一種採用反激升壓的太陽能led殺蟲燈及其工作方法
2023-10-16 18:22:54 5
專利名稱：一種採用反激升壓的太陽能led殺蟲燈及其工作方法
技術領域：
本發明涉及殺蟲燈，具體是一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈。
背景技術：
在我國廣大農村地區，主要的害蟲防治方式是使用傳統農藥對農業害蟲進行防治，這種防治方法在短期內雖然能夠起到很好的除蟲效果，但農業害蟲經過一定時間的適應，逐漸對這些藥物產生了抗藥性，使得原來的農藥用量不足以殺滅害蟲，接著農民就會加大農藥的使用劑量，並且隨著害蟲的抗藥性的增強，農藥的用量也隨著線性增長。除此之外，由於大量農藥所產生的農藥殘留物及殘留物形成的食物鏈的農藥積累不僅會造成環境汙染，物種資源的破壞，而且嚴重危害了人類的身體健康，不利於農業和環境的可持續發展，生態物種及環境的保護及人類的健康發展。在重視農業生產的全局和農業生態系統的保護政策指導下，出現了傳統的黑色誘蟲燈，這種黑色誘蟲燈受限於安裝地點、高度以及每天都必須進行人為開關，不僅耗電且管理維護不便，放有毒劑的集蟲箱容易漏散，對人畜造成中毒等事故。隨著人們生活水平的提高，環保意識的增強，對身體健康的重視，擴大了市場對無公害農產品的需求，促使農戶們開始尋找一條綠色環保又節能的除蟲之路，這樣殺蟲燈就產生了。殺蟲燈經歷了棉田黑色誘蟲燈、農田黑色誘蟲燈、頻振式殺蟲燈、雙光燈，發展到太陽能LED殺蟲燈。太陽能是一種清潔、無汙染、可再生的能源，太陽能殺蟲燈作為一種節能、環保、低投資的綠色產品，帶來了可觀的生態效益、經濟效益和社會效益，對人類未來的發展有著深遠的意義。在國家對可再生能源的大力支持和太陽能事業迅速發展的大背景下，新型的太陽能殺蟲燈得到大範圍的推廣應用。太陽能殺蟲燈白天利用太陽能光伏組件將太陽能轉換成電能，儲存於免維護的蓄電池內，晚間則控制系統根據光照亮度自動開啟高壓電網及LED光源進行工作。LED燈所發出的紫外光輻射對害蟲產生趨光興奮效應，引誘害蟲撲向LED光源。LED光源外配置高壓擊殺閥，當害蟲撲向光源時可將害蟲殺死，達到殺滅害蟲的目的。同時由於是使用太陽能作為能量來源，減少農藥使用次數和使用量，降低農藥的成本，從而減少農藥在農作物、蔬菜等中的殘留量，保證農作物、蔬菜等的安全衛生，保障了人類的身體健康，減少對環境的汙染，更好地保護農田生態平衡。而且誘殺的害蟲還可以作為家畜及水產養殖業的天然飼料來源。此外，太陽能殺蟲燈建設不需要敷設電纜，可移動性強，燈管使用LED，發光效果和使用壽命都得到廣大農戶的肯定和讚賞。當今市場上存在著各種各樣的殺蟲燈，這些殺蟲燈雖然能夠在一定範圍內有效地幫助農戶解決蟲害問題，但仔細研究發現，這些殺蟲燈在撲殺害蟲的同時也撲殺了一部分益蟲，即害蟲的天敵。這在一定程度上破壞了自然界的生物鏈，打破了該地區原有的生態平衡，嚴重時可能導致某一物種成為瀕危物種，經過調查分析，市場上的各類殺蟲燈主要存在以下的不足
1、殺蟲燈所產生的光波長單一。目前市場上的太陽能LED殺蟲燈使用的LED燈所發出的光波長大多數是365士50nm的紫外光來進行害蟲的誘捕。從相關研究成果中可以發現各種趨光性害蟲所具有的視敏曲線特徵是不一樣的，即使是同一塊菜地裡，根據季節的不同，農戶所種植的蔬菜有所不同，而不同的蔬菜所對應的害蟲也是不一樣的。除此之外，椐研究發現，由於氣候等原因，即使是同一作物，它在各個季節的害蟲也是不盡相同的，所以這就需要有一種可自動調節LED燈所發出的光波長的殺蟲燈，能夠根據菜地的蟲情情況，發出符合對應害蟲的視敏曲線最大值的光波長。市場上缺少一種能夠利用LED的本身特點在同一盞燈上利用軟體控制實現針對各種害蟲的視敏曲線特徵去進行光波長的調節設計，來實現用同一種燈卻可以達到撲殺不同害蟲的目的，這在一定程度上造成了捕殺盲點，使殺蟲燈沒有實現其原本能夠產生的最大效益。