Spectrul de emisie al LED-ului alb de ultimă generație. LED-uri pentru plante, spectru de lămpi LED. Caracteristici ale LED-urilor de diferite modele

Introducere

Eficienţă

Eficiența luminoasă, măsurată în lumeni pe watt (lm/W, lm/W) este o valoare folosită pentru a determina eficiența conversiei energiei (în cazul nostru, electrică) în lumină. Becurile cu incandescență convenționale funcționează în intervalul 10-15 lm/W. Cu câțiva ani în urmă, valoarea standard a eficienței LED-ului era de aproximativ 30 lm/W. Dar până în 2006, eficiența LED-urilor albe s-a mai mult decât dublat: unul dintre cei mai importanți producători, Cree, a reușit să demonstreze 70 lm/W în prototipuri, reprezentând o creștere cu 43% față de puterea maximă de lumen a LED-urilor albe de producție. În decembrie 2006, Nichia a anunțat noi LED-uri albe cu o eficiență luminoasă atinsă de 150 lm/W. Aceste probe au demonstrat un flux luminos de 9,4 lm cu o temperatură de culoare de 4600 K la o putere de curent de 20 mA în condiții de laborator. Eficiența declarată este de aproximativ 11,5 ori mai mare decât cea a lămpilor cu incandescență (13 lm/W), de 1,7 ori mai mare decât cea a lămpilor fluorescente moderne (90 lm/W). Mai mult, indicatorul lămpilor cu sodiu de înaltă presiune (132 lumeni/watt), care este cea mai eficientă sursă de lumină dintre lămpile tradiționale, este depășit.

Avantaje

Lumina în stare solidă (SSL) nu este încă bine cunoscută, în ciuda varietății modalităților în care poate fi produsă și implementată prin LED-uri. Majoritatea companiilor și designerilor sunt familiarizate doar cu iluminatul alb analogic tradițional, fără a evalua cu adevărat alternativele benefice și utile oferite de LED-uri. Pe lângă beneficiile ușor previzibile care pot fi obținute din iluminarea cu LED-uri în stare solidă (economii de energie, durată lungă de viață etc.), ar trebui să acordați atenție următoarelor caracteristici specifice ale LED-urilor ca noi surse de lumină albă:

generare scăzută de căldură și tensiune de alimentare scăzută (garantează un nivel ridicat de siguranță);
absența unui bec de sticlă (determină rezistența mecanică și fiabilitatea foarte ridicate);
fără încălzire sau tensiuni ridicate de pornire atunci când este pornit;
pornire/oprire fără inerție (reacție< 100 нс);
nu este necesar un convertor DC/AC;
control absolut (ajustarea luminozității și culorii pe întreaga gamă dinamică);
spectru complet de lumină emisă (sau, dacă este necesar, un spectru specializat);
distribuție încorporată a luminii;
compactitate și ușurință de instalare;
absența radiațiilor ultraviolete și a altor radiații dăunătoare sănătății;
Nu se folosesc substanțe periculoase precum mercurul.

Cum se obține lumină albă folosind LED-uri?

Negrul este absența tuturor culorilor. Când lumina din toate părțile spectrului de culori este suprapusă (adică toate culorile sunt prezente), amestecul combinat apare alb. Aceasta este așa-numita lumină albă policromatică. Culorile primare din care pot fi obținute toate nuanțele sunt roșu, verde și albastru (RGB). Culori secundare, numite și culori complementare: liliac (un amestec de roșu și albastru); albastru (un amestec de verde și albastru); și galben (un amestec de roșu și verde). Orice culoare complementară și culoarea primară opusă se adaugă și la lumină albă (galben și albastru, cyan și roșu, liliac și verde).

Există diferite moduri de a produce lumină albă din LED-uri.

Primul este amestecarea culorilor folosind tehnologia RGB. LED-urile roșii, albastre și verzi sunt amplasate dens pe o matrice, a cărei radiație este amestecată folosind un sistem optic, cum ar fi o lentilă. Rezultatul este lumina alba. O altă abordare, mai puțin obișnuită, combină culorile LED-urilor primare și secundare pentru a produce lumină albă.

În a doua metodă, un fosfor galben (sau verde plus roșu) este aplicat unui LED albastru, rezultând amestecarea a două sau trei emisii pentru a forma lumină albă sau aproape albă.

A treia metodă este că trei fosfori sunt aplicați pe suprafața unui LED care emite în domeniul ultraviolet, emițând lumină albastră, verde și, respectiv, roșie. Este asemănător cu felul în care strălucește o lampă fluorescentă.

A patra metodă de producere a luminii albe folosind LED-uri se bazează pe utilizarea unui semiconductor ZnSe. Structura este un LED ZnSe albastru „crescut” pe un substrat ZnSe. Regiunea activă a conductorului emite lumină albastră, iar substratul emite lumină galbenă.

Tip cristal			Fosfor	Culoare de emisie și nuanțe posibile	Aplicații
			Fosfor	Culoare de emisie și nuanțe posibile	Aplicații
Albastru și Verde				Alb + R, G, B și orice combinație multicoloră	Iluminare de fundal LCD, arhitectură, peisaj, tablouri de bord și afișaje
				Alb + B, Y și diverse nuanțe multicolore
Albastru-verde	Roșu sau roșu-portocaliu			Alb + B, R și diverse nuanțe multicolore	Iluminat auto, arhitectură, peisaj
Albastru 470-450 nm				Numai alb	Iluminare generală și iluminare din spate
UV				Alb sau diverse culori monocromatice in functie de fosforul folosit	Iluminare generală și iluminare din spate
		Albastru/galben		Alb + albastru din stratul epitaxial, galben din substrat	Iluminare generală și iluminare din spate

Care metoda este mai buna?

Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje. Tehnologia de amestecare a culorilor, în principiu, permite nu numai obținerea de alb, ci și deplasarea de-a lungul diagramei de culori pe măsură ce curentul trecut prin diferite LED-uri se schimbă. Acest proces poate fi controlat manual sau printr-un program special. În același mod este posibil să se obțină diferite temperaturi de culoare. Prin urmare, matricele RGB sunt utilizate pe scară largă în sistemele de iluminare dinamică. În plus, un număr mare de LED-uri din matrice asigură un flux luminos total ridicat și o intensitate luminoasă axială mare. Dar punctul de lumină, din cauza aberațiilor sistemului optic, are o culoare diferită în centru și la margini și, cel mai important, datorită eliminării neuniforme a căldurii de pe marginile matricei și din mijlocul acesteia, LED-urile se încălzesc diferit. și, în consecință, culoarea lor se schimbă diferit în timpul procesului de îmbătrânire, temperatura totală a culorii și culoarea „plutește” în timpul utilizării. Acest fenomen neplăcut este destul de dificil și costisitor de compensat.

LED-urile albe cu fosfor (LED-uri convertite în fosfor) sunt semnificativ mai ieftine decât matricele LED RGB (calculate pe unitatea de flux luminos) și oferă o culoare albă bună. Și pentru ei, în principiu, nu este o problemă să ajungi la punctul cu coordonatele (X = 0,33, Y = 0,33) pe diagrama de culori CIE. Dezavantajele sunt următoarele: în primul rând, au o putere mai mică de lumină decât matricele RGB datorită conversiei luminii în stratul de fosfor; în al doilea rând, este destul de dificil să controlezi cu exactitate uniformitatea aplicării fosforului în procesul tehnologic (ca urmare, temperatura culorii nu este controlată); și în al treilea rând, fosforul îmbătrânește, mai repede decât LED-ul în sine.

LED-urile albe ZnSe au mai multe avantaje. Acestea funcționează la 2,7V și sunt foarte rezistente la descărcarea statică. LED-urile ZnSe pot emite lumină într-o gamă mult mai largă de temperaturi de culoare decât dispozitivele bazate pe GaN (3500-8500K comparativ cu 6000-8500K). Acest lucru vă permite să creați dispozitive cu o strălucire „mai caldă”, care este preferată de americani și europeni. Există și dezavantaje: deși emițătorii pe bază de ZnSe au un randament cuantic ridicat, aceștia sunt de scurtă durată, au rezistență electrică mare și nu și-au găsit încă aplicație comercială.

