一, Tehniskais princips: galvenā atšķirība starp pusvadītāju luminiscenci un siltuma zudumu pārvaldību.
Veids, kādā tipiski gaismas avoti izstaro gaismu, ierobežo to spēju efektīvi pārveidot enerģiju:
Luminiscences spuldze: fluorescējošais pulveris izstaro gaismu, jonizējot dzīvsudraba tvaikus. Tā gaismas efektivitāte ir tikai 50–70 lūmeni/vats (lm/W), un tā palaišanai ir nepieciešams balasts, kas patērē vēl vairāk enerģijas. Tā spektrā ir daudz ne-fotosintētiski aktīva starojuma, piemēram, infrasarkanais, kas nozīmē, ka aptuveni 70% elektroenerģijas tiek pārvērsti siltumenerģijā.
Metāla halogenīdu lampa izmanto augstas{0}}temperatūras loku, lai ierosinātu metālu halogenīdus un liktu tiem izdalīt gaismu. Gaismas efektivitāte var būt pat 90-140 lm/W, bet darba temperatūra var būt virs 1000 grādiem, un tiek zaudēti vairāk nekā 60% no termiskā starojuma. Lai turpinātu darboties, tai ir nepieciešama dzesēšanas sistēma.
Akvārija krāsa{0}}Mainošs ūdensnecaurlaidīgs apgaismojumsizstaro gaismu tieši caur elektronu caurumu rekombināciju pusvadītāju PN savienojumos ar gaismas efektivitāti līdz 50-200 lm/W, un spektru var precīzi pielāgot fotosintētiski aktīvā starojuma diapazonam (PAR, 400-700 nm). Piemēram, noteikta zīmola LED akvārija apgaismojuma zilā gaisma (450 nm) un sarkanā gaisma (660 nm) veido vairāk nekā 80% no kopējās gaismas jaudas, un enerģijas patēriņš ir vairāk nekā trīs reizes lielāks nekā parastajiem gaismas avotiem. Turklāt LED izmanto līdzstrāvas piedziņu, kas nozīmē, ka nav balasta zudumu, un tas darbojas tikai temperatūrā no 40 līdz 60 grādiem pēc Celsija, kas ievērojami samazina siltuma pārvaldības izmaksas.
2. Enerģijas izmantošanas salīdzinājums: laboratorijas datu kvantitatīva pārbaude un reālās situācijas{1}}
1. Atšķirības, cik daudz gaismas ierīce izdala un cik daudz enerģijas tā patērē
Piemēram, ja vēlaties iegūt PAR vērtību 1000 μ mol/m ²/s:
Luminiscences spuldze: nepieciešama aptuveni 250 W jauda, un tā katru gadu patērē 2190 kWh jaudas (pamatojoties uz 12 stundu izmantošanu dienā).
Metāla halogenīdu lampai ir nepieciešama aptuveni 150 W jauda, taču tai ir nepieciešams arī dzesēšanas ventilators, kas patērē apmēram 20 W. Kopējais enerģijas patēriņš ir 1460 kWh/gadā.
LED gaismas patērē tikai 80 W jaudu un izmanto 700 kWh gadā. Tie patērē par 68% mazāk enerģijas nekā dienasgaismas spuldzes un par 52% mazāk enerģijas nekā metālu halogenīdu gaismas.
2. Rūpnīcas lauksaimniecības gadījumu apstiprināšana
Sadarbība starp Dalian Ocean University un garneļu audzēšanas uzņēmumiem Džandžou, Fudzjaņas provincē, liecina, ka pēc pielāgotas LED apgaismojuma sistēmas uzstādīšanas enerģijas patēriņš uz izlaides vienību samazinājās no 0,8 kWh/kg līdz 0,3 kWh/kg. Tas ietaupa vairāk nekā 120 000 juaņu gadā elektrības rēķinos. Sistēma maksimāli izmanto gaismas enerģiju, dinamiski mainot spektru (ar zilo gaismu kā galveno avotu, kas veicina barošanu dienas laikā, un sarkano gaismu kā galveno avotu stresa mazināšanai naktī).
3. Ģimenes akvārija aina
Piemēram, 60 cm × 30 cm × 40 cm akvārijs:
Tradicionālā iespēja ir divas 40 W dienasgaismas spuldzes, kas katru gadu patērē 350 kWh elektroenerģijas.
