一,المبدأ الفني: التمييز الأساسي بين تألق أشباه الموصلات وإدارة الخسارة الحرارية.
الطريقة التي تنبعث بها مصادر الضوء النموذجية من الضوء تحد من قدرتها على تحويل الطاقة بكفاءة:
مصباح الفلورسنت: يعطي مسحوق الفلورسنت الضوء عن طريق تأين بخار الزئبق. تبلغ كفاءة الإضاءة 50-70 لومن/واط فقط (lm/W) وتحتاج إلى صابورة للبدء، الأمر الذي يستهلك المزيد من الطاقة. يحتوي طيفها على الكثير من الإشعاعات غير النشطة-عن طريق التمثيل الضوئي، مثل الأشعة تحت الحمراء، مما يعني أن حوالي 70% من الطاقة الكهربائية تتحول إلى طاقة حرارية.
يستخدم مصباح الهاليد المعدني قوسًا ذا درجة حرارة عالية-لإثارة الهاليدات المعدنية وجعلها تنبعث منها الضوء. كفاءة الإضاءة يمكن أن تصل إلى 90-140 lm/W، لكن درجة حرارة العمل يمكن أن تكون أكثر من 1000 درجة، ويتم فقدان أكثر من 60% من الإشعاع الحراري. لمواصلة العمل، فإنه يحتاج إلى نظام تبريد.
لون حوض السمك-تغيير الإضاءة المقاومة للماءينبعث الضوء مباشرة من خلال إعادة تركيب ثقب الإلكترون في وصلات PN لأشباه الموصلات، مع كفاءة ضوئية تصل إلى 50-200 لومن/واط، ويمكن ضبط الطيف بدقة على نطاق الإشعاع النشط ضوئيًا (PAR، 400-700 نانومتر). على سبيل المثال، يشكل الضوء الأزرق (450 نانومتر) والضوء الأحمر (660 نانومتر) لعلامة تجارية معينة من مصابيح حوض السمك LED أكثر من 80% من إجمالي ناتج الضوء، واستخدام الطاقة أعلى بثلاث مرات من استخدام مصادر الضوء العادية. أيضًا، يستخدم LED محرك DC، مما يعني عدم وجود خسارة في الصابورة، ويعمل فقط في درجات حرارة تتراوح بين 40 و60 درجة مئوية، مما يقلل تكاليف الإدارة الحرارية كثيرًا.
2،مقارنة استخدام الطاقة: فحص كمي لبيانات المختبر والمواقف العالمية-الحقيقية
1. الاختلافات في كمية الضوء المنبعثة من الوحدة ومقدار الطاقة التي تستخدمها
على سبيل المثال، إذا كنت تريد الحصول على قيمة PAR تبلغ 1000 ميكرومول/م²/ث:
مصباح الفلورسنت: يحتاج إلى حوالي 250 وات من الطاقة ويستخدم 2190 كيلو وات ساعة من الطاقة كل عام (على أساس 12 ساعة استخدام يوميًا).
يحتاج مصباح الهاليد المعدني إلى ما يقرب من 150 واط من الطاقة، ولكنه يحتاج أيضًا إلى مروحة تبريد تستخدم حوالي 20 واط. إجمالي استهلاك الطاقة هو 1460 كيلووات ساعة/السنة.
تستخدم مصابيح LED 80 واط فقط من الطاقة وتستخدم 700 كيلو واط في الساعة سنويًا. فهي تستخدم طاقة أقل بنسبة 68% من مصابيح الفلورسنت وطاقة أقل بنسبة 52% من مصابيح الهاليد المعدنية.
2. التأكد من حالات زراعة المصانع
تظهر الشراكة بين جامعة داليان للمحيطات وشركات استزراع الجمبري في تشانغتشو بمقاطعة فوجيان أنه بعد تركيب نظام إضاءة LED مخصص، انخفض استخدام الطاقة لكل وحدة إنتاج من 0.8 كيلووات ساعة/كجم إلى 0.3 كيلووات ساعة/كجم. وهذا يوفر أكثر من 120000 يوان سنويًا على فواتير الكهرباء. يحقق النظام أقصى استفادة من الطاقة الضوئية عن طريق تغيير الطيف ديناميكيًا (مع الضوء الأزرق كمصدر رئيسي لتشجيع التغذية أثناء النهار والضوء الأحمر كمصدر رئيسي لتقليل الضغط أثناء الليل).
3. مشهد حوض السمك العائلي
على سبيل المثال، حوض سمك 60 سم × 30 سم × 40 سم:
الخيار التقليدي هو مصباحان فلورسنت بقدرة 40 وات يستخدمان 350 كيلووات في الساعة من الكهرباء كل عام.