Aplicație

Temperatura de culoare

Să luăm în considerare spectrul de emisie al unui LED alb cu un fosfor ca sursă de lumină policromatică. LED-urile albe oferă o gamă largă de culori din care să aleagă, de la alb incandescent „cald” până la alb fluorescent „rece”, în funcție de aplicație.

Acest grafic prezintă întreaga gamă de alb de la regiunea sa mai caldă de 2800 K, până la regiunea rece alb-albăstruie de 9000 K. Multe nuanțe de alb sunt deja determinate de diferitele surse de lumină utilizate în mediul din jurul nostru: birou, albăstrui rece. -lumina alba de la lămpi fluorescente; lumină domestică, alb-gălbuie de la lămpi cu incandescență; lumina industrială, strălucitoare, albă-albăstruie, a lămpilor cu mercur; lumină galben-albă de la lămpile exterioare cu sodiu de înaltă presiune.

Ecologia consumului. În mod ideal, este necesar un spectrofotometru pentru a evalua calitatea spectrului de emisie al lămpii. Ca ultimă soluție, puteți folosi spectrofotometre pentru profilarea/calibrarea monitoarelor (de exemplu, ColorMunki) – dacă aveți un astfel de dispozitiv.

În mod ideal, este necesar un spectrofotometru pentru a evalua calitatea spectrului de emisie al lămpii. Ca ultimă soluție, puteți folosi spectrofotometre pentru profilarea/calibrarea monitoarelor (de exemplu, ColorMunki) – dacă aveți un astfel de dispozitiv. Nu are rost să cumperi acasă spectrofotometre pentru a evalua lămpile care costă de la sute la zeci de mii de dolari.

Cu toate acestea, pentru nevoile geologilor și bijutierii, sunt produse spectroscoape simple bazate pe un rețea de difracție. Costul lor este de la 1200 la 2500 de ruble. Și este un lucru distractiv și util.

Spectroscopul arată astfel:

Trebuie să priviți prin ocular (în stânga, unde se află conul), în timp ce lentila (în dreapta) ar trebui să fie îndreptată către sursa de radiație.

Un rețele de difracție împarte lumina într-un spectru (cum ar fi un curcubeu sau o prismă optică).

Înainte de a pătrunde în spectrele lămpilor reale, permiteți-mi să vă reamintesc câteva informații generale. (Acest lucru este discutat în detaliu în cartea din capitolul „Calitatea luminii”).

Aici voi arăta două spectre SDL cu un indice de redare a culorilor excepțional de ridicat de 97:

Lumina rece:

Puteți vedea că temperatura de culoare este de 5401 K, indice 97. Principalul lucru este că puteți vedea din ce culori vizibile ochiului constă spectrul.

Lumina calda:

Temperatura 3046 K, indice de asemenea 97.

Un spectrofotometru - spre deosebire de un spectroscop - arată nu doar ce culori formează spectrul, ci oferă și intensitatea acestora. Este clar că în spectrele ambelor lămpi există toate culorile care alcătuiesc albul („fiecare vânător vrea să știe unde stă fazanul”, adică roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo, violet). Diferența de temperatură a culorii se realizează prin contribuțiile relative ale componentelor reci (albastru-cian) și calde (galben-roșu).

Sunt obligat să menționez că acest spectroscop este destinat utilizării mobile cu ajutorul ochilor. Este extrem de incomod să repari imaginea, deoarece ocularul este mic și nu există dispozitive de fixare pe cameră. Prin urmare, trebuie să țineți camera cu o mână, spectroscopul cu cealaltă și să controlați filmarea cu vocea. În același timp, mai trebuie să păstrați direcția către sursa de lumină, mici abateri de la normalul duc la distorsiunea culorilor spectrului. Dintre cele aproape duzină de camere diferite pe care le am acasă, tableta Samsung s-a dovedit a fi cea mai bună. Camera are doar 5 megapixeli, dar software-ul este bun, iar dimensiunea și poziția obiectivului pe corpul dispozitivului vă permit să atașați mai mult sau mai puțin comod spectroscopul. Balanța de alb a fost fixată ca „lumină de zi”, ISO 400. Imaginile nu au fost procesate, ci doar îndreptate și decupate. Numerele din dreapta indică indicele de redare a culorii sursei (100 - lumina zilei pe vreme înnorată, 99 - lampă cu incandescență). Nu sunt foarte mulțumit de calitatea fotografiilor - dar nu am putut să o iau mai bine.

Deci, să începem de sus în jos și să folosim exemple specifice pentru a încerca să înțelegem la ce trebuie să acordați atenție în astfel de spectre.

Lumină de zi și incandescentă: un spectru ideal care include toate culorile de mai sus.

SDL-urile cu indici de redare a culorilor de 87 și 84 demonstrează, de asemenea, aproape întregul spectru. Problema devine de obicei partea roșie - în timp ce galbenul și portocaliul sunt de obicei suficiente, nuanțele de roșu intens sunt cel mai adesea absente. Nici aici nu se văd. De asemenea, se poate presupune (de exemplu, după cantitatea de albastru din spectre) că producătorii folosesc diferite LED-uri 5736SMD. Aceste. Nu avem de-a face cu aceeași lampă achiziționată de la diferiți vânzători - ci cu diferiți producători.

SDL cu indice 78 (analiza sa este dată în capitolul „Exemplu de testare de evaluare” din carte) împreună cu partea roșie decupată arată și o cantitate mică de albastru. (Poate părea că, în comparație cu spectrul unei lămpi cu indice 84, nu este cazul. Dar aici trebuie să rețineți că 84 este o lampă caldă, T = 2900. Și 78 este rece, T = 5750 K, există, prin definiție, mult mai albastru) . Acesta este tocmai principalul dezavantaj al LED-urilor simple de buget, care se presupune că generează lumină albă din cauza radiației albastre sau violete a LED-ului și a luminii galben-portocalii a fosforului. În dreapta albastrului se află albastru - dar din combinația descrisă „nu funcționează”. Prin urmare, există de obicei o scădere acolo în spectrul SDL. Din această cauză (plus o deficiență de roșu intens) indicele de redare a culorii scade.

Cel mai scăzut spectru este o lampă fluorescentă compactă de înaltă calitate (CFL, T=2700 K, resursă 12.000 ore, indice de redare a culorii declarat de cel puțin 80). Și aici puteți vedea clar cum se atinge această valoare formal destul de ridicată. Producătorul însuși numește acest lucru „sistemul Tricolor”. Aceste. folosește un fosfor din 3 componente, fiecare emite lumină într-o bandă îngustă. (Desigur, nu este deloc ușor să faci o astfel de lampă, deoarece este necesară o selecție atentă a combinației de fosfori.) Prezența unor astfel de dungi verticale (de exemplu, violet, verde, galben) este o semn al surselor de lumină de calitate scăzută. A doua consecință a spectrului de linii al sursei este absența fizică a unor culori în principiu (în figură, de exemplu, practic nu există galben și foarte puțin albastru). Este evident că lumina unor astfel de lămpi este de puțin folos ochilor, în ciuda performanțelor destul de ridicate din punct de vedere formal. Astfel de lămpi ar trebui folosite în lămpi cu difuzoare de înaltă calitate (deși, desigur, acest lucru nu va schimba spectrul lămpii).

Concluzie: în spectrele surselor de lumină cu un indice mare de redare a culorilor, toate culorile spectrului ar trebui să fie prezente și să nu existe benzi înguste intense.

