Bagaimana lampu pertumbuhan desktop LED mencapai budidaya cahaya dingin yang tidak merusak di bawah 40 ° C?

Karakteristik cahaya dingin dari lampu LED berasal dari sifat fisiknya - mekanisme pendaran transisi pita dari bahan semikonduktor. Ketika arus melewati persimpangan PN yang terdiri dari bahan -bahan seperti gallium arsenide (GaAs) atau gallium nitrida (GAN), elektron dan lubang secara langsung melepaskan foton selama proses rekombinasi. Proses ini tidak bergantung pada eksitasi suhu tinggi, sehingga proporsi kehilangan energi yang dilepaskan dalam bentuk energi cahaya melebihi 80%. Sebaliknya, lampu natrium tekanan tinggi tradisional membutuhkan suhu tinggi di atas 2000 ° C untuk menggairahkan uap merkuri untuk memancarkan cahaya, dan lebih dari 80% energi dalam energi listrik hilang dalam bentuk radiasi termal inframerah.

Perbedaan penting ini menentukan bahwa intensitas radiasi termal dari perlengkapan penanaman meja LED jauh lebih rendah daripada sumber cahaya tradisional. Pada jarak 10cm dari permukaan lampu, intensitas radiasi termal lampu LED hanya 0,5W/m², sedangkan intensitas radiasi termal lampu natrium tekanan tinggi dengan daya yang sama dapat mencapai 15W/m². Ambang persepsi tubuh manusia untuk radiasi termal adalah sekitar 1,2W/m², jadi bahkan jika Perlengkapan penanaman meja LED Sesuai dengan kanopi tanaman, efek termal mereka sulit dirasakan oleh organisme. Karakteristik cahaya dingin ini memberikan lingkungan pencahayaan "" nol panas "" untuk tanaman, sehingga efisiensi fotosintesis tidak lagi tunduk pada efek penghambatan suhu yang tinggi.

Sistem kontrol suhu lampu LED mencapai kontrol yang tepat dari suhu permukaan melalui mekanisme tiga:
Cangkang lampu mengadopsi substrat keramik alumina nanopori, yang konduktivitas termal mencapai 200W/m · K, yang tiga kali lipat dari substrat aluminium tradisional. Bahan Perubahan Fase (PCM) yang tertanam dalam substrat mengalami perubahan fase cair padat pada 40 ° C, menyerap panas berlebih dan menyimpannya sebagai energi panas laten. Eksperimen menunjukkan bahwa teknologi ini dapat mengompres kisaran fluktuasi suhu permukaan lampu dari ± 5 ° C hingga ± 1,5 ° C.

Lampu mengadopsi struktur disipasi panas komposit pipa panas. Bagian penguapan pipa panas bersentuhan langsung dengan chip LED, dan bagian kondensasi terhubung ke sirip disipasi panas untuk melepaskan panas melalui konveksi alami. Ketika suhu sekitar 25 ° C, struktur ini dapat membuat suhu permukaan lampu tidak lebih tinggi dari suhu sekitar tidak lebih dari 15 ° C, memastikan bahwa lampu tetap di bawah 40 ° C saat beroperasi pada beban penuh.

Sistem kontrol suhu cerdas memantau suhu permukaan lampu secara real time melalui array termistor NTC. Ketika suhu lokal mendekati ambang batas 40 ℃, secara otomatis memulai penyesuaian kecepatan angin tiga kecepatan:
Mode Kecepatan Rendah: Mulai ketika suhu sekitar <30 ℃, pertahankan suhu permukaan pada 35-38 ℃;
Mode Kecepatan Sedang: Aktifkan saat suhu sekitar 30-35 ℃, memperkuat konveksi udara;
Mode Kecepatan Tinggi: Paksa Dissipasi Panas Dalam kondisi kerja yang ekstrem untuk memastikan bahwa suhu tidak melebihi 40 ℃.
Mekanisme kontrol suhu loop tertutup ini memungkinkan laju peluruhan suhu permukaan lampu menjadi kurang dari 0,5% setelah 1000 jam operasi kontinu, yang secara signifikan lebih baik daripada laju pembusukan 15% sumber cahaya tradisional.

