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LED 植物灯趋势

发表时间:2021-12-22 11:45


LED 光源与传统灯具在发光原理上存在本质差别。白炽灯通过对灯丝加热,当灯丝温度达到一定程度的时候像烧红的烙铁一样发出光来,因此白炽灯将大部分电能转化成了热能,只有少数的电能转化成了光能。高压钠灯、金卤灯、荧光灯等均为气体放电灯,通过外界电场加速放电管中的电子,激发气体(包括某些气态金属)放电而导致原子发光,其光谱特性主要由气体成分本身的特性决定。但 LED 为固态光源,其核心是由半导体制成的 PN 结。P 型半导体(含浓度较高的空穴)和 N 型半导体(含浓度较高的自由电子)通常由不同的半导体化合物制成,在它们的交界处形成的空间电荷区被称为 PN 结。通过 PN 结的电子与空穴的迁移与复合而发光。制造 PN 结的化合物不同,其发光特性也不同。

那么 LED 植物灯到底有什么样的先天优势呢?

首先,LED 植物灯光效高、节能。LED 灯具被应用于农业后,因灯具使用密度相对通用照明来说是极高的,特别是光需高的植物,每平方米种植面积的用电功率高达 500-1000 W。这对植物灯的电光转换效率提出了严苛的要求。目前 LED 植物灯的电光转换效率是白炽灯的 20 倍以上、荧光灯的 3 倍、高压钠灯的近 2 倍。因此,应用 LED 植物灯可大幅度降低用电量,从而实现节能。

第二,LED 光谱波段覆盖范围广,容易获得单色光及全光谱。目前,LED 可覆盖 200-950 nm 的波长范围,存在数十种单色光 LED 。并且可以通过单色 LED 芯片激发荧光粉扩宽单色光的半波宽,或者单色光复合光谱,或者获得全光谱的白光。这对研究不同植物对光的吸收提供了非常有利的实验条件,并实现了不同植物的光谱定制,为植物提供最佳光配方。

第三,LED 植物灯光强、光谱均可调。LED 属电流驱动型光源,其亮度随电流的增大而增加。因此,对驱动 LED 电源输出电流进行调整,即得到相对应的亮度。对不同光色的 LED 进行电流大小的分别控制,便可实现光谱可调的功能。目前市场上的可调光谱植物灯主要用于科研,而可调光强的植物灯已大范围应用于生产。其次LED植物灯功率整体偏大,大功率植物灯电源整体效率较高。

第四,LED 发热少,可近距离接触植物而不产生植物叶片和操作人员灼烧等问题。室内多层种植技术的快速发展也主要得益于 LED 植物灯的这一特点。转自SANANBIO)                                                    

第五,LED 寿命长,光衰小,可靠性高。LED 的理论寿命高达 10 万小时以上。LED 植物灯的设计若能将 LED 的工作温度控制在合适的温度之下,LED 植物灯的寿命便可超过 5 万小时。目前,高端 LED 植物灯质保期 5 年,且工作 36000 小时后的光衰仍然小于 10% 。而荧光灯工作 10000 到 15000 小时后,通常光衰高达 30% 。

第六,LED 可控性强,智能控制潜力大。传统灯具如高压钠灯,从通电到灯具达到稳定工作状态需要 5 分钟以上,而断电后需要冷却 10 分钟左右才能再次启动。而 LED 的响应速度极高,每秒钟 30000 次的快速开关条件下仍能正常工作。

第七,使用安全性高,运输可靠性高。传统灯具多为玻璃外壳,运输及使用过程中难免因玻璃破碎而坏损。而 LED 为固体光源,对震动、跌落、冲击等的耐受程度高,安全可靠。

第八,灯具形式多样化。传统光源一般为灯泡类型,制造成植物灯时,往往会增加一个反射器,使其光线向下照射到目标植物上。而 LED 植物灯不但可以制造成向下发光的顶光灯,还可制造成 360 度发光贴近植物的株间补光灯。不似传统光源灯泡的 360 度发光,LED 封装后一般为 180 度单面发光,可以更容易获得小角度发光的灯具,成为将光线集中照射到植物上的投光灯,还可以被制造成近距离照射时光照仍特别均匀的面板式植物灯。

由于它的独特优势,LED 植物灯近几年在农业方面的应用飞速发展。目前,相对传统灯具,LED 植物灯的成本仍然较高,但随着时代的科技进步,植物灯的成本一定会快速地降低,未来 LED 植物灯将为农业生产开创更广阔的天地。

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