Prehľad
Od vynálezu diód emitujúceho svetla (LED) došlo k výraznému nárastu množstva fotónov, ktoré je možné previesť z elektrickej energie; Napriek tomu sa to priblíži k dosiahnutiu fyzického limitu. V okamihu, keď sa všetka vstupná energia transformuje na energiu vo forme fotosyntetických fotónov, sa dosiahne teoretická maximálna účinnosť. Účinnosť modrých LED diód môže dosiahnuť až 93%, je možné, že „bieli“ konvertované fosforom dosiahnú 76%a červené LED diódy môžu dosiahnuť 81%. Kvôli týmto vylepšeniam boli k dispozícii nové vyhliadky na osvetlenie záhradníctva. V tomto článku budeme diskutovať o nasledujúcich témach: (1) základná fyzika a efektívnosť LED diód; (2) súčasná účinnosťLED diódy; (3) vplyv spektrálnej kvality na výstup plodín; a (4) potenciálna účinnosť záhradníckych príslušníkov. To sa dá dosiahnuť optimalizáciou spektrálnych vplyvov na morfológiu rastlín, ktoré sa líšia od druhov k druhu. Umožní to, aby sa vylepšenia pri konverzii fotónov poskytli. Na druhej strane sú účinky spektra na fotosyntézu veľmi porovnateľné medzi druhmi; V súčasnosti akceptovaná definícia fotosyntetických fotónov, ktorá sa pohybuje od 400 do 700 nanometrov, však môže vyžadovať určitú úpravu. Súčasné poklesy, tepelné poklesy, neefektívnosť vodiča (napájanie) a optické straty sú štyri charakteristiky, ktoré sú spojené so všetkými príslušenstvom LED. Horná hranica účinnosti LED svietidiel sa stanoví vynásobením účinnosti balíka LED týmito štyrmi faktormi. Vzhľadom na súčasný stav technológie LED výpočty naznačujú, že obmedzenia účinnosti pre biele a červené svietidlá sú 3,4 µmol J -1, zatiaľ čo pre modré a červené svietidlá sú limity účinnosti 4,1 µmol J -1. Zahrnutím optickej ochrany proti vode a nadmernej vlhkosti sa tieto hodnoty znížia približne o 10%. Existujú kompromisy medzi špičkovou účinnosťou a nákladmi, ktoré podrobne opisujeme.
Fyzika
Termín „účinnosť“ sa vzťahuje na pomery, ktoré majú rovnaké jednotky v čitateľovi aj v menovateľovi, a tieto pomery možno uviesť ako percento. Pojem „účinnosť LED“ sa vzťahuje na pomer optického výkonu k vstupu elektrickej energie, vyjadrený ako watty na watt alebo percento. Pojem „účinnosť“ sa vzťahuje na pomery, ktoré sú vyjadrené v rôznych jednotkách. Pojem „účinnosť“ sa používa v oblasti záhradníckeho osvetlenia na opis množstva fotónov, ktoré sa vyrábajú za sekundu na watt vstupnej elektriny. Vzhľadom na to, že watt sa rovná joule za sekundu, môže sa to zjednodušiť na µmol za čas. Vzťah Planck -Einstein, ktorý sa často označuje ako Planckova rovnica, je matematickým výrazom, ktorý opisuje vzťah medzi fotónovou energiou a vlnovou dĺžkou. Pomocou tejto rovnice vidíme, že vzťah medzi energiou a vlnovou dĺžkou je nepriamo úmerný. Rovnica použitá na premenu medzi účinnosťou a účinnosťou, ako aj na výpočet najvyššej potenciálnej fotosyntetickej fotónovej účinnosti pre konkrétne spektrum. Táto rovnica sa používa na premenu medzi účinnosťou a účinnosťou.
Aby sme určili vplyv, ktorý majú fotóny na rastliny vo vzťahu k množstvu vstupu elektrickej energie, získame príslušné jednotky prevedením účinnosti LED do ich účinnosti. Je to v súlade s iným fyzikálnym zákonom známym ako Stark -Einsteinov zákon, ktorý tvrdí, že pre každý absorbovaný fotón je v skutočnosti schopná reagovať iba jedna molekula. Tento zákon je možné prehodnotiť tým, že uvádza, že jeden fotón je schopný vzrušovať jeden elektrón. Rozsah účinnosti fotónov v tejto práci je obmedzený na fotóny s vlnovými dĺžkami v rozmedzí od 400 do 700 nanometrov, s výnimkou veľmi červených LED diód, ktoré obsahujú fotóny s vlnovými dĺžkami až 800 nanometrov. Pre tvorcov balíkov LED je bežné, že hlásia účinnosť v lúmenoch na watt, pretože je to zmysluplná metrika pre ľudské osvetlenie. Táto metrika však nie je použiteľná pre záhradnícke osvetlenie, pretože ide o meranie fotónov vážených pre ľudské videnie založené na citlivosti ľudského oka na rôzne farby.
Balíček LED, ktorý je LED čipom obsiahnutý v bývaní, je to, čo sa v tomto článku myslí pojem „LED“. Okrem uľahčovania mechanických a elektrických spojení s príslušenstvom slúži puzdro alebo obal aj ako tepelný kanál, ovplyvňuje distribúciu fotónov a obsahuje vrstvu fosforu pre biele LED (viac informácií pozri nižšie). Balíky LED sú cieľovým publikom pre výkonnostné štandardy LED. Ak sú balíčky LED začlenené do príslušenstva, označuje sa to ako LED príslušenstvo.
Základná efektívnosť LED v ich jadre
Existujú tri sub-účinnosti, ktoré prispievajú k celkovej účinnosti LED (LED balíkov), čo je produktom týchto troch podvozku:
Pomer emitovanej fotónovej energie vyjadrenej v elektrónových voltoch k aplikovanému napätiu (VPhoton/VF) je definícia elektrickej účinnosti. Tento pomer je ovplyvnený vnútorným elektrickým odporom LED.
Vnútorná kvantová účinnosť, známa tiež ako fotón na elektrón, sa týka procesu, ktorým sa elektróny premenia na fotóny. Tento proces je ovplyvnený neradiatívnymi rekombinačnými cestami, ktoré zahŕňajú nečistoty a mikrofyzikálne defekty.
Pomer fotónov, ktoré zanechávajú polovodičový materiál LED k celkovému počtu generovaných fotónov, sa označuje ako účinnosť extrakcie fotónov. Tento pomer je ovplyvnený vnútorným odrazom a reabsorpciou. Fráza „straty balíka“ sa používa v priemysle LED na označenie všetkých strát, ktoré sa vyskytujú počas procesu zberu fotónov z balíka LED. Typy balíkov LED môžu mať v nich širokú škálu variácií.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd bola založená v roku 2010. Je to národný high-tech podnikový integrujúci dizajn, výskum a vývoj, výroba a predaj produktov v interiéri a vonkajšie osvetlenie a tiež dokáže robiť OEM, ODM .Formore podrobnosti o našich ponukách, kontaktujte nás na adrese bwzm18@ledbenweiLighting.com
