Làm thế nào để đèn tăng trưởng máy tính để bàn LED đạt được sự tu luyện không phá hủy ánh sáng lạnh dưới 40 ° C?

Các đặc tính ánh sáng lạnh của đèn LED có nguồn gốc từ bản chất vật lý của chúng - cơ chế phát quang chuyển tiếp của dải của vật liệu bán dẫn. Khi dòng điện đi qua một ngã ba PN bao gồm các vật liệu như gallium arsenide (GaAs) hoặc gallium nitride (GAN), electron và lỗ hổng trực tiếp giải phóng các photon trong quá trình tái tổ hợp. Quá trình này không dựa vào kích thích nhiệt độ cao, do đó, tỷ lệ mất năng lượng được giải phóng dưới dạng năng lượng ánh sáng vượt quá 80%. Ngược lại, đèn natri áp suất cao truyền thống đòi hỏi nhiệt độ cao trên 2000 ° C để kích thích hơi thủy ngân để phát ra ánh sáng và hơn 80% năng lượng trong năng lượng điện bị mất ở dạng bức xạ nhiệt hồng ngoại.

Sự khác biệt thiết yếu này xác định rằng cường độ bức xạ nhiệt của vật cố phát triển bảng LED thấp hơn nhiều so với các nguồn ánh sáng truyền thống. Ở khoảng cách 10cm từ bề mặt của đèn, cường độ bức xạ nhiệt của đèn LED chỉ là 0,5W/m2, trong khi cường độ bức xạ nhiệt của đèn natri áp suất cao với cùng một công suất có thể đạt tới 15W/m2. Ngưỡng nhận thức của cơ thể con người đối với bức xạ nhiệt là khoảng 1,2w/m2, vì vậy ngay cả khi LED bàn đang phát triển bộ đồ cố định Phù hợp với tán cây, tác dụng nhiệt của chúng rất khó để được cảm nhận bởi các sinh vật. Đặc tính ánh sáng lạnh này cung cấp môi trường ánh sáng "" không có nhiệt "" "cho thực vật, do đó hiệu quả quang hợp không còn chịu tác dụng ức chế nhiệt độ cao.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ của đèn LED đạt được kiểm soát chính xác nhiệt độ bề mặt thông qua cơ chế ba:
Vỏ đèn áp dụng chất nền gốm alumina nano, có độ dẫn nhiệt đạt 200W/m · K, gấp ba lần chất nền nhôm truyền thống. Vật liệu thay đổi pha (PCM) được nhúng trong chất nền trải qua sự thay đổi pha chất lỏng chất lỏng ở 40 ° C, hấp thụ nhiệt dư và lưu trữ nó dưới dạng năng lượng nhiệt tiềm ẩn. Các thí nghiệm cho thấy công nghệ này có thể nén phạm vi dao động nhiệt độ của bề mặt đèn từ ± 5 ° C đến ± 1,5 ° C.

Đèn áp dụng cấu trúc tản nhiệt tổng hợp ống nhiệt. Phần bay hơi ống nhiệt tiếp xúc trực tiếp với chip LED và phần ngưng tụ được kết nối với các vây tản nhiệt để giải phóng nhiệt thông qua đối lưu tự nhiên. Khi nhiệt độ môi trường là 25 ° C, cấu trúc này có thể làm cho nhiệt độ bề mặt của đèn không cao hơn nhiệt độ môi trường không quá 15 ° C, đảm bảo rằng đèn vẫn dưới 40 ° C khi hoạt động ở mức tải đầy đủ.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ thông minh theo dõi nhiệt độ bề mặt của đèn trong thời gian thực thông qua mảng nhiệt điện áp NTC. Khi nhiệt độ cục bộ đạt đến ngưỡng 40, nó sẽ tự động bắt đầu điều chỉnh tốc độ gió ba tốc độ:
Chế độ tốc độ thấp: Bắt đầu khi nhiệt độ môi trường là <30, duy trì nhiệt độ bề mặt ở mức 35-38;
Chế độ tốc độ trung bình: Kích hoạt khi nhiệt độ môi trường là 30-35, tăng cường đối lưu không khí;
Chế độ tốc độ cao: Lực tản nhiệt trong điều kiện làm việc cực độ để đảm bảo rằng nhiệt độ không vượt quá 40.
Cơ chế điều khiển nhiệt độ vòng kín này cho phép tốc độ phân rã nhiệt độ bề mặt của đèn nhỏ hơn 0,5% sau 1000 giờ hoạt động liên tục, tốt hơn đáng kể so với tốc độ phân rã 15% của các nguồn ánh sáng truyền thống.