حل LED: مصباح LED كامل الطيف- بقدرة 24 وات يستخدم 105 كيلووات في الساعة من الطاقة سنويًا ولا يحتاج إلى التغيير كثيرًا (يدوم مصباح الفلورسنت حوالي 8000 ساعة، بينما يدوم مصباح LED حتى 50000 ساعة).
3، دورة الحياة: اختراق كامل من المواد الجديدة إلى تصميم النظام
1. الاختلافات في مدة بقاء المواد الأساسية
المصباح الكهربائي مع ضوء الفلورسنت: يؤدي تبخر الفتيل إلى تلاشي الضوء، كما تعمل البيئة الرطبة على تسريع أكسدة الأقطاب الكهربائية، مما يعني تقليل العمر الافتراضي الفعلي بنسبة تزيد عن 30%.
مصباح الهاليد المعدني: يتحول الأنبوب القوسي إلى اللون الأسود، مما يجعل الضوء أقل كفاءة. يدوم المصباح حوالي 12000 ساعة، ولكن تشغيله وإيقاف تشغيله قد يؤدي في كثير من الأحيان إلى تقليل عمره إلى النصف (تيار الاندفاع الأولي يبلغ ثلاثة أضعاف تيار الحالة- الثابت).
LED: وهو مصنوع من مواد شبه موصلة واسعة النطاق مثل نيتريد الغاليوم (GaN) ويجب أن يستمر لأكثر من 100000 ساعة. المنتج الفعلي يدوم لفترة أطول بسبب التصميم التالي:
يحافظ تغليف راتنجات الإيبوكسي على الرطوبة والملح من تآكل مصابيح LED. في مياه البحر، يمكن أن تدوم مصابيح LED المقاومة للماء IP67 لمدة تصل إلى 50,000 ساعة.
دائرة القيادة الحالية المستمرة: يحافظ نوع معين من مصابيح حوض السمك LED على 90% من شدة الضوء الأصلية بعد 30000 ساعة لتجنب فقدان الضوء بسبب التغيرات في التيار.
تحسين تبديد الحرارة: يتم الحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 60 درجة باستخدام ركيزة من الألومنيوم ومشتت حراري على شكل زعانف. وهذا أقل بمقدار 40 درجة من مصادر الضوء العادية.
2. مقارنة تكلفة دورة الحياة الكاملة بناءً على دورة استخدام مدتها 10 سنوات:
مصباح الفلورسنت: تبلغ تكلفة صيانة المصباح 600 يوان، مما يعني استبدال الأنبوب 12 مرة (50 يوان لكل مرة). التكلفة كاملة 22500 يوان شاملة الكهرباء.
مصابيح LED: لا يتعين عليك تغييرها، ولا تكلف سوى 7000 يوان من الطاقة، وهو ما يمثل 31% فقط من تكلفة خيار ضوء الفلورسنت.
4، فوائد للبيئة: قيمة مكافحة التلوث في الأعمال التجارية والتنمية المستدامة
1. التخلص من مخاطر التلوث بالزئبق
يحتوي كل مصباح فلورسنت على ما يقرب من 5 إلى 10 ملليجرام من الزئبق. عندما يتم التخلص من مليار مصباح فلورسنت كل عام، فإنها تطلق ما بين 50 إلى 100 طن من الزئبق، الذي يلوث المياه والأرض لفترة طويلة. لا يتم العثور على الزئبق والرصاص في مصابيح LED. بعد التخلص منها، يمكن بسهولة تفكيك المعادن الثمينة مثل الفضة والجاليوم وإعادة استخدامها.
2. المساعدة في خفض نسبة الكربون
على سبيل المثال، في صناعة تربية الأحياء المائية في الصين، فإن استبدال مصابيح الفلورسنت الحالية بمصابيح LED وحساب استهلاك الكهرباء السنوي بمقدار 10 مليار كيلووات في الساعة من شأنه أن يخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 8 ملايين طن (0.8 كجم / كيلووات في الساعة). وهذا يعادل زراعة 440 مليون شجرة للبيئة.
3. التصميم المناسب للبيئة
تأتي بعض مصابيح أحواض السمك LED مزودة بأجهزة استشعار حيوية للصور يمكنها التحقق من جودة المياه في الوقت الفعلي والحفاظ على توازن النظام البيئي عن طريق تغيير الطيف. على سبيل المثال، عندما تكون كمية الطحالب أكثر من الطبيعي، فإن الزيادة التلقائية للضوء الأحمر (660 نانومتر) تمنع الطحالب من التكاثر وتقلل من الحاجة إلى مزيلات الطحالب الكيميائية.