2、太陽能LED殺蟲燈未得到完全利用。目前市場上所出現的太陽能LED殺蟲燈，在對有效資源的充分利用上做的還不夠，具有根據農戶所栽種植物的特點，以及各個地區、各個季節作物生長過程中所產生的各種害蟲特性進行相關設計和調整的功能，目前還沒有在市場上出現。對於應用於春末夏初的LED殺蟲燈，在秋末時期對在農田裡肆虐的蔬菜害蟲就不具有相應的威脅性，除蟲效果明顯下降。在這一階段，白天太陽能光伏組件還是一樣將光能轉化成電能儲存在蓄電池中。夜晚，隨著光線的變弱，控制系統還是一樣會自動開啟LED燈，而LED燈與蓄電池、光伏組件的使用壽命是有限的，這就造成殺蟲燈成為所謂的花瓶，中看不中用，沒有充分利用殺蟲燈這個資源，造成農戶投資成本的增加及造成固定資產不必要的損耗。3、殺蟲燈開關設定不夠靈活。市場上缺乏一種能夠針對各種趨光性作物蟲害的生活習性進行開關燈控制的殺蟲燈，各種趨光性作為蟲害雖然都趨光，但它們的活動周期是不同的，就如每個人的生物鐘是不一樣的，它們有各自的活動盛期。然而目前市場上得太陽能LED殺蟲燈是根據光線來設計的，當光線暗到設定值時就自動開燈，當光線亮度達到一定的設定值時自動關燈，並沒有針對害蟲的這些特性進行開關控制設計。在害蟲密集活動之前和活動之後的這段時間內，殺蟲燈的開啟在某種程度上只是充當了路燈的角色，而沒有起到很好的殺蟲效果，這在一定程度上造成了資源的浪費，延長了蓄電池和LED燈管的使用時間，縮短了它們的使用壽命，並在一定程度上提高了農戶的投資成本，增加了農戶的負擔，降低了農戶的經濟效益。除此之外，趨光性害蟲對動態色彩的趨性遠大於相對靜止的條件，而目前的太陽能殺蟲燈夜間使用時一直是處於點亮狀態，對昆蟲來講，LED燈就是一個相對靜止的彩色光源，對他們的刺激引誘性與動態的光源進行比較久不是很強烈，這在一定程度上降低了誘蟲效果。4、效率低下。太陽能雖然是可再生能源，但受制於技術發展，現階段光伏組件的轉換效率還是比較低，這樣在滿足特定的LED燈和高壓電網等負載情況下，需要增大光伏組件的數量及蓄電池的容量，這直接導致成本的增加。同時，現有殺蟲燈普遍採用將直流12V通過逆變器升到交流220V，220V交流再升壓到3000V以上高壓供高壓電網使用，這種實現方式損耗大、轉換效率低，系統實現成本高，不利於推廣。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種新型太陽能LED殺蟲燈，該殺蟲燈採用能夠降低功耗、提高效率的反激升壓方法，使得可以用有限的太陽能電池的資源實現高效率的殺滅害蟲的需要，從而獲得較好的效用。本發明所述的一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，包括光伏組件、蓄電池、LED燈及高壓電網，此外，該殺蟲燈還包括AD轉換模塊、智能控制板、蓄電池控制模塊、PWM控制器、MOSFET (金氧半場效電晶體)、反激式升壓變壓器和整流濾波模塊，所述光伏組件依次經AD轉換模塊、智能控制板、蓄電池控制模塊連接蓄電池，智能控制板還連接PWM控制器，PWM控制器一路經M0SFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊連接高壓電網，另一路連接LED燈。作為本發明的改進，上述智能控制板最好為單片控制器MCU。作為本發明的改進，所述PWM控制器與LED燈之間設有具有多種控制方式的燈控制器，單片控制器MCU還與用於輸入的鍵盤連接。