Separat, aș dori să avertizez împotriva grăbirii în analiza spectrelor. În domeniul meu de muncă, am vorbit mult cu spectroscopiştii şi am observat un tipar ferm: cu cât specialistul este mai calificat şi mai profesionist, cu atât este mai precaut şi mai evaziv în concluziile sale. Dintre cei mai buni dintre ei, profesorul, șeful laboratorului de spectroscopie, a fost în general imposibil să ajung la o concluzie clară (care la început, când eram tânăr, m-a iritat sălbatic). Ochiul este, fără îndoială, cel mai bun instrument optic existent. Dar analiza și interpretarea spectrelor este un subiect la infinit de complex. Există un număr mare de factori diferiți la locul de muncă. Prin urmare, recomand cu tărie doar cea mai simplă evaluare calitativă a spectrelor cu ochii, fără încercări de raționament viclean și concluzii de anvergură. Cel mai bine este să priviți alternativ la spectrul lămpii care este evaluată și la spectrul ideal de lumină naturală sau FL. Aceste. comparație clară între ele. publicat

Ecologia consumului. Știință și tehnologie: Ce fel de iluminat este necesar pentru a obține o plantă complet dezvoltată, mare, parfumată și gustoasă, cu un consum moderat de energie?

Intensitatea fotosintezei sub lumină roșie este maximă, dar numai sub lumină roșie, plantele mor sau dezvoltarea lor este perturbată. De exemplu, cercetătorii coreeni au arătat că atunci când sunt iluminate cu roșu pur, masa de salată cultivată este mai mare decât atunci când sunt iluminate cu o combinație de roșu și albastru, dar frunzele conțin mult mai puțină clorofilă, polifenoli și antioxidanți. Și Facultatea de Biologie a Universității de Stat din Moscova a stabilit că în frunzele de varză chinezească sub lumină roșie și albastră cu bandă îngustă (comparativ cu iluminarea cu o lampă cu sodiu), sinteza zaharurilor este redusă, creșterea este inhibată și înflorirea nu apar.

Orez. 1 Leanna Garfield Tech Insider - Aerofarms

Ce fel de iluminat este necesar pentru a obține o plantă complet dezvoltată, mare, parfumată și gustoasă, cu un consum moderat de energie?

Cum se evaluează eficiența energetică a unei lămpi?

Măsuri de bază pentru evaluarea eficienței energetice a phytolight:

Flux de fotoni fotosintetic (PPF), în micromoli pe joule, adică în numărul de cuante de lumină în intervalul 400-700 nm emise de o lampă care consuma 1 J de electricitate.
Producerea fluxului de fotoni (YPF), în micromoli efectivi pe joule, adică în numărul de quante per 1 J de electricitate, ținând cont de multiplicatorul - curba McCree.

PPF se dovedește întotdeauna puțin mai sus decât YPF(curba McCree normalizat la unu și în cea mai mare parte a intervalului mai puțin de unu), astfel încât prima măsurătoare este benefică de utilizat de către vânzătorii de lămpi. A doua măsurătoare este mai profitabilă de utilizat pentru cumpărători, deoarece evaluează mai adecvat eficiența energetică.

Eficiența DNAT

Întreprinderile agricole mari cu experiență vastă și în numărarea banilor folosesc încă lămpi cu sodiu. Da, sunt de bunăvoie să atârne luminile LED care le-au fost furnizate peste paturile experimentale, dar nu sunt de acord să plătească pentru ele.

Din fig. 2 arată că eficiența unei lămpi cu sodiu este foarte dependentă de putere și atinge un maxim la 600 W. Valoare optimistă caracteristică YPF pentru o lampă cu sodiu 600–1000 W este 1,5 eff. µmol/J. Lămpile cu sodiu de 70–150 W sunt de o ori și jumătate mai puțin eficiente.

Orez. 2. Spectrul tipic al unei lămpi cu sodiu pentru plante (stânga). Eficiență în lumeni per watt și în micromoli eficienți ai mărcilor comerciale de lumină cu efect de seră cu sodiu Cavita, E-Papillon, „Galad” și „Reflex” (corect)

Orice lampă LED cu o eficiență de 1,5 eff. µmol/W și preț rezonabil, poate fi considerat un înlocuitor demn pentru o lampă cu sodiu.

Eficacitatea discutabilă a phytolights roșu-albastru

În acest articol nu prezentăm spectrele de absorbție ale clorofilei deoarece este incorect să ne referim la ele într-o discuție despre utilizarea fluxului luminos de către o plantă vie. Clorofilă invitro, izolat și purificat, absoarbe cu adevărat doar lumina roșie și albastră. Într-o celulă vie, pigmenții absorb lumina în întregul interval de 400-700 nm și își transferă energia la clorofilă. Eficiența energetică a luminii dintr-o foaie este determinată de curba " McCree 1972„(Fig. 3).

Orez. 3. V(λ) - curba de vizibilitate pentru oameni; RQE- eficienta cuantica relativa pentru centrala ( McCree 1972); σ rŞi σ fr- curbele de absorbție a luminii roșii și roșii îndepărtate de către fitocrom; B(λ) - eficiența fototropică a luminii albastre

Notă: randamentul maxim în intervalul roșu este de o ori și jumătate mai mare decât eficiența minimă în intervalul verde. Și dacă media eficiența pe o bandă oarecum largă, diferența devine și mai puțin vizibilă. În practică, redistribuirea unei părți a energiei din gama roșie în gama verde uneori, dimpotrivă, îmbunătățește funcția energetică a luminii. Lumina verde trece prin grosimea frunzelor către nivelurile inferioare, suprafața efectivă a frunzelor plantei crește brusc, iar producția, de exemplu, de salată verde crește.

În lucrare a fost studiată fezabilitatea energetică a instalațiilor de iluminat cu lămpi cu LED-uri obișnuite cu lumină albă.

Forma caracteristică a spectrului unui LED alb este determinată de:

echilibrul undelor scurte și lungi, corelând cu temperatura culorii (Fig. 4, stânga);
gradul de ocupare spectrală, care se corelează cu redarea culorii (Fig. 4, dreapta).

Orez. 4. Spectre de lumină LED albă cu aceeași redare a culorii, dar CCT cu temperatură de culoare diferită (stânga)și cu aceeași temperatură de culoare și redare diferită a culorii R a(corect)

Diferențele în spectrul diodelor albe cu aceeași redare a culorii și temperatură a culorii sunt subtile. În consecință, putem evalua parametrii dependenți de spectru doar prin temperatura culorii, redarea culorii și eficiența luminoasă - parametri care sunt înscriși pe eticheta unei lămpi convenționale cu lumină albă.

Rezultatele analizei spectrelor LED-urilor albe seriale sunt următoarele:

1. În spectrul tuturor LED-urilor albe, chiar și cu o temperatură scăzută a culorii și o redare maximă a culorii, precum lămpile cu sodiu, există extrem de puțin roșu îndepărtat (Fig. 5).

Orez. 5. Spectru LED alb ( LED 4000K R a= 90) și lumină de sodiu ( HPS) în comparație cu funcțiile spectrale ale sensibilității plantelor la albastru ( B), roșu ( A_r) și lumină roșie departe ( A_fr)

În condiții naturale, o plantă umbrită de un baldachin de frunziș străin primește un roșu mai îndepărtat decât roșu apropiat, ceea ce la plantele iubitoare de lumină declanșează „sindromul de evitare a umbrei” - planta se întinde în sus. Roșiile, de exemplu, în stadiul de creștere (nu răsaduri!) au nevoie de mult roșu pentru a se întinde, pentru a crește creșterea și suprafața totală ocupată și, prin urmare, recolta în viitor.

În consecință, sub LED-uri albe și sub lumină cu sodiu, planta se simte ca sub soarele deschis și nu se întinde în sus.

