In che modo le lampade di crescita del desktop a LED ottengono una coltivazione non distruttiva di luce fredda al di sotto di 40 ° C?

Le caratteristiche della luce fredda delle lampade a LED derivano dalla loro natura fisica: il meccanismo di luminescenza di transizione della banda dei materiali a semiconduttore. Quando la corrente passa attraverso una giunzione PN composta da materiali come l'arsenuro di gallio (GAAS) o il nitruro di gallio (GAN), gli elettroni e i fori rilasciano direttamente i fotoni durante il processo di ricombinazione. Questo processo non si basa sull'eccitazione ad alta temperatura, quindi la percentuale di perdita di energia rilasciata sotto forma di energia luminosa supera l'80%. Al contrario, le tradizionali lampade di sodio ad alta pressione richiedono alte temperature superiori a 2000 ° C per eccitare il vapore di mercurio per emettere luce e oltre l'80% dell'energia nell'energia elettrica viene persa sotto forma di radiazioni termiche a infrarossi.

Questa differenza essenziale determina che l'intensità di radiazione termica del dispositivo di crescita della tabella a LED è molto inferiore a quella delle fonti di luce tradizionali. A una distanza di 10 cm dalla superficie della lampada, l'intensità di radiazione termica delle lampade a LED è solo 0,5 W/m², mentre l'intensità di radiazione termica delle lampade di sodio ad alta pressione con la stessa potenza può raggiungere 15 W/m². La soglia di percezione del corpo umano per le radiazioni termiche è di circa 1,2 W/m², quindi anche se Tabella a LED che coltiva il dispositivo Adatto al baldacchino delle piante, i loro effetti termici sono difficili da percepire dagli organismi. Questa caratteristica della luce fredda fornisce un ambiente di illuminazione "" zero stress zero "per le piante, in modo che l'efficienza della fotosintesi non sia più soggetta all'effetto di inibizione ad alta temperatura.

Il sistema di controllo della temperatura delle lampade a LED raggiunge un controllo preciso della temperatura superficiale attraverso un triplo meccanismo:
Il guscio della lampada adotta un substrato ceramico di allumina nanoporoso, la cui conducibilità termica raggiunge 200 W/M · K, che è tre volte quello dei tradizionali substrati di alluminio. Il materiale di cambio di fase (PCM) incorporato nel substrato subisce un cambiamento di fase liquido solido a 40 ° C, assorbe il calore in eccesso e lo memorizza come energia termica latente. Gli esperimenti mostrano che questa tecnologia può comprimere l'intervallo di fluttuazione della temperatura della superficie della lampada da ± 5 ° C a ± 1,5 ° C.

La lampada adotta una struttura di dissipazione del calore composito di fin di calore. La sezione di evaporazione del tubo di calore è in contatto diretto con il chip a LED e la sezione di condensazione è collegata alle pinne di dissipazione del calore per rilasciare calore attraverso la convezione naturale. Quando la temperatura ambiente è di 25 ° C, questa struttura può rendere la temperatura superficiale della lampada non superiore alla temperatura ambiente di non più di 15 ° C, garantendo che la lampada rimanga inferiore a 40 ° C quando funziona a pieno carico.

Il sistema di controllo della temperatura intelligente monitora la temperatura superficiale della lampada in tempo reale attraverso l'array di termistor NTC. Quando la temperatura locale si avvicina alla soglia 40 ℃, avvia automaticamente la regolazione della velocità del vento a tre velocità:
Modalità a bassa velocità: avvia quando la temperatura ambiente è <30 ℃, mantenere la temperatura superficiale a 35-38 ℃;
Modalità di velocità media: attivare quando la temperatura ambiente è 30-35 ℃, rafforzare la convezione dell'aria;
Modalità ad alta velocità: forza la dissipazione del calore in condizioni di lavoro estreme per garantire che la temperatura non superi i 40 ℃.
Questo meccanismo di controllo della temperatura a circuito chiuso consente al tasso di decadimento della temperatura superficiale della lampada di essere inferiore allo 0,5% dopo 1000 ore di funzionamento continuo, che è significativamente migliore del tasso di decadimento del 15% delle fonti di luce tradizionali.