Kịch bản ứng dụng: Cuộc cách mạng trồng trọt do đặc điểm ánh sáng lạnh
Trong kịch bản nguồn sáng truyền thống, khoảng cách lớp của canh tác lập thể nhiều lớp cần được giữ trên 50cm để tránh tích lũy nhiệt, trong khi các đặc tính ánh sáng lạnh của đèn LED cho phép khoảng cách lớp được nén đến 15cm. Ví dụ, trong một không gian thẳng đứng 50cm × 50cm × 200cm, 8 lớp giá đỡ canh tác có thể được sắp xếp, với khoảng cách chỉ 15cm giữa mỗi lớp và độ đồng nhất ánh sáng có thể đạt được bằng công nghệ ánh sáng phân tán hướng> 90%. Chế độ trồng mật độ cao này làm tăng sản lượng hàng năm trên một đơn vị diện tích lên 200 lần so với nông nghiệp truyền thống và chất lượng sản phẩm ổn định hơn.

Chức năng làm mờ độc lập của đèn LED màu đỏ và màu xanh của đèn LED cho phép các nhà máy ở các giai đoạn tăng trưởng khác nhau để có được quang phổ tùy chỉnh. Ví dụ, tỷ lệ 7: 3 màu đỏ đỏ được sử dụng để thúc đẩy sự giãn nở của lá trong giai đoạn cây rau diếp và tỷ lệ 3: 7 được chuyển đổi để ức chế sự tăng trưởng quá mức trong giai đoạn tiêu đề. Công nghệ điều hòa ánh sáng động này rút ngắn 15%-20%chu kỳ tăng trưởng của cây trồng, trong khi giảm hơn 30%bệnh sâu bệnh và bệnh tật.

Các đặc tính phát nhiệt thấp của nguồn ánh sáng lạnh loại bỏ mức tiêu thụ năng lượng của việc làm mát vào mùa hè và với hệ thống kiểm soát nhiệt độ thông minh, mức tiêu thụ năng lượng hàng năm của nhà máy thực vật giảm 40%. Trong trường hợp của một trang trại thẳng đứng đô thị nhất định, giá trị sản lượng hàng năm trên một đơn vị diện tích của nhà máy sản xuất vi mô sử dụng công nghệ đèn LED lạnh gấp 200 lần so với nông nghiệp truyền thống và hàm lượng vitamin C của sản phẩm được tăng lên 60%và phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu bằng không.

Tác động của ngành: Công nghệ ánh sáng lạnh tái tạo lại mô hình kinh tế nông nghiệp
Tốc độ sử dụng năng lượng ánh sáng của đèn natri áp suất cao truyền thống là dưới 20%, trong khi đèn LED có thể đạt hơn 80%. Sự cải thiện hiệu quả này đã cho phép giá trị sản lượng hàng năm trên mỗi mét vuông vượt quá 100.000 nhân dân tệ, cung cấp một nền tảng kinh tế bền vững cho nông nghiệp đô thị.

Công nghệ ánh sáng lạnh làm tăng mật độ tu luyện ba chiều lên 3-5 lần. Ví dụ, trong quá trình trồng rau diếp ba chiều, 120 cây có thể được cung cấp trên mỗi mét khối không gian, trong khi tỷ lệ sống của chỉ có 30 cây có thể được duy trì trong cảnh nguồn sáng truyền thống.

Thông qua kiểm soát động của chất lượng ánh sáng và môi trường nhiệt độ liên tục, tính nhất quán của sự tăng trưởng của cây trồng được cải thiện đáng kể. Ví dụ, trong canh tác dọc của dâu tây, sự khác biệt trong chu kỳ chín của các lớp trái cây trên và dưới được rút ngắn từ 7 ngày xuống còn 24 giờ và độ lệch chuẩn của hàm lượng đường giảm từ 1,2 ° Brix xuống 0,4 ° Brix.

Sự phát triển công nghệ hiện tại của đèn tăng trưởng máy tính để bàn LED tập trung vào hai hướng chính:
Quy định năng động về chất lượng ánh sáng
Công nghệ chấm lượng tử cho phép độ chính xác điều hòa quang phổ đạt đến mức nanomet và đèn có thể điều chỉnh công thức ánh sáng trong thời gian thực theo tín hiệu sinh lý của thực vật. Ví dụ, tỷ lệ của ánh sáng đỏ được tự động tăng lên trong thời gian thay đổi màu của cà chua để thúc đẩy tổng hợp carotenoids.

Hợp tác sử dụng ánh sáng và nhiệt
Phát triển một hệ thống thu hồi năng lượng dựa trên sự phát điện chênh lệch nhiệt độ để chuyển đổi sự phân tán nhiệt của đèn thành nguồn điện phụ. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng công nghệ này có thể tăng hiệu quả năng lượng tổng thể của đèn lên 15%-20%.
Những đổi mới này sẽ thúc đẩy sự phát triển của các nhà máy vi mô từ "nông nghiệp thay thế" thành "nông nghiệp siêu chiều". Được thúc đẩy bởi mục tiêu trung lập carbon, công nghệ ánh sáng lạnh được dự kiến ​​sẽ trở thành cơ sở hạ tầng cốt lõi của chuỗi cung ứng thực phẩm đô thị trong tương lai. Giá trị sản lượng hàng năm tiềm năng của nó là hơn 100.000 nhân dân tệ mỗi mét vuông đang thu hút đầu tư liên tục từ các lực lượng nghiên cứu khoa học và vốn toàn cầu.