2. Lumina albastră este necesară pentru reacția de „urmărire a soarelui” (Fig. 6).

Exemple de utilizare a acestei formule:

A. Să estimăm pentru valorile de bază ale parametrilor luminii albe care ar trebui să fie iluminarea pentru a oferi, de exemplu, 300 eff pentru o anumită redare a culorii și o temperatură a culorii. µmol/s/m2:

Se poate observa că utilizarea luminii albe calde cu redare ridicată a culorilor permite utilizarea unor niveluri de iluminare puțin mai scăzute. Dar dacă luăm în considerare faptul că eficiența luminoasă a LED-urilor cu lumină caldă cu redare ridicată a culorii este oarecum mai scăzută, devine clar că prin alegerea temperaturii și redarea culorii nu există niciun câștig sau pierdere semnificativă energetic. Puteți ajusta doar proporția de lumină albastră sau roșie fitoactivă.

B. Să evaluăm aplicabilitatea unei lămpi tipice cu LED de uz general pentru cultivarea microverdelor.

Lasă o lampă care măsoară 0,6 × 0,6 m să consume 35 W și să aibă o temperatură de culoare de 4000 LA, redarea culorii Ra= 80 si randament luminos 120 lm/W. Atunci eficiența lui va fi YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) efect. pmol/J = 1,5 eff. µmol/J. Care, atunci când este înmulțit cu cei 35 W consumați, va fi 52,5 eff. µmol/s.

Dacă o astfel de lampă este coborâtă suficient de jos deasupra unui pat de microverzi cu o suprafață de 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 și evitând astfel pierderea de lumină în lateral, densitatea luminii va fi de 52,5 eff. µmol/s / 0,36m2 = 145 eff. µmol/s/m2. Aceasta este aproximativ jumătate din valorile recomandate de obicei. Prin urmare, și puterea lămpii trebuie dublată.

Compararea directă a fitoparametrilor diferitelor tipuri de lămpi

Să comparăm fitoparametrii unei lămpi LED convenționale de tavan de birou produsă în 2016 cu fitolumini specializate (Fig. 7).

Orez. 7. Parametri comparativi ai unei lămpi tipice cu sodiu de 600 W pentru sere, a unei fitolumini LED specializate și a unei lămpi pentru iluminatul general interior

Se poate observa că o lampă de iluminat generală obișnuită cu difuzorul scos atunci când luminează plantele nu este inferioară ca eficiență energetică față de o lampă specializată cu sodiu. De asemenea, este clar că fito-lampa cu lumină roșu-albastru (producătorul nu este numit în mod deliberat) este realizată la un nivel tehnologic mai scăzut, deoarece eficiența sa totală (raportul dintre puterea fluxului luminos în wați și puterea consumată de la rețeaua) este inferioară eficienței unei lămpi de birou. Dar dacă eficiența lămpilor roș-albastre și albe ar fi aceeași, atunci și fitoparametrii ar fi aproximativ la fel!

De asemenea, din spectre reiese clar că phytolight-ul roșu-albastru nu este cu bandă îngustă, cocoașa sa roșie este largă și conține mult mai mult roșu roșu decât cel al lămpii cu LED alb și cu sodiu. În cazurile în care este necesar roșu îndepărtat, poate fi recomandabilă utilizarea unui astfel de corp de iluminat singur sau în combinație cu alte opțiuni.

Evaluarea eficienței energetice a sistemului de iluminat în ansamblu:

Răspunsul plantei la lumină: intensitatea schimbului de gaze, consumul de nutrienți din procesele de soluție și sinteză se determină în laborator. Răspunsurile caracterizează nu numai fotosinteza, ci și procesele de creștere, înflorire și sinteza substanțelor necesare pentru gust și aromă.

În fig. Figura 14 arată răspunsul plantei la modificările lungimii de undă a luminii. Intensitatea aportului de sodiu și fosfor din soluția nutritivă a fost măsurată prin mentă, căpșuni și salată verde. Vârfurile din astfel de grafice sunt semne că o anumită reacție chimică este stimulată. Graficele arată că excluderea unor intervale din spectrul complet de dragul salvării este același lucru cu eliminarea unor taste ale pianului și redarea unei melodii pe cele rămase.

Orez. 14. Rolul stimulant al luminii pentru consumul de azot si fosfor in menta, capsuni si salata verde.

Principiul factorului de limitare poate fi extins la componentele spectrale individuale - pentru un rezultat complet, în orice caz, este nevoie de spectrul complet. Eliminarea unor intervale din spectrul complet nu duce la o creștere semnificativă a eficienței energetice, dar „butoiul Liebig” poate funcționa - iar rezultatul va fi negativ.
Exemplele demonstrează că lumina LED albă obișnuită și „fitolight-ul roșu-albastru” specializat au aproximativ aceeași eficiență energetică atunci când luminează plantele. Dar albul de bandă largă satisface în mod cuprinzător nevoile plantei, care sunt exprimate nu numai în stimularea fotosintezei.

Eliminarea verdelui din spectrul continuu, astfel încât lumina să treacă de la alb la violet, este un truc de marketing pentru cumpărătorii care doresc o „soluție specială”, dar nu sunt clienți calificați.

Reglarea luminii albe

Cele mai comune LED-uri albe de uz general au o redare scăzută a culorilor Ra= 80, care se datorează în primul rând lipsei culorii roșii (Fig. 4).

Lipsa roșului din spectru poate fi compensată prin adăugarea de LED-uri roșii la lampă. Această soluție este promovată, de exemplu, de companie CREE. Logica „butoiului Liebig” sugerează că un astfel de aditiv nu va dăuna dacă este cu adevărat un aditiv și nu o redistribuire a energiei din alte game în favoarea roșului.

Lucrări interesante și importante au fost realizate în 2013-2016 de către Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe: au studiat modul în care adăugarea a 4000 de LED-uri albe la lumină afectează dezvoltarea varzei chinezești. LA / Ra= 70 LED-uri roșii de bandă îngustă luminoase 660 nm.

Și am aflat următoarele:

Sub lumină LED, varza crește aproximativ la fel ca sub lumina cu sodiu, dar are mai multă clorofilă (frunzele sunt mai verzi).
Greutatea uscată a culturii este aproape proporțională cu cantitatea totală de lumină în alunițe primită de plantă. Mai multă lumină - mai multă varză.
Concentrația de vitamina C din varză crește ușor odată cu creșterea iluminării, dar crește semnificativ odată cu adăugarea de lumină roșie la lumina albă.
O creștere semnificativă a proporției componentei roșii în spectru a crescut semnificativ concentrația de nitrați în biomasă. A fost necesară optimizarea soluției nutritive și introducerea unei părți din azot sub formă de amoniu pentru a nu depăși concentrația maximă admisă pentru nitrați. Dar în lumină albă pură a fost posibil să se lucreze numai cu forma de nitrat.
În același timp, o creștere a proporției de roșu în fluxul total de lumină nu are aproape niciun efect asupra greutății culturii. Adică, completarea componentelor spectrale lipsă afectează nu cantitatea recoltei, ci calitatea acesteia.
Eficiența mai mare de moli pe watt a unui LED roșu înseamnă că adăugarea de roșu la alb este, de asemenea, eficientă din punct de vedere energetic.

Astfel, adăugarea de roșu la alb este recomandabilă în cazul particular al verzei chinezești și destul de posibil în cazul general. Desigur, cu control biochimic și selectarea corectă a îngrășămintelor pentru o anumită cultură.

Opțiuni pentru îmbogățirea spectrului cu lumină roșie

Planta nu știe de unde a venit cuantul din spectrul luminii albe și de unde a venit cuantul „roșu”. Nu este nevoie să faceți un spectru special într-un singur LED. Și nu este nevoie să străluciți lumină roșie și albă de la o fito-lămpiă specială. Este suficient să folosiți lumină albă de uz general și să iluminați suplimentar planta cu o lampă roșie separată. Și când o persoană se află lângă plantă, lumina roșie poate fi stinsă folosind un senzor de mișcare pentru a face planta să arate verde și frumoasă.

Dar se justifică și soluția opusă - prin selectarea compoziției fosforului, extindeți spectrul LED-ului alb către unde lungi, echilibrându-l astfel încât lumina să rămână albă. Și obțineți lumină albă cu redare foarte ridicată a culorilor, potrivită atât pentru plante, cât și pentru oameni.

