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As características da luz fria das lâmpadas LED são derivadas de sua natureza física - a luminescência de transição da banda mecanismo de materiais semicondutores. Quando a corrente passa por uma junção PN composta por materiais como arseneto de gálio (GAAs) ou nitreto de gálio (GaN), elétrons e orifícios liberam diretamente fótons durante o processo de recombinação. Esse processo não depende da excitação de alta temperatura; portanto, a proporção de perda de energia liberada na forma de energia luminosa excede 80%. Por outro lado, as lâmpadas de sódio tradicionais de alta pressão requerem altas temperaturas acima de 2000 ° C para excitar o vapor de mercúrio para emitir luz, e mais de 80% da energia na energia elétrica é perdida na forma de radiação térmica infravermelha.
Essa diferença essencial determina que a intensidade da radiação térmica da tabela de LED que cresce é muito menor que a das fontes de luz tradicionais. A uma distância de 10 cm da superfície da lâmpada, a intensidade da radiação térmica das lâmpadas LED é de apenas 0,5W/m², enquanto a intensidade da radiação térmica das lâmpadas de sódio de alta pressão com a mesma potência pode atingir 15w/m². O limiar de percepção do corpo humano para a radiação térmica é de cerca de 1,2w/m², então mesmo que Tabela de LED em crescimento Ajustar o dossel da planta, seus efeitos térmicos são difíceis de ser percebidos por organismos. Essa característica da luz fria fornece um ambiente de iluminação "" estresse térmico zero "" para as plantas, de modo que a eficiência da fotossíntese não está mais sujeita ao efeito de inibição de alta temperatura.
O sistema de controle de temperatura das lâmpadas LED atinge o controle preciso da temperatura da superfície através de um mecanismo triplo:
A concha da lâmpada adota um substrato de cerâmica de alumina nanoporoso, cuja condutividade térmica atinge 200w/m · k, que é três vezes a dos substratos tradicionais de alumínio. O material de mudança de fase (PCM) incorporado no substrato passa por uma mudança de fase de líquido sólido a 40 ° C, absorve o excesso de calor e o armazena como energia térmica latente. As experiências mostram que essa tecnologia pode comprimir a faixa de flutuação de temperatura da superfície da lâmpada de ± 5 ° C a ± 1,5 ° C.
A lâmpada adota uma estrutura de dissipação de calor compósito de barbatana de tubo de calor. A seção de evaporação do tubo de calor está em contato direto com o chip LED e a seção de condensação é conectada às aletas de dissipação de calor para liberar calor através da convecção natural. Quando a temperatura ambiente é de 25 ° C, essa estrutura pode tornar a temperatura da superfície da lâmpada não maior que a temperatura ambiente em não mais que 15 ° C, garantindo que a lâmpada permaneça abaixo de 40 ° C ao operar em carga total.
O sistema inteligente de controle de temperatura monitora a temperatura da superfície da lâmpada em tempo real através da matriz do termistor NTC. Quando a temperatura local se aproxima do limite de 40 ℃, inicia automaticamente o ajuste da velocidade do vento de três velocidades:
Modo de baixa velocidade: inicie quando a temperatura ambiente for <30 ℃, mantenha a temperatura da superfície em 35-38 ℃;
Modo de velocidade média: ativar quando a temperatura ambiente for 30-35 ℃, fortalecer a convecção do ar;
Modo de alta velocidade: forçar a dissipação de calor sob condições de trabalho extremas para garantir que a temperatura não exceda 40 ℃.
Esse mecanismo de controle de temperatura em circuito fechado permite que a taxa de decaimento da temperatura da superfície da lâmpada seja inferior a 0,5% após 1000 horas de operação contínua, o que é significativamente melhor que a taxa de decaimento de 15% das fontes de luz tradicionais.
