Pregled
Od izuma lahkih diod (LED) se je znatno povečalo količino fotonov, ki jih je mogoče pretvoriti iz električne energije; Kljub temu je to že blizu, da dosežete fizično mejo. Na mestu, da se vsa vhodna energija spremeni v energijo v obliki fotosintetskih fotonov, je dosežena teoretična največja učinkovitost. Učinkovitost modrih LED lahko doseže do 93%, možno je, da "belci", pretvorjeni v fosfor, dosežejo 76%, rdeče LED pa lahko dosežejo 81%. Zaradi teh izboljšav so na voljo nove možnosti za osvetlitev vrtnarstva. V tem članku bomo razpravljali o naslednjih temah: (1) osnovna fizika in učinkovitost LED; (2) trenutna učinkovitostLED; (3) učinek spektralne kakovosti na proizvodnjo pridelka; in (4) potencialna učinkovitost vrtnarskih napeljav. To je mogoče doseči z optimizacijo spektralnih vplivov na morfologijo rastlin, ki se razlikujejo od vrst do vrst. To bo omogočilo napredek pri pretvorbi fotonov. Po drugi strani so učinki spektra na fotosintezo zelo primerljivi pri vrstah; Kljub temu lahko trenutno sprejete definicija fotosintetskih fotonov, ki sega od 400 do 700 nanometrov, morda zahteva nekaj sprememb. Trenutna kapljica, toplotna kapljica, neučinkovitost gonilnika (napajanje) in optične izgube so štiri značilnosti, ki so lastne vsem LED napeljavam. Zgornja meja učinkovitosti LED vpenjanja se vzpostavi z množenjem učinkovitosti LED paketa s temi štirimi dejavniki. Glede na trenutno stanje tehnologije LED, izračuni kažejo, da so omejitve učinkovitosti belih in rdečih napeljav 3,4 µmol J - 1, medtem ko so za modre in rdeče napeljave omejitve učinkovitosti 4,1 µmol J - 1. Z vključitvijo optične zaščite pred vodo in prekomerno vlažnostjo se te vrednosti zmanjšajo za približno 10%. Obstajajo kompromisi med največjo učinkovitostjo in stroški, ki jih podrobno opisujemo.
Fizika
Izraz "učinkovitost" se nanaša na razmerja, ki imajo enake enote tako v števcu kot v imenovalniku, in ta razmerja je mogoče navesti kot odstotek. Izraz "LED učinkovitost" se nanaša na razmerje med izhodno močjo optične moči in vhod električne energije, izraženo kot vate na vat ali odstotek. Izraz "učinkovitost" se nanaša na razmerja, ki so izražena v različnih enotah. Izraz "učinkovitost" se uporablja na področju vrtnarske razsvetljave za opis količine fotonov, ki se proizvedejo na sekundo na vato vhodne električne energije. Zaradi dejstva, da je vata enaka joulu na sekundo, je to mogoče poenostaviti na µmol na čas. Razmerje Planck -Einsteina, ki ga pogosto imenujemo Planckova enačba, je matematični izraz, ki opisuje razmerje med fotonsko energijo in valovno dolžino. S to enačbo lahko vidimo, da je razmerje med energijo in valovno dolžino obratno sorazmerno. Enačba, ki se uporablja za pretvorbo med učinkovitostjo in učinkovitostjo, pa tudi za izračun največje potencialne fotonske učinkovitosti za določen spekter. Ta enačba se uporablja za pretvorbo med učinkovitostjo in učinkovitostjo.
Da bi ugotovili vpliv, ki ga imajo fotoni na rastline glede na količino električne energije, ki je vhodna, dobimo ustrezne enote s pretvorbo učinkovitosti LED v njihovo učinkovitost. To je v skladu z drugačnim fizičnim zakonom, znanim kot Stark -Einstein zakon, ki meni, da je za vsakega absorbiranega fotona le ena molekula dejansko sposobna reagirati. Ta zakon je mogoče ponovno ustvariti z navedbo, da je en foton sposoben navdušiti en elektron. Obseg učinkovitosti fotona v tem delu je omejen na fotone z valovnimi dolžinami, ki se gibljejo od 400 do 700 nanometrov, z izjemo daljno rdečih LED, ki vključujejo fotone z valovnimi dolžinami do 800 nanometrov. Običajno je, da proizvajalci paketov LED poročajo o učinkovitosti v lumnih na vat, ker je to smiselna metrika za osvetlitev ljudi. Vendar ta metrika ni uporabna za vrtnarsko osvetlitev, ker gre za merjenje fotonov, tehtanih za človeški vid, ki temelji na občutljivosti človeškega očesa na različne barve.
LED paket, ki je LED čip, ki ga vsebuje ohišje, je tisto, kar je v tem članku mišljen z izrazom "LED". Poleg olajšanja mehanskih in električnih priključkov z napeljavo ohišje ali embalaža služi tudi kot toplotni kanal, vpliva na porazdelitev fotonov in vključuje fosforno plast za bele LED (za več informacij glej spodaj). LED paketi so ciljna publika za LED standarde uspešnosti. Ko so LED paketi vključeni v napetost, se to imenuje LED napeljava.
Temeljna učinkovitost LED v njihovem jedru
Obstajajo tri pododstavne učinkovitosti, ki prispevajo k splošni učinkovitosti LED (LED paketov), kar je produkt teh treh pododstavkov:
Razmerje med oddajano fotonsko energijo, izraženo v elektronskih voltih, na uporabljeno napetost (vphoton/VF) je opredelitev električne učinkovitosti. Na to razmerje vpliva notranja električna upor LED.
Notranja kvantna učinkovitost, znana tudi kot foton na elektron, se nanaša na postopek, s katerim se elektroni pretvorijo v fotone. Na ta postopek vplivajo neradiativne rekombinacijske poti, ki vključujejo nečistoče in mikrofizične napake.
Razmerje fotonov, ki puščajo LED polprevodniški material in skupno število ustvarjenih fotonov, se imenuje učinkovitost ekstrakcije fotona. Na to razmerje vpliva tako notranja odsev kot reabsorpcija. Stavek "izgube paketov" se v LED industriji uporablja tako, da se nanaša na izgube, ki se pojavijo med postopkom nabiranja fotonov iz LED paketa. Vrste LED paketov imajo lahko široko paleto teh razlik v teh.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd je bil ustanovljen leta 2010. Gre za nacionalno visokotehnološko podjetje, ki vključuje oblikovanje, raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo notranje in zunanje razsvetljave, prav tako pa lahko naredite OEM, OD.