Este deosebit de interesant să creștem proporția de roșu, crescând indicele general de redare a culorii, în cazul agriculturii urbane - o mișcare socială de a crește plantele necesare oamenilor în oraș, combinând adesea spațiul de locuit și, prin urmare, mediul luminos al oameni si plante.

Întrebări deschise

Este posibil să se identifice rolul raportului dintre lumină roșie de departe și aproape și oportunitatea utilizării „sindromului de evitare a umbrei” pentru diferite culturi. Se poate argumenta în ce zone în timpul analizei este recomandabil să se împartă scara lungimii de undă.

Se poate discuta dacă planta are nevoie de lungimi de undă mai scurte de 400 nm sau mai mari de 700 nm pentru stimulare sau funcție de reglare. De exemplu, există un raport privat conform căruia radiațiile ultraviolete afectează în mod semnificativ calitățile de consum ale plantelor. Printre altele, soiurile de salată verde cu frunze roșii sunt cultivate fără lumină ultravioletă și cresc verzi, dar înainte de vânzare sunt iradiate cu lumină ultravioletă, se înroșesc și sunt trimise la tejghea. Și noua măsurătoare este corectă? PBAR (radiații biologic active ale plantelor), descrise în standard ANSI/ASABE S640, Cantități și unități de radiație electromagnetică pentru plante (organisme fotosintetice, prescrie ținând cont de intervalul 280–800 nm.

Concluzie

Lanțurile de magazine aleg mai multe soiuri stabile la raft, iar apoi cumpărătorul votează cu ruble pentru fructe mai strălucitoare. Și aproape nimeni nu alege gustul și aroma. Dar de îndată ce devenim mai bogați și începem să cerem mai mult, știința va furniza instantaneu soiurile și rețetele necesare pentru soluția nutritivă.

Și pentru ca planta să sintetizeze tot ceea ce este necesar pentru gust și aromă, va necesita iluminare cu un spectru care să conțină toate lungimile de undă la care planta va reacționa, adică, în cazul general, un spectru continuu. Poate că soluția de bază va fi lumina albă cu redare ridicată a culorilor.

Literatură
1. Fiul K-H, Oh M-M. Forma frunzelor, creșterea și compușii fenolici antioxidanti ai două soiuri de salată verde cultivate sub diferite combinații de diode emițătoare de lumină albastre și roșii // Hortscience. – 2013. – Vol. 48. – P. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Motive posibile pentru o scădere a creșterii verzei chinezești sub lumină combinată de bandă îngustă roșie și albastră, în comparație cu lumina roșie și albastră. lampă cu sodiu de înaltă presiune. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Întregul mediu de lumină de înaltă calitate pentru oameni și plante. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Creștere, caracteristici fotosintetice, capacitatea antioxidantă și randamentul biomasei și calitatea grâului (Triticum aestivum L.) expus la surse de lumină LED cu diferite combinații de spectre
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Efectele diodelor emițătoare de lumină roșii, albastre și albe asupra creșterii, dezvoltării și calității comestibile a salatei cultivate hidroponic (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Efectele luminii suplimentare cu diode emițătoare de lumină (LED-uri) asupra producției de roșii și a calității plantelor de tomate cu un singur trunchi cultivate la densitate mare de plantare // Environ. Controla. Biol. – 2012. Vol. 50. – P. 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Yakovleva, A.I. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radcenko, S.N. Lapach. Justificarea regimurilor optime de iluminare a plantelor pentru sera spațială Vitacycle-T. Medicina aerospațială și de mediu. 2016. T. 50. Nr 4.
8. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Yakovleva O.S., Znamensky A.I., Tarakanov I.G., Radchenko S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimizarea sistemului de iluminare cu LED al unei sere cu spații de vitamine. Medicina aerospațială și de mediu. 2016. T. 50. Nr 3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. Influența parametrilor regimului de lumină asupra acumulării de nitrați în biomasa supraterană a varzei chinezești (Brassica chinensis L.) atunci când este cultivată cu iradiatoare LED. Agrochimie. 2015. Nr. 11.

Dacă aveți întrebări pe această temă, adresați-le experților și cititorilor proiectului nostru.

LED (Lighting Emission Diode) - LED-urile cu emisie intensă de lumină sunt bine cunoscute de toată lumea. Cu aproximativ 10 ani în urmă (în Rusia) au făcut o „revoluție liniștită a iluminatului”, mai ales acolo unde este nevoie de mobilitate, consum specific scăzut de energie, fiabilitate și durată lungă de viață. Se părea că sursa ideală de lumină pe care motocicliștii și turiștii, precum și vânătorii și pescarii, speologii și alpiniștii erau dornici să o primească, era deja „aici și acum”. Și este suficient să-ți întinzi mâna, acumulând câțiva ratoni uciși, și va fi „pace pe pământ, bunăvoință pentru oameni”. Acum, putem spune că acești 10 ani nu au fost în zadar și realitatea LED-ului s-a dovedit a fi interesantă, diversă și oferă noi oportunități care nici nu ni se întâmplaseră până acum.

Orez. 2 Design-ul Luxeon LED de la iluminatul Lumileds.* („Descrierea și principiul de funcționare a lămpilor cu LED” Grupul de companii de economisire a energiei) )

Orez. 3 LED albastru cu emisie monocromatică. . („LED - tehnologie, principiu de funcționare. Avantajele și dezavantajele LED-ului.” ).

PRINCIPIUL DE OPERARE .

Un LED este în primul rând o diodă. Adică un fel de pietricică vicleană cu o joncțiune p-n înăuntru. Cu alte cuvinte, contactul a doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate. Care, în anumite condiții, emite lumină prin procesul de recombinare (sinucidere reciprocă constructivă) a electronilor și a găurilor.
De obicei, cu cât este mai mare curentul printr-un LED, cu atât mai mulți electroni și găuri intră în zona de recombinare pe unitatea de timp și este emisă mai multă lumină la ieșire. Dar curentul nu poate fi crescut foarte mult - din cauza rezistenței interne a semiconductorului și a joncțiunii p-n, LED-ul se poate supraîncălzi, ceea ce duce la îmbătrânirea sau defecțiunea accelerată a acestuia.
Pentru a obține un flux luminos semnificativ, sunt create structuri semiconductoare multistrat - heterostructuri. Pentru dezvoltarea heterostructurilor semiconductoare pentru optoelectronica de mare viteză, Zhores Alferov, un fizician rus, a primit Premiul Nobel în 2000.

DOUA CUVINTE PENTRU POVESTE.

Primii emițători roșii cu semiconductori pentru uz industrial au fost produse în 1962. În anii 60 și 70 au fost create LED-uri pe bază de fosfură de galiu și arseniură, emitând în regiunile galben-verde, galben și roșu ale spectrului. Ele au fost folosite în indicatoare luminoase și sisteme de alarmă. În 1993, compania Nichia (Japonia) a creat primul LED albastru de înaltă luminozitate. Aproape imediat au apărut dispozitivele LED RGB, deoarece culorile albastru, roșu și verde au făcut posibilă obținerea oricărei culori, inclusiv alb. LED-urile cu fosfor alb au apărut pentru prima dată în 1996. Ulterior, tehnologia s-a dezvoltat rapid și până în 2005, puterea luminoasă a LED-urilor a ajuns la mai mult de 100 lm/W.

LUMINĂ ALBĂ.

Un LED color convențional emite un spectru îngust de unde luminoase (radiație monocromatică). Acest lucru este bun pentru dispozitivele de alarmă. Iar pentru iluminat avem nevoie de LED-uri albe și folosim diferite tehnologii..
De exemplu, amestecarea culorilor folosind tehnologia RGB. LED-urile roșii, albastre și verzi sunt amplasate dens pe o matrice, a cărei radiație este amestecată folosind un sistem optic, cum ar fi o lentilă. Rezultatul este lumina alba.