Cenário de aplicação: Planting Revolution provocada por características da luz fria
No cenário tradicional da fonte de luz, o espaçamento da camada do cultivo estereoscópico de várias camadas precisa ser mantido acima de 50 cm para evitar o acúmulo de calor, enquanto as características da luz fria das lâmpadas LED permitem que o espaçamento da camada seja comprimido a 15 cm. Por exemplo, em um espaço vertical de 50cm × 50cm × 200cm, 8 camadas de racks de cultivo podem ser organizadas, com um espaçamento de apenas 15 cm entre cada camada, e a uniformidade da luz pode ser alcançada pela tecnologia de luz dispersa direcional> 90%. Esse modo de plantio de alta densidade aumenta a produção anual por unidade de área para 200 vezes a da agricultura tradicional, e a qualidade do produto é mais estável.
A função de escurecimento independente dos LEDs vermelhos e azuis das lâmpadas LED permite plantas em diferentes estágios de crescimento para obter espectros personalizados. Por exemplo, uma relação vermelho de 7: 3 é usada para promover a expansão das folhas durante o estágio de muda da alface, e uma proporção de 3: 7 é alterada para inibir o crescimento excessivo durante o estágio de cabeçalho. Essa tecnologia dinâmica de regulação da luz diminui o ciclo de crescimento da colheita em 15%a 20%, reduzindo a ocorrência de pragas e doenças em mais de 30%.
As características de baixa geração de calor da fonte de luz fria eliminam o consumo de energia do resfriamento no verão e, com o sistema inteligente de controle de temperatura, o consumo anual de energia da fábrica de plantas é reduzido em 40%. No caso de uma certa fazenda vertical urbana, o valor anual de saída por unidade de área de uma fábrica de micro-plantas usando a tecnologia de luz fria LED é 200 vezes a da agricultura tradicional, e o teor de vitamina C do produto é aumentado em 60%e a detecção de resíduos de pesticidas é zero.
Impacto da indústria: a tecnologia de luz fria reconstrói o modelo econômico agrícola
A taxa de utilização de energia luminosa das lâmpadas tradicionais de sódio de alta pressão é inferior a 20%, enquanto as lâmpadas LED podem atingir mais de 80%. Essa melhoria de eficiência permitiu que o valor anual da produção por metro quadrado excedesse 100.000 yuan, fornecendo uma fundação econômica sustentável para a agricultura urbana.
A tecnologia de luz fria aumenta a densidade do cultivo tridimensional em 3-5 vezes. Por exemplo, no cultivo tridimensional de alface, 120 plantas podem ser acomodadas por metro cúbico de espaço, enquanto a taxa de sobrevivência de apenas 30 plantas pode ser mantida sob a cena da fonte de luz tradicional.
Através do controle dinâmico da qualidade da luz e do ambiente constante de temperatura, a consistência do crescimento das culturas é significativamente melhorada. Por exemplo, no cultivo vertical de morangos, a diferença no ciclo de amadurecimento das camadas superior e inferior de frutas é reduzida de 7 dias para 24 horas e o desvio padrão do teor de açúcar é reduzido de 1,2 ° Brix para 0,4 ° Brix.
A atual evolução tecnológica das lâmpadas de crescimento da área de trabalho de LED concentra -se em duas direções principais:
Regulação dinâmica da qualidade da luz
A tecnologia de pontos quânticos permite que a precisão da regulação espectral atinja o nível do nanômetro, e as lâmpadas podem ajustar a fórmula de luz em tempo real, de acordo com os sinais fisiológicos das plantas. Por exemplo, a proporção de luz vermelha distante é aumentada automaticamente durante o período de mudança de cor dos tomates para promover a síntese de carotenóides.
Uso cooperativo de luz e calor
Desenvolvimento de um sistema de recuperação de energia baseado na geração de energia da diferença de temperatura para converter a dissipação de calor das lâmpadas em fonte de alimentação auxiliar. As experiências mostraram que essa tecnologia pode aumentar a eficiência energética geral das lâmpadas em 15%a 20%.
Essas inovações promoverão a evolução das fábricas de micro-plantas da "agricultura alternativa" à "agricultura super-dimensional". Impulsionado pelo objetivo da neutralidade do carbono, a tecnologia de luz fria LED deve se tornar a infraestrutura principal da futura cadeia de suprimentos de alimentos urbanos. Seu potencial valor de produção anual de mais de 100.000 yuan por metro quadrado está atraindo investimentos contínuos de forças de pesquisa científica e capital global.
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