一, Technický princíp: Základný rozdiel medzi luminiscenciou polovodičov a riadením tepelných strát.
Spôsob, akým typické svetelné zdroje vyžarujú svetlo, obmedzuje ich schopnosť efektívne premieňať energiu:
Fluorescenčná lampa: Fluorescenčný prášok vydáva svetlo ionizáciou ortuťových pár. Má svetelnú účinnosť iba 50–70 lumenov/watt (lm/W) a na spustenie potrebuje predradník, ktorý spotrebuje ešte viac energie. Jeho spektrum má veľa ne-fotosynteticky aktívneho žiarenia, napríklad infračervené, čo znamená, že asi 70 % elektrickej energie sa premení na tepelnú energiu.
Kovová halogenidová výbojka využíva vysokoteplotný{0}}oblúk na excitáciu halogenidov kovov a ich vyžarovanie. Svetelná účinnosť môže byť až 90-140 lm/W, ale pracovná teplota môže byť nad 1000 stupňov a stratí sa viac ako 60 % tepelného žiarenia. Aby fungoval, potrebuje chladiaci systém.
Farba akvária-Mení sa vodotesné osvetlenieemitujú svetlo priamo cez rekombináciu elektrónových dier v polovodičových PN prechodoch so svetelnou účinnosťou až 50-200 lm/W a spektrum je možné presne prispôsobiť rozsahu fotosynteticky aktívneho žiarenia (PAR, 400-700 nm). Napríklad modré svetlo (450 nm) a červené svetlo (660 nm) určitej značky akváriového LED svetla tvoria viac ako 80 % celkového svetelného výkonu a spotreba energie je viac ako trikrát vyššia ako pri bežných svetelných zdrojoch. LED tiež používa jednosmerný pohon, čo znamená, že nedochádza k strate predradníka a funguje iba pri teplotách medzi 40 a 60 stupňami Celzia, čo výrazne znižuje náklady na tepelný manažment.
2,Porovnanie spotreby energie: kvantitatívne skúmanie laboratórnych údajov a reálnych{1}}svetových situácií
1. Rozdiely v tom, koľko svetla jednotka vydáva a koľko energie spotrebuje
Napríklad, ak chcete získať hodnotu PAR 1000 μmol/m²/s:
Žiarivka: potrebuje približne 250 W energie a spotrebuje 2190 kWh energie každý rok (na základe 12 hodín používania denne).
Halogenidová lampa potrebuje približne 150 W energie, ale potrebuje aj chladiaci ventilátor, ktorý spotrebuje približne 20 W. Celková spotreba energie je 1460 kWh/rok.
LED svetlá spotrebujú iba 80 W energie a spotrebujú 700 kWh za rok. Spotrebujú o 68 % menej energie ako žiarivky a o 52 % menej energie ako metalhalogenidové svetlá.
2. Potvrdzovanie prípadov továrenského poľnohospodárstva
Partnerstvo medzi Dalian Ocean University a spoločnosťami zaoberajúcimi sa chovom kreviet v Zhangzhou v provincii Fujian ukazuje, že po inštalácii vlastného systému LED osvetlenia spotreba energie na jednotku výkonu klesla z 0,8 kWh/kg na 0,3 kWh/kg. To ušetrí viac ako 120 000 juanov ročne na účtoch za elektrinu. Systém využíva maximum svetelnej energie dynamickou zmenou spektra (s modrým svetlom ako hlavným zdrojom na podporu kŕmenia počas dňa a červeným svetlom ako hlavným zdrojom na zníženie stresu v noci).
3. Scéna z rodinného akvária
Napríklad akvárium s rozmermi 60 cm × 30 cm × 40 cm:
Tradičnou možnosťou sú dve 40W žiarivky, ktoré ročne spotrebujú 350 kWh elektriny.
LED riešenie: Jedna 24W plnospektrálna LED lampa{1}}, ktorá spotrebuje 105 kWh energie za rok a nie je potrebné ju často meniť (žiarovka vydrží približne 8 000 hodín, kým LED až 50 000 hodín).
3, Životný cyklus: Úplný prielom od nových materiálov po dizajn systému
1. Rozdiely v tom, ako dlho vydržia materiály jadra
Žiarovka s fluorescenčným svetlom: Vyparovaním vlákna dochádza k vyblednutiu svetla a vlhké prostredie urýchľuje oxidáciu elektród, čo znamená, že skutočná životnosť je skrátená o viac ako 30%.
Halogenidová lampa: Oblúková trubica sčernie, čo znižuje účinnosť svetla. Lampa vydrží približne 12 000 hodín, ale jej časté zapínanie a vypínanie môže skrátiť jej životnosť na polovicu (počiatočný rázový prúd je trojnásobok prúdu v ustálenom stave).
LED: Je vyrobená z polovodičových materiálov so širokým pásmom, ako je nitrid gália (GaN) a mala by vydržať viac ako 100 000 hodín. Skutočný produkt vydrží dlhšie vďaka nasledujúcemu dizajnu:
Zapuzdrenie z epoxidovej živice zabraňuje korózii LED svetiel vlhkosťou a soľou. V morskej vode vydržia LED svetlá IP67 vodotesné až 50 000 hodín.
Riadiaci obvod s konštantným prúdom: Určitý typ akváriového LED svetla si po 30 000 hodinách zachováva 90 % svojej pôvodnej intenzity svetla, aby sa predišlo strate svetla v dôsledku zmien prúdu.
Optimalizácia odvodu tepla: Teplota spoja je udržiavaná pod 60 stupňov pomocou hliníkového substrátu a chladiča v štýle rebier. To je o 40 stupňov nižšie ako pri bežných svetelných zdrojoch.
2. Úplné porovnanie nákladov životného cyklu na základe 10-ročného cyklu používania:
Fluorescenčná lampa: Údržba lampy stojí 600 juanov, čo znamená výmenu trubice 12-krát (vždy 50 juanov). Celkové náklady sú 22 500 juanov vrátane elektriny.
LED svetlá: Nemusíte ich meniť a stoja iba 7 000 juanov za energiu, čo je len 31 % nákladov na možnosť fluorescenčného svetla.
4, Prínosy pre životné prostredie: Hodnota kontroly znečistenia v podnikaní a trvalo udržateľný rozvoj
1. Zbaviť sa rizika znečistenia ortuťou
Každá žiarivka má v sebe približne 5 až 10 miligramov ortuti. Keď sa ročne vyhodí 1 miliarda žiariviek, uvoľní sa z nich 50 až 100 ton ortuti, ktorá dlhodobo znečisťuje vodu a pôdu. Ortuť a olovo sa v LED diódach nenachádzajú. Po vyhodení sa cenné kovy ako striebro a gálium dajú ľahko rozobrať a znova použiť.
2. Pomoc pri znižovaní uhlíka
Napríklad v čínskom odvetví akvakultúry by nahradenie súčasných žiariviek LED a výpočet ročnej spotreby elektriny na 10 miliárd kWh znížilo emisie oxidu uhličitého o 8 miliónov ton (0,8 kg/kWh). Je to rovnaké ako vysadenie 440 miliónov stromov pre životné prostredie.
3. Dizajn, ktorý je dobrý pre životné prostredie
Niektoré LED akváriové svetlá sa dodávajú s foto biosenzormi, ktoré dokážu kontrolovať kvalitu vody v reálnom čase a udržujú ekosystém v rovnováhe zmenou spektra. Napríklad, keď je množstvo rias väčšie ako normálne, automatické zvýšenie červeného svetla (660 nm) zastaví reprodukciu rias a zníži potrebu chemických odstraňovačov rias.