Orez. 4 Spectrul de emisie al unui LED RGB. ("Wikipedia")

Sau, să zicem, se folosește un fosfor, sau mai precis, mai mulți fosfori sunt aplicați unui LED și, în urma amestecării culorilor, se obține lumină albă sau aproape de albă. LED-urile albe cu fosfor sunt mai ieftine decât matricele RGB, ceea ce le face posibil să fie utilizate pentru iluminare.

Orez. 5 Spectrul de emisie al unui LED alb cu un fosfor.* (Wikipedia)

Orez. 6 LED alb cu fosfor. Diagrama unuia dintre modelele LED albe.

MRSV este o placă de circuit imprimat cu conductivitate termică ridicată. * ("Wikipedia")

Caracteristica curent-tensiune a LED-urilor în direcția înainte este neliniară și curentul începe să curgă de la o anumită tensiune de prag. În principalele moduri de emisie a LED-urilor, curentul depinde exponențial de tensiune, iar micile modificări ale tensiunii duc la schimbări mari ale curentului. Și deoarece puterea de lumină este direct proporțională cu curentul, luminozitatea LED-ului este instabilă. Prin urmare, curentul trebuie stabilizat. Luminozitatea LED-urilor poate fi ajustată, de exemplu, utilizând modularea lățimii impulsului (PWM), care necesită un dispozitiv electronic care furnizează semnale pulsate de înaltă frecvență LED-ului. Spre deosebire de lămpile cu incandescență, temperatura de culoare a LED-urilor se schimbă foarte puțin atunci când luminează .

Avantajele și dezavantajele LED-urilor cu fosfor.

Într-un LED, spre deosebire de o lampă incandescentă sau fluorescentă, curentul electric este transformat direct în radiație luminoasă, iar pierderile sunt, prin urmare, relativ mici.

Principalul avantaj al LED-urilor albe este eficienta ridicata, consumul specific redus de energie si eficienta luminoasa ridicata - 160-170 Lumeni/Watt.
Fiabilitate ridicată și durată lungă de viață.
Greutatea și dimensiunea ușoare ale LED-urilor le permit să fie utilizate în lanterne portabile de dimensiuni mici.
Absența radiațiilor ultraviolete și infraroșii în spectru permite utilizarea luminii LED fără consecințe dăunătoare, deoarece radiațiile ultraviolete, în special în prezența ozonului, au un efect puternic asupra materiei organice, iar radiațiile infraroșii pot duce la arsuri.
Indicatorul specific de densitate de putere, care caracterizează densitatea fluxului luminos, al unei lămpi fluorescente standard este de 0,1-0,2 W/cm², iar pentru un LED alb modern este de aproximativ 50 W/cm².
Lucrați la temperaturi sub zero fără a reduce, și adesea chiar a îmbunătăți, parametrii.
LED-urile sunt surse de lumină fără inerție; nu necesită timp pentru a se încălzi sau opri, cum ar fi lămpile fluorescente, iar numărul de cicluri de pornire și oprire nu afectează fiabilitatea acestora.
LED-ul este robust din punct de vedere mecanic și extrem de fiabil.
Ușor de reglat luminozitatea.
LED-ul este un dispozitiv electric de joasă tensiune și, prin urmare, sigur.
Pericol scăzut de incendiu, poate fi utilizat în medii explozive.
Rezistenta la umiditate, rezistenta la medii agresive.

Dar există și dezavantaje minore:

LED-urile albe sunt mai scumpe și mai complexe de produs decât lămpile cu incandescență, deși prețul lor scade treptat.
Calitatea scăzută a redării culorilor, care, totuși, se îmbunătățește treptat.
LED-urile puternice necesită un sistem de răcire bun.
Deteriorarea rapidă a performanței și chiar defecțiunea la temperaturi ambientale ridicate de peste 60 - 80°C.
Nici fosforilor nu le plac temperaturile ridicate, deoarece... coeficientul de conversie și caracteristicile spectrale ale fosforului se deteriorează.
Carcasa LED este realizata din plastic siliconic optic transparent sau rasina epoxidica, care imbatraneste si, sub influenta temperaturii, se estompeaza si devine galbena, absorbind o parte din fluxul luminos.
LED-urile moderne, puternice și ultra-luminoase pot orbi și deteriora vederea unei persoane.
Contactele sunt susceptibile la defecțiuni de coroziune. Reflectoarele (de obicei din plastic, acoperite cu un strat subțire de aluminiu), la temperaturi ridicate, își deteriorează proprietățile în timp, iar luminozitatea și calitatea luminii emise se deteriorează treptat.

Viața reală a LED-urilor albe.

Orez. 7 Reducerea luminii în timpul funcționării și comportamentul de defecțiune a lămpilor incandescente (INC), a lămpilor fluorescente (FL), a lămpilor cu descărcare de înaltă intensitate (HID) și a lămpilor cu LED (nu la scară, curbele tipice prezentate).

Revista „Time of Electronics”, Articolul „Determinarea duratei de viață a LED-urilor”
Scris de Eric Richman (EricRichman), cercetător senior,Pacificnord-vestNaţionallaboratoare (PNNL)

Știm de mulți ani despre durata de viață de 100.000 de ore a LED-urilor. Cum este de fapt?
„În primele zile ale LED-urilor, durata de funcționare cel mai frecvent raportată a fost de 100.000 de ore. Cu toate acestea, nimeni nu a putut explica de unde provine acest număr magic. Cel mai probabil, a fost dictat de piață, nu de știință. Primul producător de LED-uri care a indicat durata de viață pe baza parametrilor tehnici reali a fost Philips Lumileds, cu creația sa, LED-ul Luxeon. Durabilitatea primelor dispozitive Luxeon, cu un curent specificat de 350 mA și o temperatură de joncțiune de 90 de grade Celsius, a fost estimată la 50.000 de ore. Aceasta înseamnă că după 50.000 de ore de funcționare a LED-ului în condiții date, fluxul său luminos va scădea la 70% față de original.”
Articolul „Ape neexplorate: determinarea durabilității corpurilor de iluminat cu LED”, Revista „Timpul electronicelor”, Timur Nabiev.

În prezent, nu există un standard care să definească ce înseamnă de fapt „durată de viață” pentru LED-uri. De asemenea, nu există standarde care să cuantifice schimbarea culorii unui LED în timp. Nu este definit cum ar trebui să funcționeze LED-ul după această perioadă. Unele companii de top au fost nevoite să-și definească propriile criterii pentru durata de viață. De exemplu, au fost selectate două valori de prag ale fluxului luminos: - 30% și 50%, la atingerea cărora LED-ul este considerat a fi nefuncțional. Și aceste valori depind de percepția luminii emise de către ochiul uman.
1) - reducerea cu 30% a fluxului luminos al luminii LED reflectate. Adică atunci când o lanternă LED luminează drumul, obiectele din jur etc.
2) - reducerea cu 50% a fluxului luminos atunci când se folosește lumina directă, de exemplu la semafoare, indicatoare rutiere, lumini de parcare ale mașinilor....
Și alte companii de primă linie aleg o singură valoare prag - 50%.
Mai mult, degradarea LED-urilor și a lanternelor LED are loc la toate nivelurile, începând de la joncțiunea p-n și terminând cu lentila frontală transparentă din plastic a corpului lanternei. Mai mult, LED-urile de semnal și indicator de putere redusă pot dura zeci de ani. Iar LED-urile moderne ultra-luminoase, care funcționează adesea în condiții intense, atât la curent, cât și la temperatură, își pierd luminozitatea mult mai repede. Astfel, durata reală de viață a LED-urilor moderne de înaltă calitate este de la câteva luni la cinci până la șase ani în funcționare continuă. De exemplu, Petzl susține o durată de viață a LED-urilor sale în lanterne de cel puțin 5.000 de ore. Apropo, companiile de vârf pretind adesea o durată de viață mai scurtă a dispozitivelor lor decât cele ale „super-duper-budget”, adesea producători asiatici, care pur și simplu măresc nivelul actual și obțin o strălucire strălucitoare. La cumpărarea lanternelor, toate caracteristicile LED-urilor corespund pașaportului, în care scriu întotdeauna despre magia 100.000 de ore. Dar durata de viață reală a unor astfel de LED-uri nu poate depăși 1000...1500 de ore și în acest timp fluxul luminos scade de cel puțin 2 ori.