本發明還提供了一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈工作方法，其包括以下步驟光伏組件產生的直流電經AD轉換模塊、智能控制板及蓄電池控制模塊給蓄電池充電，蓄電池再依次通過智能控制板和PWM控制器，一路給LED燈供電，另一路經M0SFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊給高壓電網供電；智能控制板連續監視蓄電池電壓，當達到充電限制電壓時關閉充電；當蓄電池電壓低於放電最低電壓時，智能控制板關閉整個系統；在使用LED燈時，智能控制板根據當前的電池電壓，實時調整PWM控制器的佔空比，從而保證高壓電網的穩定工作。上述PWM控制模塊由智能控制板控制產生不同的控制頻率驅使LED發光，PWM控制器與LED燈之間設有燈控制器，通過開關、光控、雨控、定時功能設置LED燈的開關時間及
閃爍頻率。本發明與現有技術相比，其顯著優點是
1、本發明的高壓部分由12V直流電壓直接升壓得到，不需經220V中間轉換，產生了高的發光效率、延長LED燈壽命，降低了使用成本。驅動高壓殺蟲電網的高壓是由直流電壓通過反激升壓方式直接生成，太陽能光伏組件將太陽能轉換成直流電壓後，經過充電電路向蓄電池內充電。LED殺蟲燈開啟後，蓄電池輸出的12V直流電壓在PWM的控制下，經過反激升壓變壓器轉化成3000V以上的直流高壓，該高壓經濾波整流後，供高壓電網使用。本發明縮小了控制電路板尺寸，降低了控制電路的損耗，提高了系統的穩定性和可靠性。2、由於具有功能轉化能力，該太陽能殺蟲燈在殺蟲效果和能源控制與利用的方面有了很大的進步，殺蟲更有目的性，可以避免誤殺該害蟲的天敵或者是益蟲，達到一方面可以更有效地誘捕害蟲，另一方面也可以避免因為某種昆蟲的驟減所造成其天敵因為食物減少也相應的數量減少，造成生物物種發展的不平衡，減少生物鏈的破壞，保護自然界的平衡。3、通過PWM控制模塊產生不同的控制頻率驅使LED發光，可以自動調節LED燈所發出的光波長，適應不同的殺蟲需要。
4、智能控制板設置不同的工作程序，使得本發明可以適應不同時間和環境的需要，使得太陽能LED殺蟲燈得到完全利用。
圖1是本發明的電路框圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步描述。如圖1，本發明的一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，它包括
包括光伏組件、蓄電池、LED燈及高壓電網，此外，該殺蟲燈還包括AD轉換模塊、智能控制板、單片控制器MCU、蓄電池控制模塊、PWM控制器、MOSFET (金氧半場效電晶體)、反激式升壓變壓器和整流濾波模塊，所述光伏組件依次經AD轉換模塊、單片控制器MCU、蓄電池控制模塊連接蓄電池，單片控制器MCU還連接PWM控制器，PWM控制器一路經M0SFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊連接高壓電網，另一路連接LED燈。鍵盤控制模塊與單片控制器MCU連接，可通過按鍵選擇殺蟲燈使用的場所，如用在水稻田、菜園、果園等可通過按相應的按鍵來選擇，同時也可以通過按鍵針對選擇所要誘捕的主要害蟲等設定誘捕模式。單片控制器MCU通過編程設定PWM控制器的波形，具有一定波形的PWM經過MOSFET放大處理後輸出，該信號經過反激升壓變壓器進行升壓，經過整流濾波後輸出給高壓電網。PWM控制模塊由單片控制器MCU通過產生不同的控制頻率驅使LED發光，起到引誘不同害蟲來觸網的目的；通過開關、光控、雨控、定時等可以設置LED燈的開關時間、閃爍頻率等，更有效的吸引害蟲，更好更充分的利用太陽能LED燈。本發明提供了一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈的控制器及其工作方法，具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，包括光伏組件、蓄電池、LED燈及高壓電網，其特徵在於，該殺蟲燈還包括AD轉換模塊、智能控制板、蓄電池控制模塊、PWM控制器、 M0SFET、反激式升壓變壓器和整流濾波模塊，所述光伏組件依次經AD轉換模塊、智能控制板、蓄電池控制模塊連接蓄電池，智能控制板還連接PWM控制器，PWM控制器一路經MOSFET、 反激式升壓變壓器、整流濾波模塊連接高壓電網，另一路連接LED燈。
