Una visió general
Des de la invenció de díodes emissors de llum (LEDs), hi ha hagut un augment significatiu de la quantitat de fotons que es poden convertir en energia elèctrica; Tot i això, això s’acosta a arribar a un límit físic. En el punt que tota l’energia d’entrada es transforma en energia en forma de fotons fotosintètics, s’aconsegueix l’eficiència màxima teòrica. L’eficiència dels LED blaus pot arribar fins al 93%, és possible que els “blancs” convertits en fòsfor arribin al 76%i els LED vermells poden arribar al 81%. A causa d’aquestes millores, s’han posat disponibles noves perspectives d’il·luminació d’horticultura. En aquest article, discutirem els temes següents: (1) la física i l'eficiència subjacents dels LED; (2) l'eficàcia actual deLeds; (3) l'efecte de la qualitat espectral sobre la sortida de cultius; i (4) l'eficàcia potencial dels accessoris d'horticultura. Això es pot aconseguir optimitzant els impactes espectrals sobre la morfologia vegetal, que difereixen de les espècies a les espècies. Això permetrà avançar en la conversió de fotons. D'altra banda, els efectes de l'espectre sobre la fotosíntesi són molt comparables entre les espècies; No obstant això, la definició actualment acceptada de fotons fotosintètics, que oscil·la entre 400 i 700 nanòmetres, pot requerir alguna modificació. Les ineficiències actuals, la caiguda de calor, el conductor (subministrament elèctric) i les pèrdues òptiques són les quatre característiques inherents a tots els accessoris LED. El límit superior de l'eficàcia del dispositiu LED s'estableix multiplicant l'eficàcia del paquet LED per aquests quatre factors. Tenint en compte l’estat actual de la tecnologia LED, els càlculs suggereixen que les limitacions d’eficàcia dels accessoris blancs i vermells són de 3,4 µmol J - 1, mentre que per als accessoris blaus i vermells, els límits d’eficàcia són de 4,1 µmol J - 1. En incloure la protecció òptica contra l’aigua i la humitat excessiva, aquests valors es redueixen al voltant d’un 10%. Hi ha compensacions entre l'eficàcia i el cost màxim, que detallem.
Física
El terme "eficiència" fa referència a relacions que tenen les mateixes unitats tant en el numerador com en el denominador, i aquestes relacions es poden indicar com a percentatge. El terme "eficiència LED" fa referència a la relació de la sortida de potència òptica amb l'entrada de potència elèctrica, expressada com a watts per watt o per cent. El terme "eficàcia" es refereix a relacions que s'expressen en diverses unitats. El terme "eficàcia" s'utilitza en el camp de la il·luminació hortícola per descriure la quantitat de fotons que es produeixen per segon per watt d'electricitat d'entrada. Degut al fet que un watt és igual a un Joule per segon, es pot simplificar a µmol per temps. La relació Planck -Einstein, que sovint es coneix com a equació de Planck, és una expressió matemàtica que descriu la relació entre l’energia del fotó i la longitud d’ona. Utilitzant aquesta equació, podem veure que la relació entre energia i longitud d’ona és inversament proporcional. L’equació s’utilitza per convertir entre eficiència i eficàcia, així com per calcular la màxima eficàcia de fotons fotosintètics potencials per a un espectre determinat. Aquesta equació s'utilitza per convertir entre eficiència i eficàcia.
Per tal de determinar la influència que tenen els fotons en les plantes en relació amb la quantitat de potència elèctrica que s’entrada, obtenim les unitats rellevants convertint l’eficiència dels LED en la seva eficàcia. Això s’ajusta a una llei física diferent coneguda com la llei Stark -Einstein, que afirma que per a cada fotó que s’absorbeix, només una molècula és capaç de reaccionar. És possible reafirmar aquesta llei afirmant que un fotó és capaç d’emocionar un electró. L’abast de l’eficàcia del fotó en aquest treball està restringit a fotons amb longituds d’ona que oscil·len entre 400 i 700 nanòmetres, a excepció dels LED de color vermell, que incorporen fotons amb longituds d’ona fins a 800 nanòmetres. És habitual que els fabricants de paquets LED informin de l'eficàcia en lumens per watt perquè es tracta d'una mètrica significativa per a la il·luminació humana. Tanmateix, aquesta mètrica no és aplicable a la il·luminació hortícola perquè és una mesura de fotons ponderat per a la visió humana basada en la sensibilitat de l’ull humà a diferents colors.
Un paquet LED, que és el xip LED contingut dins d’una carcassa, és el que s’entén amb el terme “LED” en aquest article. A més de facilitar les connexions mecàniques i elèctriques amb el dispositiu, l’allotjament o l’envasament també serveix de canal de calor, influeix en la distribució de fotons i incorpora la capa de fòsfor per als LED blancs (per a més informació, vegeu més avall). Els paquets LED són el públic objectiu dels estàndards de rendiment LED. Quan els paquets LED s’incorporen a un dispositiu, es coneix com a dispositiu LED.
L’eficiència fonamental dels LED al seu nucli
Hi ha tres subeficiències que contribueixen a l’eficiència global dels LED (paquets LED), que és el producte d’aquestes tres subeficiències:
La relació de l’energia del fotó emès, expressada en volts d’electrons, amb la tensió aplicada (vphoton/vf) és la definició d’eficiència elèctrica. Aquesta proporció està influenciada per la resistència elèctrica interna del LED.
L’eficiència quàntica interna, també coneguda com el fotó per electró, fa referència al procés mitjançant el qual els electrons es converteixen en fotons. Aquest procés està influenciat per les rutes de recombinació no radiactiva, que inclouen impureses i defectes microfísics.
La relació de fotons que deixen el material de semiconductor LED al nombre total de fotons que es generen es coneix com a eficiència d’extracció de fotons. Aquesta proporció està influenciada tant per la reflexió interna com per la reabsorció. La frase "pèrdues de paquets" s'utilitza a la indústria LED per referir -se a les pèrdues que es produeixen durant el procés de recol·lecció de fotons d'un paquet LED. Els tipus de paquets LED podrien tenir una àmplia gamma de variacions en aquestes.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd es va establir el 2010. És un disseny d'empreses nacionals d'alta tecnologia, R + D, producció i vendes de productes d'il·luminació interior i exterior i també pot fer detalls OEM, ODM.