BATERIE SI ACUMULATORI.

În timpul funcționării, bateriile și acumulatorii se descarcă, tensiunea de alimentare scade, luminozitatea LED-urilor și fluxul luminos efectiv scade treptat.

Curba de scădere a luminozității în timpul descărcării naturale a bateriei.

Luminozitate reglabila electronic. Iluminarea de 0,25 lux este măsurată la o distanță de 2 metri de lampă. (Aceasta este iluminarea oferită de lună în timpul lunii pline).

Pentru a îmbunătăți puterea de lumină eficientă, se utilizează reglarea electronică (stabilizarea) a tensiunii de alimentare. Puterea curentului este controlată de un microcircuit special, care asigură o luminozitate stabilă pe toată durata de funcționare. Ideea a fost dezvoltată pentru prima dată de Petzl. Datorită circuitului electronic, lanternele au caracteristici stabile pe toată durata de funcționare, iar apoi intră în modul de urgență (0,25 lux). O luminozitate de 0,25 lux este iluminarea produsă de o lună plină deasupra orizontului într-o zi senină.

Surse optime de energie.

1. Pentru lanternele cu LED de astăzi, acestea sunt, desigur, baterii alcaline sau litiu (litiu-ion) de unică folosință. Bateriile cu litiu sunt ușoare, au capacitate mare și funcționează bine la temperaturi scăzute. Acestea sunt, de exemplu, baterii Li-MnO2 CR123 sau CR2 cu o tensiune de 3V sau baterii Li-FeS2 (disulfură de fier litiu) cu o tensiune de 1,5V, dar nu toate luminile LED sunt compatibile cu bateriile cu litiu - trebuie să verificați instructiunile.
2. Baterii.

Caracteristici	Nichel-cadmiu	Hidrură metalică de nichel	litiu- ionic
Tensiune nominală, V
Capacitate tipică, Ah
Energie specifica: greutate, Wh/kg volumetrice, Wh/dm3	30 - 60 100 -170	40 - 80 150 -240	100 - 180 250 - 400
Curent de descărcare constant maxim, până la	5 (10) CU	3 CU	2 CU
Mod de încărcare	Standard: curent 0,1 CU 16 ore Accelerată: curent 0,3 CU 3-4h Rapid: curent 1 CU~1 oră	Standard: curent 0,1 CU 16 ore Accelerată: curent 0,3 CU 3-4h Rapid: curent 1 CU~1 oră	Curent de încărcare 0,1-1 CU până la 4,1-4,2 V, apoi la tensiune constantă
Coeficientul de revenire a capacității (descărcare/încărcare)
Interval de temperatură de funcționare, ºС
Autodescărcare (în%): in 1 luna in 12 luni			4 - 5 10 - 20

Curentul 1C înseamnă un curent egal numeric cu capacitatea nominală.

* Din articol: A.A. Taganova „SURSE DE CURENT DE LITIU PENTRU ECHIPAMENTE ELECTRONICE PORTABILE”

Nichel-cadmiu (NiCd) au o greutate și dimensiuni mici, un mediu prietenos slab - cadmiul este un metal teribil de nociv pentru sănătate. Exploziv cu carcasă durabilă și etanșă, având microvalve pentru eliberarea automată a gazelor, dar, în același timp, fiabilitate destul de ridicată și curenți mari de încărcare și descărcare. Ele sunt adesea folosite în echipamentele de bord și pentru dispozitivele care consumă multă energie, cum ar fi luminile de scufundare. Singurul tip de baterie care poate fi depozitat descărcat, spre deosebire de bateriile nichel-hidrură metalică (Ni-MH), care trebuie depozitate complet încărcate, și bateriile litiu-ion (Li-ion), care trebuie depozitate la 40% încărcare pe capacitatea bateriei
Hidrură metalică de nichel (Ni-MH) au fost dezvoltate pentru a înlocui nichel-cadmiul (NiCd). Bateriile NiMH sunt practic lipsite de „efectul de memorie” și nu este adesea necesară descărcarea completă. Ecologic. Cel mai favorabil mod de funcționare: încărcare cu curent scăzut, capacitate nominală 0,1, timp de încărcare - 15-16 ore (recomandarea producătorului). Se recomandă păstrarea bateriilor complet încărcate în frigider, dar nu sub 0 C?. Ele oferă un avantaj de 40-50 la sută în intensitatea specifică a energiei în comparație cu preferatul anterior - NiCd. Au un potențial semnificativ de creștere a densității energetice. Ecologic - Conține doar toxine ușoare și este reciclabil. Ieftin. Disponibil într-o gamă largă de dimensiuni, parametri și caracteristici de performanță.

DIMENSIUNI SI LUMINI INTERMITENTE.

12) TL-LD1000 CatEye

13) RAPID 1 (TL-LD611-F) CatEye

Practica europeană de siguranță implică utilizarea nu numai a luminilor laterale din spate, ci și din față.
Rapid 1 lumini față (albe) și spate (roșii), cu funcție de reîncărcare a bateriilor printr-un port USB și un indicator al nivelului de încărcare. Puterea mare a lanternei este obținută prin utilizarea unui LED SMD și tehnologie OptiCube™. Strălucirea CatEye Rapid 1 atrage atenția șoferilor și a trecătorilor.
Cele 4 moduri de funcționare asigură o selecție optimă a parametrilor, atât pe timp de noapte, cât și în timpul zilei. CatEye Rapid 1 vine cu un suport SP-12 Flextight™ cu profil redus, care este compatibil cu toate noile RM-1.

Timp de funcționare: 5 ore (mod continuu)

25 de ore (moduri rapid și puls)

40 de ore (mod intermitent)

Modul de memorie de iluminare (ultimul mod pe care l-ați activat)

Baterie Li-ion USB - reîncărcabilă

Greutate aproximativ 41 g. cu suport si baterie

Clip pentru haine.

14) SOLAR (SL-LD210) CatEye

Biciclistul trebuie să fie vizibil nu numai din spate, ci și din traficul din sens opus, nu doar noaptea, ci și ziua - cu lumina laterală aprinsă.

Un LED de 5 mm se aprinde automat în modul intermitent când începeți să conduceți pe întuneric. Bateria solară încorporată se încarcă în 2 ore în condiții meteorologice bune și oferă până la 5 ore de funcționare. Disponibil pentru modelele de montare față și spate, vine cu noul suport Flextight™. Greutate 44 g. inclusiv suport și baterie

DINAMO - FEINAR (BUGANI).

15) ALBASTRUPASĂRE

3- LED-uri, luminozitate 6 lm, 3 moduri, doua constante (1LED si 3LED), unul intermitent (3LED), functionare dupa reincarcare: - aproximativ 40 minute (3LED); - aproximativ 90 minute (1LED), greutate cu suport pe ghidon 115g.

Impresie:

Ei bine, o lanternă foarte bună, IMHO, atât pentru dimensiunea pe bicicletă, cât și pentru iluminat în „mod manual” în cort, la o oprire și în general. În condiții urbane civilizate, când există iluminare generală și vedere bună, poate fi chiar și lanterna principală, mai ales dacă drumul este cunoscut. Difuzorul se rotește ușor, nu face mult zgomot, iar bateria se încarcă rapid. Strălucește o lumină albă bună. BINE!

16) Incarcator Energenie EG-PC-005 pentru telefoane mobile cu actionare manuala si lanterna. Instalat pe bicicleta.

Energia este generată folosind un dinam cu manivelă. Rotirea mânerului timp de trei minute încarcă telefonul mobil pentru cel puțin 8 minute de convorbire. Rotirea manivelei timp de 10 minute oferă lumină puternică timp de cel puțin 50 de minute.

