基本信息
- 项目名称：
- 用于测定害虫趋光性特点的柔性可调LED光源系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该作品是为了满足昆虫趋光特性的研究需要而设计的新型光源，该光源可以精细地调控和设定实验过程所需要的光照参数，并且保证目前光源照明区域内光照均匀一致，该光源可用于研究各种昆虫的生长发育与光质、光强、光周期、光频率的关系。光源控制系统显示模块采用液晶显示，可以控制LED灯的闪烁频率和通断占空比，可根据研究昆虫生长需要利用PWM调光方式定量精确地设置不同光密度、不同光周期、不同工作频率的照明光。
- 详细介绍：
- 研究昆虫的趋光性具有十分重要的现实意义，目前常规光源无法精细地调控和设定实验过程所需要的光照参数，不能保证实验样品光照条件的一致性。该作品是为了满足昆虫趋光特性的研究需要而设计的新型光源，该光源可以精细地调控和设定实验过程所需要的光照参数，并且保证目前光源照明区域内光照均匀一致，该光源可用于研究各种昆虫的生长发育与光质、光强、光周期、光频率的关系。光源控制系统硬件采用嵌入式系统设计，微控制器选用8051F020，显示模块采用液晶显示，可以通过按键设置控制LED灯的闪烁频率和通断占空比，采用LED阵列方阵组成不同波长模块，根据研究昆虫生长需要利用PWM调光方式定量精确地设置不同光密度、不同光周期、不同工作频率的照明光。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点和主要特色： 1、建立了LED阵列光照度分布的理论模型，基于该模型设计了柔性可调的LED光源，LED光源设计采用模块化，更换模块能够获得近紫外、紫、紫蓝、蓝、绿、黄绿、黄、橙、亮红、深红、远红和近红外等波长的光谱。可解决我们在研究昆虫趋光性的研究中对光源多光谱动态柔性可调的迫切需求，能够对各种波长的光密度、光周期、工作频率精确定量设定，得到实验研究所需的各种光照参数。 2、LED为冷光源，采用LED可以实现对昆虫的近距离照射，且无需考虑热效应对昆虫的生长发育的影响，使实验变量更加单一，更利于实验的设计和研究。 技术关键： 1.基于点光源模型建立了LED阵列光照度分布的理论模型，通过计算组合多颗LED，采用方阵阵列构成光源系统，采用模块化设计通过更换光源模块实现不同波长的光源对照明区域的照射。 2.驱动电路设计采用嵌入式系统设计，微控制器选用8051F020，显示模块采用液晶显示采用PWM调光方式定量精确地设置不同光密度、不同光周期、不同工作频率的照明光，通过级联接口实现照明区域的扩展。 技术参数： 1、在距离100mm，120mm×200mm区域处光照度不低于4000lx，光照均匀度不低于85%，光照度可以在0-4000lx任意调节； 2、可设置不同光密度、不同光周期、不同工作频率的多参数组合光比； 3. 可以通过更换模块获得近紫外、紫、紫蓝、蓝、绿、黄绿、黄、橙、亮红、深红、远红和近红外波长的光照。
科学性、先进性
- 目前，在实验研究中无法通过现有的黑光灯、白炽灯、双波灯以及高压汞灯等光源来精细地调控和设定实验过程所需要的光谱参数，因为这些光源都是直接设计用于诱（杀）昆虫的。LED的柔性可调不仅可以促进对诱杀昆虫的光源的研究，而且能更好的研究光的各种指标对昆虫的影响。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前市场上出售给昆虫研究者用于研究昆虫的光源不能精细地调控和设定实验过程所需要的光谱参数，而且那些光源都是热光源，发出的热量对昆虫的生长发育也是有影响的，会影响到科技工作者做出结论的信度和效度。 采用LED光源可以有效解决昆虫研究者在研究昆虫趋光性的研究中对光源多光谱动态柔性可调的迫切需求，能够对各种波长的光密度、光周期、工作频率实施定量调制，得到实验研究所需的各种光谱，为昆虫的研究提供更大的方便，具有良好的推广前景。
同类课题研究水平概述
- 昆虫的生长发育和生活习性，与光有密切的关系。趋光性是昆虫对环境条件的选择性，是物种在长期适应过程中形成的本能。趋光性是昆虫的复眼结构及其生境适应所反映出的重要的生理和生态的特征之一。研究各种昆虫最敏感的光质（波长）及其光密度、光周期和工作频率，可以为农业虫害的无害化捕集治理提供可靠的理论基础和有效的技术手段，对诱（杀）虫灯的研制和应用具有重要的导向意义。目前，昆虫学研究工作者主要利用黑光灯、白炽灯、双波灯以及高压汞灯等光源来诱捕昆虫，甚至采用它来对虫卵、幼虫进行定时、定量的照射，以研究在特定光照条件下昆虫的生长发育情况。通常在工作中，昆虫学研究工作者都是假定在工作平面内光强分布均匀，但实际这灯都是灯管式的，由于灯的功率、灯的数量、灯具位置及其与工作平面的距离不同，会使得工作平面的光照强度不均匀，导致被研究对象受到照射的程度不同，从而影响到科技工作者做出结论的信度和效度。为了研究各种昆虫的生长发育与光质、光强、光周期、光频率的关系，需要精细地调控和设定实验过程所需要的光照参数，并且要保证目前光源照明区域内光照均匀一致，现有的光源无法满足这样的要求，另外这些光源都是热光源，发出的热量对昆虫的生长发育也是有影响的，这也会对实验结果产生影响。 与上述传统照明光源相比，LED具有波长类型丰富，波宽窄（半宽为10-15nm）、可选择性和可调控性好等优点。采用LED光源，能够对轻松获得近紫外、紫、紫蓝、蓝、绿、黄绿、黄、橙、亮红、深红、远红和近红外等波长的光谱，采用LED光源我们解决我们在研究昆虫趋光性的研究中对光源多光谱动态柔性可调的迫切需求，能够对各种波长的光密度、光周期、工作频率实施定量调制，得到实验研究所需的各种光谱。另外由于LED为冷光源，采用LED可以实现对昆虫的近距离照射，且无需考虑热效应对昆虫的生长发育的影响。
