集虫盒起到杀虫作用。安装玻璃板的框架起到固定玻璃板的作用。其工作过程如图3所示。

图3 杀虫照明部分示意图

2.2.1 玻璃安装方式及分析

如上所述，作为杀虫的关键部件，玻璃板和玻璃框架的安装位置可以采用如图4所示的两种方案。

图4 玻璃安装方案

如图4所示4块玻璃板组成四棱柱形状，将灯柱围住，如图4所示3块玻璃板一端紧贴灯柱绕圆周按照120°均匀排列。假设1块玻璃板的一面的面积为s，得表1所列参数。

表1 碰撞面积及利用率

表1所示方案一的利用率为50%，方案二的利用率为100%，方案二减少了玻璃板的数量但增大了碰撞面积，从而节省了材料成本。但是方案一对灯管的保护更好，也更容易实现其美观性。所以不同场合，可以选用不同的安装方案。

2.2.2 灯柱的设计与分析

除了玻璃板的安装上存在不同方案，作为另一个核心部件的诱虫照明灯柱的结构也是一个关键因素其直接影响着杀虫效果和照明效果。如图4所示。

图5 灯柱结构示意图

如图5所示灯柱上分布有6条LED灯带，按照60°均匀分布在灯柱上。每条灯带是由白色和紫色LED灯总体按照相间排列，数量总计在120颗左右，紫色LED灯约为0.07 W/颗，总功率大约在30 W。同时需注意如图2所示，有6条灯带中有3条灯带是向着玻璃板的侧面照入玻璃内，这样通过一定的光学折射来增强诱虫的效果。

3 结语

太阳能LED杀虫路灯，不但能实现普通路灯的照明作用，还能对周边一定的范围内的害虫具有杀虫效果，同时其采用的是太阳能电池板供电，节能环保。其次由于其具有杀虫功能，能够将灯柱周围昆虫杀灭，相比传统路灯，更加容易保持灯罩的清洁。此外，如果在外观设计得更美观，还能起到景观灯作用。但是太阳能电池板还有很多的问题，如:通过LED灯柱的闪烁来控制灯柱的闪烁，那么气闪烁频率为多少诱虫效果最好;但是其对于改善农村及城市郊区的照明，控制农药的使用，具有很大的推广意义。

［1］ 李芝茹，董希斌，赵小强，等.可升降太阳能灭虫装置的设计与实现［J］.森林工程，2010，26(1):37－40.

［2］ 林 闽，姚白云，张艳红，等.太阳能LED杀虫灯的研究［J］.可再生能源，2007，25(3):79－80.

［3］ 张晓冬，杨 坤，杨红军，等.改进型LED杀虫灯的设计［J］.郑州轻工业学院学报，2012，17(1):94－96.