O imagine de ansamblu
De la inventarea diodelor (LED-uri) cu emisie de lumină, a existat o creștere semnificativă a cantității de fotoni care pot fi transformați din energie electrică; Cu toate acestea, acest lucru se apropie de atingerea unei limite fizice. În momentul în care toată energia de intrare este transformată în energie sub formă de fotoni fotosintetici, se realizează eficiența maximă teoretică. Eficiența LED-urilor albastre poate ajunge până la 93%, este posibil ca „albii” convertiți de fosfor să ajungă la 76%, iar LED-urile roșii pot ajunge la 81%. Din cauza acestor îmbunătățiri, au devenit disponibile noi perspective pentru iluminatul horticulturii. În acest articol, vom discuta următoarele subiecte: (1) fizica și eficiența de bază a LED -urilor; (2) eficacitatea actuală aLED -uri; (3) efectul calității spectrale asupra producției de cultură; și (4) eficacitatea potențială a corpurilor de horticultură. Acest lucru se poate realiza prin optimizarea impactului spectral asupra morfologiei plantelor, care diferă de la specii la specii. Acest lucru va permite avansările în conversia fototonilor să cedeze. Pe de altă parte, efectele spectrului asupra fotosintezei sunt foarte comparabile între specii; Cu toate acestea, definiția acceptată în prezent a fototonilor fotosintetici, care variază de la 400 la 700 de nanometri, ar putea necesita o anumită modificare. Ineficiențele curente de droop, căldură, drivere (sursă de alimentare) și pierderi optice sunt cele patru caracteristici care sunt inerente tuturor corpurilor LED. Limita superioară a eficacității elementelor LED este stabilită prin înmulțirea eficacității pachetului LED cu acești patru factori. Având în vedere starea actuală a tehnologiei LED, calculele sugerează că limitările de eficacitate pentru corpurile albe și roșii sunt de 3,4 µmol J - 1, în timp ce pentru corpurile albastre și roșii, limitele de eficacitate sunt de 4,1 µmol J - 1. Prin includerea protecției optice împotriva apei și a umidității excesive, aceste valori sunt reduse cu aproximativ 10%. Există compromisuri între eficacitatea maximă și costurile, pe care le detaliem.
Fizică
Termenul „eficiență” se referă la raporturi care au aceleași unități atât în numărător, cât și în numitor, iar aceste raporturi pot fi declarate ca procent. Termenul „eficiență LED” se referă la raportul dintre puterea optică la intrarea de energie electrică, exprimată ca Watt pe watt sau la sută. Termenul „eficacitate” se referă la raporturi care sunt exprimate într -o varietate de unități. Termenul „eficacitate” este utilizat în domeniul iluminatului horticol pentru a descrie cantitatea de fotoni care sunt produse pe secundă pe watt de electricitate de intrare. Datorită faptului că un watt este egal cu un joule pe secundă, acest lucru poate fi simplificat la µmol pe timp. Relația Planck -Einstein, care este adesea denumită ecuația lui Planck, este o expresie matematică care descrie relația dintre energia fotonului și lungimea de undă. Folosind această ecuație, putem vedea că relația dintre energie și lungimea de undă este invers proporțională. Ecuația utilizată pentru a se transforma între eficiență și eficacitate, precum și pentru a calcula cea mai mare eficacitate a fototonului fotosintetic potențial pentru un anumit spectru. Această ecuație este utilizată pentru a se transforma între eficiență și eficacitate.
Pentru a determina influența pe care fotonii o au asupra plantelor în raport cu cantitatea de energie electrică care este de intrare, obținem unitățile relevante prin transformarea eficienței LED -urilor în eficacitatea lor. Acest lucru este în conformitate cu o lege fizică diferită cunoscută sub numele de legea Stark - Einstein, care consideră că pentru fiecare foton care este absorbit, o singură moleculă este de fapt capabilă să reacționeze. Este posibil să se reiau această lege afirmând că un foton este capabil să emoționeze un electron. Domeniul de aplicare al eficacității fotonului în această lucrare este limitat la fotoni cu lungimi de undă cuprinse între 400 și 700 de nanometri, cu excepția LED-urilor roșii îndepărtate, care încorporează fotoni cu lungimi de undă de până la 800 de nanometri. Este obișnuit ca producătorii de pachete LED să raporteze eficacitatea în lumeni pe watt, deoarece aceasta este o metrică semnificativă pentru iluminarea umană. Cu toate acestea, această metrică nu se aplică pentru iluminatul horticol, deoarece este o măsurare a fototonilor ponderați pentru viziunea umană bazată pe sensibilitatea ochilor umani la diferite culori.
Un pachet LED, care este cipul LED conținut în cadrul unei locuințe, este ceea ce se înțelege prin termenul „LED” din acest articol. În plus față de facilitarea conexiunilor mecanice și electrice la corp, carcasa sau ambalajul servește, de asemenea, ca canal de căldură, influențează distribuția fototonilor și încorporează stratul de fosfor pentru LED -urile albe (pentru mai multe informații, vezi mai jos). Pachetele LED sunt publicul țintă pentru standardele de performanță LED. Când pachetele LED sunt încorporate într -un dispozitiv, acesta este denumit un dispozitiv LED.
Eficiența fundamentală a LED -urilor la baza lor
Există trei subeficiențe care contribuie la eficiența generală a LED-urilor (pachete LED), care este produsul acestor trei subeficiențe:
Raportul dintre energia fotonică emisă, exprimată în volți de electroni, și tensiunea aplicată (VPHOTON/VF) este definiția eficienței electrice. Acest raport este influențat de rezistența electrică internă a LED -ului.
Eficiența cuantică internă, cunoscută și sub denumirea de foton pe electron, se referă la procesul prin care electronii sunt transformați în fotoni. Acest proces este influențat de căile de recombinare non-radiații, care includ impurități și defecte microfizice.
Raportul de fotoni care lasă materialul semiconductor LED la numărul total de fotoni care sunt generați este denumit eficiență de extracție a fotonilor. Acest raport este influențat atât de reflectarea internă, cât și de reabsorbție. Expresia „pierderi de pachete” este utilizată în industria LED pentru a se referi la orice pierderi care apar în timpul procesului de recoltare a fototonilor dintr -un pachet LED. Tipurile de pachete LED ar putea avea o gamă largă de variații în acestea.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd a fost înființată în 2010. Este o întreprindere națională de înaltă tehnologie care integrează proiectarea, cercetarea și dezvoltarea, producția și vânzările de produse de iluminat interioare și exterioare și, de asemenea, poate face OEM, ODM .Formore detalii despre ofertele noastre, vă rugăm să ne contactați la bwzm18@ledbenweilighting.com
