一,Teknisk princip: Den grundläggande skillnaden mellan halvledarluminescens och termisk förlusthantering.
Sättet som typiska ljuskällor avger ljus begränsar deras förmåga att omvandla energi effektivt:
Fluorescerande lampa: Lysrörspulvret avger ljus genom joniserande kvicksilverånga. Den har bara en ljuseffektivitet på 50–70 lumen/watt (lm/W) och behöver ballast för att starta, vilket drar ännu mer energi. Dess spektrum har mycket icke-fotosyntetiskt aktiv strålning, såsom infraröd, vilket innebär att cirka 70 % av den elektriska energin omvandlas till termisk energi.
En metallhalogenlampa använder en hög-temperaturbåge för att excitera metallhalider och få dem att avge ljus. Ljuseffektiviteten kan vara så hög som 90-140 lm/W, men arbetstemperaturen kan vara över 1000 grader och mer än 60% av värmestrålningen går förlorad. För att fortsätta fungera behöver den ett kylsystem.
Akvariumfärg-Ändra vattentät belysningemitterar ljus direkt genom elektronhålsrekombination i halvledar-PN-övergångar, med en ljuseffektivitet på upp till 50-200 lm/W, och spektrumet kan noggrant justeras till området för fotosyntetiskt aktiv strålning (PAR, 400-700nm). Till exempel utgör det blå ljuset (450nm) och det röda ljuset (660nm) från ett visst märke av LED-akvarieljus mer än 80% av den totala ljuseffekten, och energianvändningen är mer än tre gånger högre än för vanliga ljuskällor. Dessutom använder LED DC-drift, vilket innebär att det inte finns någon ballastförlust, och den fungerar bara vid temperaturer mellan 40 och 60 grader Celsius, vilket minskar kostnaderna för värmehantering avsevärt.
2, Jämförelse av energianvändning: en kvantitativ undersökning av labbdata och verkliga-situationer
1. Skillnader i hur mycket ljus en enhet avger och hur mycket energi den använder
Till exempel, om du vill få ett PAR-värde på 1000 μ mol/m ²/s:
Lysrör: behöver cirka 250W ström och använder 2190 kWh ström varje år (baserat på 12 timmars användning per dag).
En metallhalogenlampa behöver ungefär 150W effekt, men den behöver också en kylfläkt som använder cirka 20W. Den totala energianvändningen är 1460 kWh/år.
LED-lampor använder bara 80W ström och använder 700 kWh per år. De använder 68 % mindre energi än lysrör och 52 % mindre energi än metallhalogenlampor.
2. Bekräftelse av fall av fabriksodling
Samarbetet mellan Dalian Ocean University och räkodlingsföretag i Zhangzhou, Fujian-provinsen visar att efter att ha installerat ett anpassat LED-belysningssystem sjönk energianvändningen per effektenhet från 0,8 kWh/kg till 0,3 kWh/kg. Detta sparar mer än 120 000 yuan per år på elräkningar. Systemet får ut det mesta av ljusenergin genom att ändra spektrumet dynamiskt (med blått ljus som huvudkälla för att uppmuntra matning under dagen och rött ljus som huvudkälla för att minska stress på natten).
3. Familjsakvariumscen
Till exempel, ett 60 cm × 30 cm × 40 cm akvarium:
Det traditionella alternativet är två 40W lysrör som använder 350 kWh el varje år.
LED-lösning: En 24W fullspektrum LED-lampa- som använder 105 kWh ström per år och som inte behöver bytas ofta (lysröret varar i ungefär 8000 timmar, medan LED-lampan varar upp till 50000 timmar).
3, Livscykel: Ett fullständigt genombrott från nya material till systemdesign
1. Skillnader i hur länge kärnmaterial håller
Glödlampa med fluorescerande ljus: Glödtrådens avdunstning gör att ljuset bleknar, och den fuktiga miljön påskyndar oxidationen av elektroderna, vilket gör att den faktiska livslängden minskas med mer än 30 %.
Metallhalogenlampa: Bågröret blir svart, vilket gör ljuset mindre effektivt. Lampan varar cirka 12 000 timmar, men om du tänder och släcker den ofta kan dess livslängd halveras (den initiala överspänningsströmmen är tre gånger den konstanta-strömmen).
LED: Den är gjord av halvledarmaterial med breda bandgap som galliumnitrid (GaN) och bör hålla i mer än 100 000 timmar. Den faktiska produkten håller längre på grund av följande design:
Epoxihartsinkapsling hindrar fukt och salt från att korrodera LED-lamporna. I havsvatten kan IP67 vattentäta LED-lampor hålla i upp till 50 000 timmar.
Drivkrets för konstant ström: En viss typ av LED-akvarieljus behåller 90 % av sin ursprungliga ljusintensitet efter 30 000 timmar för att undvika ljusförluster på grund av förändringar i strömmen.
Optimera värmeavledning: Kopplingstemperaturen hålls under 60 grader med ett aluminiumsubstrat och en kylfläns i fenstil. Detta är 40 grader lägre än med vanliga ljuskällor.
2. Jämförelse av fullständig livscykelkostnad baserat på en 10-årig användningscykel:
Lysrör: Det kostar 600 yuan att underhålla lampan, vilket innebär att man byter ut röret 12 gånger (50 yuan varje gång). Hela kostnaden är 22500 yuan, vilket inkluderar el.
LED-lampor: Du behöver inte byta dem, och de kostar bara 7000 yuan i kraft, vilket bara är 31 % av kostnaden för alternativet med lysrör.
4, Fördelar för miljön: Värdet av föroreningskontroll i näringslivet och hållbar utveckling
1. Att bli av med risken för kvicksilverföroreningar
Varje lysrör har ungefär 5 till 10 milligram kvicksilver i sig. När 1 miljard lysrör slängs varje år släpper de ut 50 till 100 ton kvicksilver, som förorenar vatten och mark under lång tid. Kvicksilver och bly finns inte i lysdioder. Efter att ha slängts kan värdefulla metaller som silver och gallium lätt tas isär och återanvändas.
2. Hjälp med att skära ner på kolet
Till exempel, i Kinas vattenbruksindustri skulle ett utbyte av de nuvarande lysrören med lysdioder och beräkna den årliga elanvändningen till 10 miljarder kWh minska koldioxidutsläppen med 8 miljoner ton (0,8 kg/kWh). Det är samma sak som att plantera 440 miljoner träd för miljön.
3. Design som är bra för miljön
Vissa LED-akvarielampor kommer med fotobiosensorer som kan kontrollera vattnets kvalitet i realtid och hålla ekosystemet i balans genom att ändra spektrumet. Till exempel, när mängden alger är mer än normalt, stoppar den automatiska ökningen av rött ljus (660nm) alger från att reproducera sig och minskar behovet av kemiska algborttagare.
