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Comment les lampes de croissance du bureau LED réalisent-elles la culture non destructive de la lumière froide en dessous de 40 ° C?

Les caractéristiques de la lumière froide des lampes LED sont dérivées de leur nature physique - le mécanisme de luminescence de transition de la bande des matériaux semi-conducteurs. Lorsque le courant passe à travers une jonction PN composée de matériaux tels que l'arséniure de gallium (GaAs) ou le nitrure de gallium (GAN), les électrons et les trous libèrent directement des photons pendant le processus de recombinaison. Ce processus ne reposait pas sur une excitation à haute température, de sorte que la proportion de perte d'énergie libérée sous forme d'énergie lumineuse dépasse 80%. En revanche, les lampes de sodium traditionnelles à haute pression nécessitent des températures élevées supérieures à 2000 ° C pour exciter la vapeur de mercure pour émettre de la lumière, et plus de 80% de l'énergie de l'énergie électrique est perdue sous forme de rayonnement thermique infrarouge.

Cette différence essentielle détermine que l'intensité de rayonnement thermique du luminaire de croissance de la table LED est beaucoup plus faible que celle des sources de lumière traditionnelles. À une distance de 10 cm de la surface de la lampe, l'intensité du rayonnement thermique des lampes LED n'est que de 0,5 W / m², tandis que l'intensité de rayonnement thermique des lampes de sodium à haute pression avec la même puissance peut atteindre 15W / m². Le seuil de perception du corps humain pour le rayonnement thermique est d'environ 1,2 W / m², donc même si Table à LED Fixe de croissance S'adapter à la canopée végétale, leurs effets thermiques sont difficiles à être perçus par les organismes. Cette caractéristique de la lumière froide fournit un environnement d'éclairage "" stress thermique zéro "pour les plantes, de sorte que l'efficacité de la photosynthèse n'est plus soumise à l'effet d'inhibition de la température élevée.

Le système de contrôle de la température des lampes LED atteint un contrôle précis de la température de surface par un triple mécanisme:
La coquille de lampe adopte un substrat en céramique en alumine nanoporeuse, dont la conductivité thermique atteint 200 W / m · k, ce qui est trois fois celle des substrats d'aluminium traditionnels. Le matériau de changement de phase (PCM) intégré dans le substrat subit un changement de phase solide-liquide à 40 ° C, absorbe l'excès de chaleur et les stocke sous forme d'énergie thermique latente. Des expériences montrent que cette technologie peut comprimer la plage de fluctuation de température de la surface de la lampe de ± 5 ° C à ± 1,5 ° C.

La lampe adopte une structure de dissipation de chaleur à feuilles de chaleur. La section d'évaporation du calculo est en contact direct avec la puce LED, et la section de condensation est connectée aux ailettes de dissipation de chaleur pour libérer la chaleur par convection naturelle. Lorsque la température ambiante est de 25 ° C, cette structure peut rendre la température de surface de la lampe pas plus élevée que la température ambiante de pas plus de 15 ° C, garantissant que la lampe reste inférieure à 40 ° C lors du fonctionnement à pleine charge.

Le système de contrôle de la température intelligent surveille la température de surface de la lampe en temps réel via le réseau de thermistance NTC. Lorsque la température locale s'approche du seuil de 40 ℃, il démarre automatiquement le réglage de la vitesse du vent à trois vitesses:
Mode basse vitesse: Démarrez lorsque la température ambiante est <30 ℃, maintenez la température de surface à 35-38 ℃;
Mode de vitesse moyenne: activer lorsque la température ambiante est de 30 à 35 ℃, renforcez la convection d'air;
Mode à haute vitesse: Forcer la dissipation de la chaleur dans des conditions de travail extrêmes pour garantir que la température ne dépasse pas 40 ℃.
Ce mécanisme de contrôle de la température en boucle fermée permet au taux de décroissance de la température de surface de la lampe inférieure à 0,5% après 1000 heures de fonctionnement continu, ce qui est nettement meilleur que le taux de désintégration de 15% des sources de lumière traditionnelles.

