Przegląd
Od czasu wynalezienia diod emitujących światło (diody LED) nastąpił znaczny wzrost liczby fotonów, które można przekształcić z energii elektrycznej; Niemniej jednak zbliża się do osiągnięcia limitu fizycznego. W momencie, gdy cała energia wejściowa jest przekształcana w energię w postaci fotonów fotosyntetycznych, osiągana jest teoretyczna maksymalna wydajność. Wydajność niebieskich diod LED może osiągnąć nawet 93%, możliwe jest, że „białka” skomponowane fosforami osiągną 76%, a czerwone diody LED mogą osiągnąć 81%. Z powodu tych ulepszeń dostępne stały się nowe perspektywy oświetlenia ogrodnictwa. W tym artykule omówimy następujące tematy: (1) fizyka i wydajność diod LED; (2) Obecna skutecznośćLED; (3) wpływ jakości spektralnej na produkcję upraw; oraz (4) potencjalna skuteczność opraw ogrodniczych. Można to osiągnąć poprzez optymalizację wpływu spektralnego na morfologię roślin, które różnią się w zależności od gatunków. Pozwoli to na osiągnięcie postępów w konwersji fotonów. Z drugiej strony efekty spektrum na fotosyntezę są bardzo porównywalne dla gatunków; Niemniej jednak aktualnie przyjęta definicja fotonów fotosyntetycznych, która waha się od 400 do 700 nanometrów, może wymagać pewnych modyfikacji. Obecne opadanie, opadanie cieplne, nieefektywności kierowcy (zasilacz) i straty optyczne to cztery cechy, które są nieodłącznie związane ze wszystkimi oprawami LED. Najważniejszy limit skuteczności urządzenia LED jest ustalany poprzez pomnożenie skuteczności pakietu LED przez te cztery czynniki. Biorąc pod uwagę obecny stan technologii LED, obliczenia sugerują, że ograniczenia skuteczności dla białych i czerwonych urządzeń wynoszą 3,4 µmol J - 1, podczas gdy w przypadku urządzeń niebieskich i czerwonych ograniczenia skuteczności wynoszą 4,1 µmol J - 1. Uwzględniając ochronę optyczną przed wodą i nadmierną wilgotność, wartości te są zmniejszone o około 10%. Istnieją kompromisy między szczytową skutecznością a kosztami, które szczegółowo opisujemy.
Fizyka
Termin „wydajność” odnosi się do wskaźników, które mają te same jednostki zarówno w licznikach, jak i mianowniku, a te wskaźniki można określić jako procent. Termin „wydajność LED” odnosi się do stosunku mocy wyjściowej optycznej do wejścia mocy elektrycznej, wyrażonego jako Wats na wat lub procent. Termin „skuteczność” odnosi się do współczynników wyrażanych w różnych jednostkach. Termin „skuteczność” jest używany w dziedzinie oświetlenia ogrodniczego do opisania ilości fotonów wytwarzanych na sekundę na wat elektryczności wejściowej. Ze względu na fakt, że wat jest równy Joule na sekundę, można to uprościć do µmol na czas. Relacja Plancka -Einsteina, która jest często określana jako równanie Plancka, jest matematycznym wyrażeniem, które opisuje związek między energią fotonu a długością fali. Korzystając z tego równania, widzimy, że związek między energią a długością fali jest odwrotnie proporcjonalny. Równanie stosowane do konwersji między wydajnością a skutecznością, a także do obliczenia najwyższej potencjalnej skuteczności fotonu fotosyntetycznego dla określonego spektrum. To równanie służy do konwersji między wydajnością a skutecznością.
W celu ustalenia wpływu, jaki fotony mają na rośliny w odniesieniu do ilości wkładu elektrycznego, uzyskujemy odpowiednie jednostki, przekształcając wydajność diod LED w ich skuteczność. Jest to zgodne z innym prawem fizycznym znanym jako prawo Starka -Einsteina, które utrzymuje to dla każdego wchłanianego fotonu, tylko jedna cząsteczka jest zdolna do reagowania. Możliwe jest powtórzenie tego prawa, stwierdzając, że jeden foton jest w stanie podekscytować jeden elektron. Zakres skuteczności fotonów w tej pracy jest ograniczony do fotonów o długości fal od 400 do 700 nanometrów, z wyjątkiem dalekwiedzonych diod LED, które zawierają fotony o długościach fal tak wysokich jak 800 nanometrów. Twórcy pakietów LED często zgłaszają skuteczność w lumenach na wat, ponieważ jest to sensowna miara oświetlenia człowieka. Jednak ta metryka nie ma zastosowania do oświetlenia ogrodniczego, ponieważ jest pomiarem fotonów ważonych ludzkim widzeniem w oparciu o wrażliwość ludzkiego oka na różne kolory.
Pakiet LED, który jest chipem LED zawartym w obudowie, jest to, co oznacza termin „LED” w tym artykule. Oprócz ułatwiania połączeń mechanicznych i elektrycznych ze urządzeniem, obudowa lub opakowanie służy również jako kanał cieplny, wpływa na rozkład fotonów i zawiera warstwę fosforową białych diod LED (więcej informacji, patrz poniżej). Pakiety LED są docelowymi odbiorcami dla standardów wydajności LED. Gdy pakiety LED są włączone do urządzenia, jest to określane jako urządzenie LED.
Podstawowa wydajność LED w ich rdzeniu
Istnieją trzy substancje podrzędne, które przyczyniają się do ogólnej wydajności diod LED (pakiety LED), które są produktem tych trzech substancji:
Stosunek emitowanej energii fotonowej, wyrażonej w woltach elektronów, do przyłożonego napięcia (VPHOTON/VF) jest definicją wydajności elektrycznej. Na ten stosunek ma wpływ wewnętrzny odporność elektryczna diody LED.
Wewnętrzna wydajność kwantowa, znana również jako foton na elektron, odnosi się do procesu, w którym elektrony są przekształcane w fotony. Na ten proces wpływają nie promieniujące trasy rekombinacji, które obejmują zanieczyszczenia i wady mikrofizyczne.
Stosunek fotonów, które pozostawiają materiał półprzewodnikowy LED do całkowitej liczby generowanych fotonów, jest określany jako wydajność ekstrakcji fotonu. Na stosunek ten wpływa zarówno wewnętrzne odbicie, jak i reabsorpcja. Wyrażenie „straty pakietów” jest używane w branży LED w odniesieniu do wszelkich strat, które występują podczas procesu zbierania fotonów z pakietu LED. Typy pakietów LED mogą mieć szeroki zakres różnic.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd został założony w 2010 roku. Jest to krajowe zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo integrujące projektowanie, badanie i rozwój, produkcja i sprzedaż produktów oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego, a także może robić dane OEM, ODM .formore na temat naszych ofert, proszę o kontakt pod adresem BWZM18@ledbenweilighting.com