Scenario dell'applicazione: rivoluzione della piantagione causata dalle caratteristiche della luce fredda
Nel tradizionale scenario della sorgente luminosa, la spaziatura dello strato della coltivazione stereoscopica multistrato deve essere mantenuta al di sopra di 50 cm per evitare l'accumulo di calore, mentre le caratteristiche della luce fredda delle lampade a LED consentono di comprendere la spaziatura dello strato a 15 cm. Ad esempio, in uno spazio verticale di 50 cm × 50 cm × 200 cm, è possibile organizzare 8 strati di rack di coltivazione, con una spaziatura di soli 15 cm tra ogni strato e l'uniformità della luce può essere raggiunta mediante tecnologia di luce sparsa direzionale> 90%. Questa modalità di impianto ad alta densità aumenta la produzione annuale per unità di area a 200 volte quella dell'agricoltura tradizionale e la qualità del prodotto è più stabile.

La funzione di oscuramento indipendente dei LED rossi e blu delle lampade a LED consente alle piante in diverse fasi di crescita di ottenere spettri personalizzati. Ad esempio, un rapporto blu rosso 7: 3 viene utilizzato per promuovere l'espansione delle foglie durante lo stadio della piantina della lattuga e un rapporto 3: 7 viene commutato per inibire la crescita eccessiva durante la fase di intestazione. Questa tecnologia di regolazione della luce dinamica riduce il ciclo di crescita delle colture del 15%-20%, riducendo al contempo il verificarsi di parassiti e malattie di oltre il 30%.

Le caratteristiche a bassa generazione di calore della fonte di luce fredda eliminano il consumo di energia di raffreddamento in estate e, con il sistema di controllo della temperatura intelligente, il consumo annuale di energia della fabbrica vegetale è ridotto del 40%. In un caso di una certa fattoria verticale urbana, il valore di produzione annuale per unità di area di una fabbrica di micro-piante utilizzando la tecnologia a luce fredda a LED è 200 volte quello dell'agricoltura tradizionale e il contenuto di vitamina C del prodotto è aumentato del 60%e il rilevamento dei residui di pesticidi è zero.

Impatto del settore: la tecnologia della luce fredda ricostruisce il modello economico agricolo
Il tasso di utilizzo dell'energia luminosa delle tradizionali lampade di sodio ad alta pressione è inferiore al 20%, mentre le lampade a LED possono raggiungere più dell'80%. Questo miglioramento dell'efficienza ha permesso al valore di produzione annuale per metro quadrato di superare i 100.000 yuan, fornendo una base economica sostenibile per l'agricoltura urbana.

La tecnologia della luce fredda aumenta la densità della coltivazione tridimensionale di 3-5 volte. Ad esempio, nella coltivazione tridimensionale della lattuga, 120 piante possono essere ospitate per metro cubo di spazio, mentre il tasso di sopravvivenza di sole 30 piante può essere mantenuto sotto la tradizionale scena della fonte di luce.

Attraverso il controllo dinamico della qualità della luce e dell'ambiente di temperatura costante, la consistenza della crescita delle colture è significativamente migliorata. Ad esempio, nella coltivazione verticale delle fragole, la differenza nel ciclo di maturazione degli strati superiori e inferiori dei frutti viene ridotta da 7 giorni a 24 ore e la deviazione standard del contenuto di zucchero viene ridotta da 1,2 ° Brix a 0,4 ° Brix.

L'attuale evoluzione tecnologica delle lampade di crescita desktop LED si concentra su due direzioni principali:
Regolazione dinamica della qualità della luce
La tecnologia Quantum DOT consente alla precisione della regolazione spettrale di raggiungere il livello del nanometro e le lampade possono regolare la formula della luce in tempo reale in base ai segnali fisiologici delle piante. Ad esempio, la percentuale di luce rossata viene automaticamente aumentata durante il periodo di cambio di colore dei pomodori per promuovere la sintesi di carotenoidi.

Uso cooperativo di luce e calore
Sviluppo di un sistema di recupero energetico basato sulla generazione di energia di differenza di temperatura per convertire la dissipazione del calore delle lampade in alimentazione ausiliaria. Gli esperimenti hanno dimostrato che questa tecnologia può aumentare l'efficienza energetica complessiva delle lampade del 15%-20%.
Queste innovazioni promuoveranno l'evoluzione delle fabbriche di micro-piante dall'agricoltura alternativa "a" agricoltura super-dimensionale ". Spinto dall'obiettivo della neutralità del carbonio, si prevede che la tecnologia LED a luce fredda diventerà l'infrastruttura principale della futura catena di approvvigionamento alimentare urbana. Il suo potenziale valore di produzione annuale di oltre 100.000 yuan per metro quadrato sta attirando investimenti continui dalle forze di ricerca sul capitale globale e scientifiche.