Scénario d'application: la plantation de la révolution provoquée par les caractéristiques de la lumière froide
Dans le scénario de source de lumière traditionnelle, l'espacement des calques de la culture stéréoscopique multicouche doit être maintenu au-dessus de 50 cm pour éviter l'accumulation de chaleur, tandis que les caractéristiques de la lumière froide des lampes LED permettent à l'espacement des calques d'être comprimé à 15 cm. Par exemple, dans un espace vertical de 50 cm × 50 cm × 200 cm, 8 couches de racks de culture peuvent être disposées, avec un espacement de seulement 15 cm entre chaque couche, et l'uniformité légère peut être obtenue par une technologie de lumière diffusée directionnelle> 90%. Ce mode de plantation à haute densité augmente la production annuelle par unité de zone à 200 fois celle de l'agriculture traditionnelle, et la qualité du produit est plus stable.

La fonction de gradation indépendante des LED rouges et bleues des lampes LED permet aux plantes à différents stades de croissance d'obtenir des spectres personnalisés. Par exemple, un rapport rouge 7: 3 est utilisé pour favoriser l'expansion des feuilles pendant le stade de semis de la laitue, et un rapport 3: 7 est commuté pour inhiber une croissance excessive pendant le stade de cap. Cette technologie de régulation de lumière dynamique raccourcit le cycle de croissance des cultures de 15% à 20%, tout en réduisant la survenue de ravageurs et de maladies de plus de 30%.

Les faibles caractéristiques de la génération de chaleur de la source de lumière froide éliminent la consommation d'énergie du refroidissement en été, et avec le système de contrôle de la température intelligent, la consommation annuelle d'énergie de l'usine de plantes est réduite de 40%. Dans un cas d'une certaine ferme verticale urbaine, la valeur de production annuelle par unité de zone d'une usine de micro-plant utilisant la technologie de lumière froide LED est 200 fois celle de l'agriculture traditionnelle, et la teneur en vitamine C du produit est augmentée de 60%, et la détection des résidus de pesticides est nulle.

Impact de l'industrie: la technologie de la lumière froide reconstruit le modèle économique agricole
Le taux d'utilisation de l'énergie lumineuse des lampes de sodium traditionnelles à haute pression est inférieure à 20%, tandis que les lampes LED peuvent atteindre plus de 80%. Cette amélioration de l'efficacité a permis à la valeur de production annuelle par mètre carré de dépasser 100 000 yuans, fournissant une base économique durable pour l'agriculture urbaine.

La technologie de la lumière froide augmente la densité de la culture tridimensionnelle de 3 à 5 fois. Par exemple, dans la culture tridimensionnelle de la laitue, 120 plantes peuvent être accueillies par mètre cube d'espace, tandis que le taux de survie de seulement 30 plantes peut être maintenu sous la scène de la source lumineuse traditionnelle.

Grâce à un contrôle dynamique de la qualité de la lumière et de l'environnement de température constante, la cohérence de la croissance des cultures est considérablement améliorée. Par exemple, dans la culture verticale des fraises, la différence dans le cycle de maturation des couches supérieures et inférieures des fruits est raccourcie de 7 jours à 24 heures, et l'écart type de la teneur en sucre est réduit de 1,2 ° Brix à 0,4 ° Brix.

L'évolution technologique actuelle des lampes de croissance du bureau LED se concentre sur deux directions principales:
Régulation dynamique de la qualité de la lumière
La technologie des points quantiques permet à la précision de la régulation spectrale d'atteindre le niveau nanométrique, et les lampes peuvent ajuster la formule lumineuse en temps réel en fonction des signaux physiologiques des plantes. Par exemple, la proportion de lumière rouge lointaine est automatiquement augmentée pendant la période de changement de couleur des tomates pour favoriser la synthèse des caroténoïdes.

Utilisation coopérative de la lumière et de la chaleur
Développement d'un système de récupération d'énergie basé sur la production d'énergie de la différence de température pour convertir la dissipation de chaleur des lampes en alimentation auxiliaire. Des expériences ont montré que cette technologie peut augmenter l'efficacité énergétique globale des lampes de 15% à 20%.
Ces innovations favoriseront l'évolution des usines de micro-plantaires de "l'agriculture alternative" à "l'agriculture super dimensionnelle". Poussée par l'objectif de la neutralité du carbone, la technologie LED Cold Light devrait devenir l'infrastructure centrale de la future chaîne d'approvisionnement alimentaire urbaine. Sa valeur de production annuelle potentielle de plus de 100 000 yuans par mètre carré attire des investissements continus des forces de recherche sur le capital mondial et scientifique.