2.根據權利要求1所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，其特徵在於，智能控制板為單片控制器MCU。
3.根據權利要求1或2所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，其特徵在於，所述 PWM控制器與LED燈之間設有具有多種控制方式的燈控制器。
4.根據權利要求1或2所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈，其特徵在於，單片控制器MCU還與用於輸入的鍵盤連接。
5.一種權利要求1所述採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈工作方法，其特徵在於包括以下步驟光伏組件產生的直流電經AD轉換模塊、智能控制板及蓄電池控制模塊給蓄電池充電，蓄電池再依次通過智能控制板和PWM控制器，一路給LED燈供電，另一路經MOSFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊給高壓電網供電；智能控制板連續監視蓄電池電壓，當達到充電限制電壓時關閉充電；當蓄電池電壓低於放電最低電壓時，智能控制板關閉整個系統； 在使用LED燈時，智能控制板根據當前的電池電壓，實時調整PWM控制器的佔空比，從而保證高壓電網的穩定工作。
6.根據權利要求5所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈工作方法，其特徵在於，所述PWM控制模塊由智能控制板控制產生不同的控制頻率驅使LED發光。
7.根據權利要求5或6所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈工作方法，其特徵在於，所述智能控制板為單片控制器MCU。
8.根據權利要求5或6所述的採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈工作方法，其特徵在於，PWM控制器與LED燈之間設有燈控制器，通過開關、光控、雨控、定時功能設置LED燈的開關時間及閃爍頻率。
全文摘要
本發明所述的一種採用反激升壓的太陽能LED殺蟲燈及其工作方法，光伏組件依次經AD轉換模塊、智能控制板、蓄電池控制模塊連接蓄電池，智能控制板還連接PWM控制器，PWM控制器一路經MOSFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊連接高壓電網，另一路連接LED燈。光伏組件產生的電流通過智能控制板及蓄電池控制模塊給蓄電池充電，蓄電池再依次通過智能控制板和PWM控制器，一路給LED燈供電，另一路經MOSFET、反激式升壓變壓器、整流濾波模塊給高壓電網供電。本發明中蓄電池輸出的12V直流電壓在PWM的控制下，經過反激升壓變壓器直接轉化成3000V以上的直流高壓，該高壓經濾波整流後，供高壓電網使用。
文檔編號H02J7/00GK102550519SQ20121006450
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者宋永江, 李萬傑, 陸振剛 申請人:李萬傑, 連雲港陸億建材有限公司