一,Технический принцип: Фундаментальное различие между люминесценцией полупроводников и управлением тепловыми потерями.
То, как типичные источники света излучают свет, ограничивает их способность эффективно преобразовывать энергию:
Люминесцентная лампа: флуоресцентный порошок излучает свет за счет ионизации паров ртути. Его светоотдача составляет всего 50–70 люмен/ватт (лм/Вт), и для запуска ему требуется балласт, который потребляет еще больше энергии. В его спектре много не-фотосинтетически активного излучения, например инфракрасного, что означает, что около 70% электрической энергии превращается в тепловую энергию.
В металлогалогенной лампе используется высокотемпературная-дуга, которая возбуждает металлогалогенные лампы и заставляет их излучать свет. Световая отдача может достигать 90-140 лм/Вт, но рабочая температура может превышать 1000 градусов, при этом теряется более 60% теплового излучения. Для продолжения работы ему необходима система охлаждения.
Цвет аквариума-Изменение водонепроницаемого освещенияизлучают свет непосредственно за счет рекомбинации электронов и дырок в полупроводниковых PN-переходах со световой эффективностью до 50-200 лм/Вт, а спектр можно точно настроить в соответствии с диапазоном фотосинтетически активного излучения (ФАР, 400-700 нм). Например, синий свет (450 нм) и красный свет (660 нм) определенной марки светодиодного освещения для аквариума составляют более 80% от общего светового потока, а потребление энергии более чем в три раза выше, чем у обычных источников света. Кроме того, в светодиодах используется привод постоянного тока, что означает отсутствие потерь балласта и работу только при температуре от 40 до 60 градусов Цельсия, что значительно снижает затраты на управление температурным режимом.
2. Сравнение энергопотребления: количественное исследование лабораторных данных и реальных- ситуаций.
1. Различия в том, сколько света излучает устройство и сколько энергии оно потребляет.
Например, если вы хотите получить значение PAR 1000 мкмоль/м²/с:
Люминесцентная лампа: потребляет около 250 Вт мощности и потребляет 2190 кВтч электроэнергии в год (при 12 часах использования в день).
Металлогалогенной лампе требуется мощность примерно 150 Вт, но ей также необходим охлаждающий вентилятор, потребляющий около 20 Вт. Общее потребление электроэнергии составляет 1460 кВтч/год.
Светодиодные фонари потребляют всего 80 Вт мощности и потребляют 700 кВтч в год. Они потребляют на 68% меньше энергии, чем люминесцентные лампы, и на 52% меньше энергии, чем металлогалогенные лампы.
2. Подтверждающие случаи промышленного земледелия
Партнерство между Даляньским океаническим университетом и компаниями по выращиванию креветок в Чжанчжоу, провинция Фуцзянь, показывает, что после установки специальной светодиодной системы освещения потребление энергии на единицу продукции снизилось с 0,8 кВтч/кг до 0,3 кВтч/кг. Это экономит более 120 000 юаней в год на счетах за электроэнергию. Система максимально эффективно использует световую энергию за счет динамического изменения спектра (синий свет является основным источником, стимулирующим кормление в течение дня, а красный свет является основным источником для снижения стресса ночью).
3. Сцена в семейном аквариуме
Например, аквариум 60×30×40 см:
Традиционный вариант — две люминесцентные лампы мощностью 40 Вт, которые ежегодно потребляют 350 кВтч электроэнергии.
Светодиодное решение: одна светодиодная лампа полного-спектра мощностью 24 Вт, которая потребляет 105 кВтч энергии в год и не требует частой замены (срок службы люминесцентной лампы составляет примерно 8 000 часов, а срок службы светодиода – до 50 000 часов).
3. Жизненный цикл: полный прорыв от новых материалов до проектирования системы.
1. Различия в сроке службы основных материалов
Лампочка с флуоресцентным светом: испарение нити накаливания приводит к исчезновению света, а влажная среда ускоряет окисление электродов, что означает, что фактический срок службы сокращается более чем на 30%.
Металлогалогенная лампа: Дуговая трубка чернеет, что делает свет менее эффективным. Срок службы лампы составляет около 12 000 часов, но частое ее включение и выключение может сократить срок ее службы вдвое (начальный импульсный ток в три раза превышает установившийся ток-состояния).
Светодиод: он изготовлен из полупроводниковых материалов с широкой запрещенной зоной, таких как нитрид галлия (GaN), и должен прослужить более 100 000 часов. Фактический продукт служит дольше благодаря следующей конструкции:
Герметизация эпоксидной смолой предотвращает коррозию светодиодных фонарей влагой и солью. В морской воде водонепроницаемые светодиодные фонари IP67 могут прослужить до 50 000 часов.
Схема управления постоянным током: определенный тип светодиодного освещения для аквариума сохраняет 90% исходной интенсивности света через 30 000 часов, чтобы избежать потери света из-за изменений тока.
Оптимизация рассеивания тепла: температура перехода поддерживается ниже 60 градусов благодаря алюминиевой подложке и ребристому радиатору. Это на 40 градусов ниже, чем при использовании обычных источников света.
2. Сравнение стоимости полного жизненного цикла на основе 10-летнего цикла использования:
Люминесцентная лампа: обслуживание лампы стоит 600 юаней, что означает замену лампы 12 раз (каждый раз по 50 юаней). Общая стоимость составляет 22500 юаней, включая электричество.
Светодиодные фонари: вам не нужно их менять, и их мощность составляет всего 7000 юаней, что составляет всего 31% стоимости варианта люминесцентного освещения.
4. Польза для окружающей среды: значение контроля загрязнения в бизнесе и устойчивом развитии.
1. Избавление от риска ртутного загрязнения
В каждой люминесцентной лампе содержится от 5 до 10 миллиграммов ртути. Когда каждый год выбрасывается 1 миллиард люминесцентных ламп, они выделяют от 50 до 100 тонн ртути, которая на длительное время загрязняет воду и почву. Ртуть и свинец не содержатся в светодиодах. Ценные металлы, такие как серебро и галлий, после выбрасывания можно легко разобрать и использовать повторно.
2. Помогите сократить выбросы углекислого газа.
Например, в китайской аквакультурной отрасли замена нынешних люминесцентных ламп на светодиоды и расчет годового потребления электроэнергии на уровне 10 миллиардов кВтч позволит сократить выбросы углекислого газа на 8 миллионов тонн (0,8 кг/кВтч). Это то же самое, что посадить 440 миллионов деревьев ради окружающей среды.
3. Дизайн, благоприятный для окружающей среды
Некоторые светодиодные аквариумные светильники оснащены фотобиосенсорами, которые могут проверять качество воды в режиме реального времени и поддерживать баланс экосистемы, изменяя спектр. Например, когда количество водорослей превышает нормальное, автоматическое увеличение красного света (660 нм) останавливает размножение водорослей и сокращает потребность в химических средствах для их удаления.