Skenario Aplikasi: Revolusi Penanaman Disebabkan oleh Karakteristik Cahaya Dingin
Dalam skenario sumber cahaya tradisional, jarak lapisan budidaya stereoskopik multi-lapisan perlu disimpan di atas 50cm untuk menghindari akumulasi panas, sedangkan karakteristik cahaya dingin dari lampu LED memungkinkan jarak lapisan dikompresi hingga 15cm. Misalnya, dalam ruang vertikal 50cm × 50cm × 200cm, 8 lapisan rak budidaya dapat diatur, dengan jarak hanya 15cm di antara setiap lapisan, dan keseragaman cahaya dapat dicapai dengan teknologi cahaya yang tersebar terarah> 90%. Mode penanaman dengan kepadatan tinggi ini meningkatkan output tahunan per satuan luas hingga 200 kali lipat pertanian tradisional, dan kualitas produk lebih stabil.

Fungsi peredupan independen dari LED merah dan biru lampu LED memungkinkan tanaman pada tahap pertumbuhan yang berbeda untuk mendapatkan spektrum yang disesuaikan. Misalnya, rasio biru-biru 7: 3 digunakan untuk mempromosikan ekspansi daun selama tahap bibit selada, dan rasio 3: 7 dialihkan untuk menghambat pertumbuhan yang berlebihan selama tahap heading. Teknologi regulasi cahaya dinamis ini memperpendek siklus pertumbuhan tanaman sebesar 15%-20%, sambil mengurangi terjadinya hama dan penyakit lebih dari 30%.

Karakteristik generasi panas rendah dari sumber cahaya dingin menghilangkan konsumsi energi pendinginan di musim panas, dan dengan sistem kontrol suhu yang cerdas, konsumsi energi tahunan pabrik tanaman berkurang sebesar 40%. Dalam kasus pertanian vertikal perkotaan tertentu, nilai output tahunan per unit luas pabrik mikro menggunakan teknologi cahaya dingin LED adalah 200 kali lipat pertanian tradisional, dan kandungan vitamin C dari produk meningkat sebesar 60%, dan deteksi residu pestisida adalah nol.

Dampak Industri: Teknologi Cahaya Cold merekonstruksi model ekonomi pertanian
Tingkat pemanfaatan energi cahaya dari lampu natrium tekanan tinggi tradisional kurang dari 20%, sementara lampu LED dapat mencapai lebih dari 80%. Peningkatan efisiensi ini telah memungkinkan nilai output tahunan per meter persegi melebihi 100.000 yuan, memberikan fondasi ekonomi yang berkelanjutan untuk pertanian perkotaan.

Teknologi cahaya dingin meningkatkan kepadatan budidaya tiga dimensi sebesar 3-5 kali. Misalnya, dalam budidaya tiga dimensi selada, 120 tanaman dapat ditampung per meter kubik ruang, sedangkan tingkat kelangsungan hidup hanya 30 tanaman dapat dipertahankan di bawah adegan sumber cahaya tradisional.

Melalui kontrol dinamis kualitas cahaya dan lingkungan suhu yang konstan, konsistensi pertumbuhan tanaman meningkat secara signifikan. Sebagai contoh, dalam budidaya vertikal stroberi, perbedaan dalam siklus pematangan lapisan atas dan bawah buah diperpendek dari 7 hari menjadi 24 jam, dan standar deviasi kadar gula dikurangi dari 1,2 ° BRIX menjadi 0,4 ° BRIX.

Evolusi teknologi lampu pertumbuhan desktop LED saat ini berfokus pada dua arah utama:
Regulasi Dinamis Kualitas Cahaya
Teknologi Quantum Dot memungkinkan akurasi regulasi spektral untuk mencapai tingkat nanometer, dan lampu dapat menyesuaikan formula cahaya secara real time sesuai dengan sinyal fisiologis tanaman. Sebagai contoh, proporsi cahaya merah jauh meningkat secara otomatis selama periode perubahan warna tomat untuk mempromosikan sintesis karotenoid.

Penggunaan cahaya dan panas kooperatif
Pengembangan sistem pemulihan energi berdasarkan perbedaan suhu pembangkit listrik untuk mengubah disipasi panas lampu menjadi catu daya tambahan. Eksperimen telah menunjukkan bahwa teknologi ini dapat meningkatkan efisiensi energi lampu secara keseluruhan sebesar 15%-20%.
Inovasi-inovasi ini akan mempromosikan evolusi pabrik-pabrik mikro dari "pertanian alternatif" menjadi "pertanian super-dimensi". Didorong oleh tujuan netralitas karbon, teknologi Cold Light LED diharapkan menjadi infrastruktur inti dari rantai pasokan makanan perkotaan di masa depan. Nilai output tahunan potensial lebih dari 100.000 yuan per meter persegi menarik investasi berkelanjutan dari modal global dan pasukan penelitian ilmiah.