LED risinājums: viena 24 W pilna -spektra LED spuldze, kas patērē 105 kWh jaudu gadā un nav bieži jāmaina (luminiscences spuldzes darbības laiks ir aptuveni 8000 stundu, savukārt LED — līdz 50 000 stundām).
3, dzīves cikls: pilnīgs izrāviens no jauniem materiāliem līdz sistēmas projektēšanai
1. Galvenās materiālu kalpošanas laika atšķirības
Spuldze ar dienasgaismas gaismu: kvēldiega iztvaikošana izraisa gaismas izbalēšanu, un mitrā vide paātrina elektrodu oksidēšanos, kas nozīmē, ka faktiskais kalpošanas laiks tiek samazināts par vairāk nekā 30%.
Metāla halogenīdu lampa: loka caurule kļūst melna, kas padara gaismu mazāk efektīvu. Lampas darbības laiks ir aptuveni 12 000 stundu, taču, to bieži ieslēdzot un izslēdzot, tās kalpošanas laiks var samazināties uz pusi (sākotnējā pārsprieguma strāva ir trīs reizes lielāka par līdzsvara stāvokļa strāvu).
LED: tas ir izgatavots no platas joslas pusvadītāju materiāliem, piemēram, gallija nitrīda (GaN), un tam vajadzētu darboties vairāk nekā 100 000 stundu. Faktiskais produkts kalpo ilgāk, jo ir šāds dizains:
Epoksīda sveķu iekapsulēšana neļauj mitrumam un sālim korodēt LED gaismas. Jūras ūdenī IP67 ūdensnecaurlaidīgās LED gaismas var darboties līdz 50 000 stundām.
Pastāvīgas strāvas piedziņas ķēde: noteikta veida LED akvārija apgaismojums saglabā 90% no sākotnējās gaismas intensitātes pēc 30 000 stundām, lai izvairītos no gaismas zudumiem strāvas izmaiņu dēļ.
Siltuma izkliedes optimizēšana: savienojuma temperatūra tiek uzturēta zem 60 grādiem, izmantojot alumīnija substrātu un spuras tipa siltuma izlietni. Tas ir par 40 grādiem zemāks nekā ar parastajiem gaismas avotiem.
2. Pilna dzīves cikla izmaksu salīdzinājums, pamatojoties uz 10 gadu lietošanas ciklu:
Luminiscences spuldze: lampas uzturēšana maksā 600 juaņas, kas nozīmē, ka caurule ir jāmaina 12 reizes (katru reizi 50 juaņas). Visas izmaksas ir 22500 juaņas, kas ietver elektrību.
LED gaismas: tās nav jāmaina, un to jauda ir tikai 7000 juaņas, kas ir tikai 31% no fluorescējošās gaismas opcijas izmaksām.
4, Ieguvumi videi: Piesārņojuma kontroles vērtība uzņēmējdarbībā un ilgtspējīgā attīstībā
1. Atbrīvošanās no dzīvsudraba piesārņojuma riska
Katrā dienasgaismas spuldzē ir aptuveni 5 līdz 10 miligrami dzīvsudraba. Kad katru gadu tiek izmests 1 miljards dienasgaismas spuldžu, tās izdala 50 līdz 100 tonnas dzīvsudraba, kas ilgstoši piesārņo ūdeni un zemi. Dzīvsudrabs un svins nav atrodami gaismas diodēs. Pēc izmešanas vērtīgos metālus, piemēram, sudrabu un galliju, var viegli izjaukt un izmantot atkārtoti.
2. Palīdzība oglekļa samazināšanai
Piemēram, Ķīnas akvakultūras nozarē pašreizējo dienasgaismas spuldžu aizstāšana ar gaismas diodēm un ikgadējā elektroenerģijas patēriņa aprēķins 10 miljardu kWh apmērā samazinātu oglekļa dioksīda emisijas par 8 miljoniem tonnu (0,8 kg/kWh). Tas ir tas pats, kas iestādīt 440 miljonus koku videi.
3. Videi labvēlīgs dizains
Dažām LED akvāriju gaismām ir foto biosensori, kas var pārbaudīt ūdens kvalitāti reāllaikā un uzturēt ekosistēmu līdzsvarā, mainot spektru. Piemēram, ja aļģu daudzums ir lielāks par normālu, automātiskais sarkanās gaismas palielinājums (660 nm) aptur aļģu vairošanos un samazina nepieciešamību pēc ķīmiskiem aļģu noņemšanas līdzekļiem.