Specificații

Tensiune de ieșire - 4,0-5,5V
Curent de ieșire până la 400 mA
Bateria reîncărcabilă Ni-MH încorporată de 80 mAh permite cel puțin 500 de reîncărcări complete
2 lanterne:
-cap: LED, la incarcare maxima lumineaza pana la 10 metri.
-spate: LED rosu.
Două moduri: lumină constantă (3LED), - strobe (3LED)
Greutate neta 0,2 kg
Domeniul de livrare

Incarcator Energenie EG-PC-005 pentru telefoane mobile cu actionare manuala, suport pentru bicicleta si lanterna frontala
lumina spate cu cablu de 1,2 m
cablu pentru telefoanele Nokia
6 adaptoare pentru alte telefoane

Impresie:

Dimensiune deloc rea, potrivită pentru iluminat într-un cort și pentru toate tipurile de nevoi casnice. LED-urile nu sunt cele mai bune - cu o nuanță albăstruie clară, care nu este intestin. Din păcate, bateria are unele dificultăți în a face față unei sarcini duble (3LED) în față și o lumină roșie în spate - și „așează-te” destul de repede. A trebuit să sting și să sting lumina roșie din spate și, IMHO, s-a mai bine (mai lung). Pârghia difuzorului este ușor de rotit, nu se aude prea mult zgomot, iar propria baterie se încarcă fără probleme. A trebuit să-mi încarc atât telefonul mobil, cât și e-readerul în timpul călătoriei. Cu puțină perseverență și răbdare, acest lucru se poate face, dar va fi nevoie de ceva muncă. Când lanterna funcționează sub o sarcină externă, forța asupra pârghiei crește semnificativ și trebuie să transpiri puțin. Dar evaluarea generală a acestui dispozitiv este un lucru util.

17) Incarcator Energenie EG-SC-001 pentru telefoane mobile cu baterie incarcata de la lumina si de la retea si cu lanterna LED incorporata.

Prezența unui conector USB vă permite să încărcați rapid bateria încorporată, care este echipată cu protecție împotriva supraîncărcării, descărcarea profundă, suprasarcina și scurtcircuitul. Dacă bateria este descărcată, sistemul de avertizare este activat. Are o lanterna LED incorporata.

Încarcă următoarele telefoane mobile și este echipat cu următorii conectori: seria Nokia 6101 și 8210, seria Samsung A288, Mini USB 5pin, seria Sony Ericsson K750, Micro-USB.

Celule solare Energenie EG-SC-001 vă permite să încărcați dispozitivele mobile în timpul drumețiilor, desigur pe vreme însorită.
Specificații

tensiune de ieșire - 5,4V
curent de ieșire până la 1400 mA
baterie reîncărcabilă Li-ion încorporată de 2000 mAh permite cel puțin 500 de reîncărcări complete
conector USB incorporat 5-6V
lanternă LED strălucitoare
dimensiuni: 116*49*26 mm
greutate 130 g

Domeniul de livrare

Încărcător
Adaptor de alimentare USB AC220V-DC5V A negru
5 adaptoare pentru incarcarea telefoanelor mobile
Cablu de conectare USB.

Vă rugăm să activați JavaScript pentru a vizualiza

Există două modalități comune de a obține lumină albă de intensitate suficientă folosind LED-uri. Prima este combinația de cipuri de trei culori primare - roșu, verde și albastru - într-o carcasă LED. Prin amestecarea acestor culori se obtine albul in plus, prin modificarea intensitatii culorilor primare se obtine orice nuanta de culoare, care se foloseste in fabricatie. A doua modalitate este de a folosi un fosfor pentru a converti radiația unui LED albastru sau ultraviolet în alb. Un principiu similar este utilizat în lămpile fluorescente. În prezent, cea de-a doua metodă prevalează datorită costului scăzut și a puterii de lumină mai mare a LED-urilor cu fosfor.

Fosfori

Fosforii (termenul provine din latinescul lumen - lumină și grecescul phoros - purtător) sunt substanțe care pot străluci sub influența diferitelor tipuri de excitații. Pe baza metodei de excitare, există fotoluminofori, fosfori cu raze X, radioluminofori, catodoluminofori și electroluminofori. Unii fosfori vin în tipuri mixte de excitație, de exemplu, foto-, catod- și electroluminofor ZnS·Cu. Pe baza structurii lor chimice, ei disting între fosfori organici - organoluminofori și cei anorganici - fosfori. Fosforii care au o structură cristalină se numesc cristalofosfori. Raportul dintre energia emisă și energia absorbită se numește eficiență cuantică.

Strălucirea unui fosfor este determinată atât de proprietățile substanței principale, cât și de prezența unui activator (impuritate). Activatorul creează centri de luminescență în substanța principală (bază). Denumirea fosforilor activați constă din numele bazei și al activatorului, de exemplu: ZnS·Cu,Co înseamnă fosfor ZnS activat cu cupru și cobalt. Dacă baza este amestecată, atunci numele bazelor sunt enumerate mai întâi, iar apoi activatorii, de exemplu, ZnS, CdS Cu, Co.

Apariția proprietăților luminiscente în substanțele anorganice este asociată cu formarea unei baze de fosfor în rețeaua cristalină în timpul sintezei defectelor structurale și de impurități. Energia care excită fosforul poate fi absorbită atât de centrii luminiscenți (activator sau absorbție de impurități), cât și de baza de fosfor (absorbție fundamentală). În primul caz, absorbția este însoțită fie de tranziția electronilor din interiorul învelișului de electroni la niveluri de energie mai înalte, fie de îndepărtarea completă a unui electron din activator (se formează o „găură”). În al doilea caz, când energia este absorbită de bază, în substanța principală se formează găuri și electroni. Găurile pot migra prin tot cristalul și se pot localiza în centrele de luminescență. Emisia are loc ca urmare a întoarcerii electronilor la niveluri mai scăzute de energie sau a recombinării unui electron cu o gaură.

Fosforii în care luminiscența este asociată cu formarea și recombinarea sarcinilor opuse (electroni și găuri) se numesc fosfori de recombinare. Acestea se bazează pe conexiuni de tip semiconductor. În acești fosfori, rețeaua cristalină a bazei este mediul în care se dezvoltă procesul de luminescență. Acest lucru face posibilă, prin modificarea compoziției bazei, să se varieze pe scară largă proprietățile fosforilor. Schimbarea benzii interzise atunci când se folosește același activator modifică fără probleme compoziția spectrală a radiației într-o gamă largă. În funcție de aplicație, există cerințe diferite pentru parametrii fosforului: tip de excitație, spectru de excitație, spectru de emisie, ieșire de emisie, caracteristici de timp (timp de creștere a strălucirii și durata de luminozitate). Cea mai mare varietate de parametri poate fi obținută cu fosfori cristalin prin schimbarea activatorilor și a compoziției bazei.

Spectrul de excitație al diferiților fotoluminofori este larg, de la ultraviolete cu unde scurte la infraroșu. Spectrul de emisie este, de asemenea, în regiunile vizibil, infraroșu sau ultraviolet. Spectrul de emisie poate fi larg sau îngust și depinde puternic de concentrația de fosfor și activator, precum și de temperatură. Conform regulii Stokes-Lommel, maximul spectrului de emisie este deplasat de la maximul spectrului de absorbție către undele lungi. În plus, spectrul de emisie are de obicei o lățime semnificativă. Acest lucru se explică prin faptul că o parte din energia absorbită de fosfor este disipată în rețeaua sa, transformându-se în căldură. Un loc special îl ocupă fosforii „anti-Stokes”, care emit energie într-o regiune superioară a spectrului.

Producția de energie a radiației fosforice depinde de tipul de excitație, de spectrul acesteia și de mecanismul de conversie. Descrește odată cu creșterea concentrației de fosfor și activator (stingerea prin concentrație) și a temperaturii (stingerea cu temperatură). Luminozitatea strălucirii crește de la începutul excitației pentru perioade diferite de timp. Durata luminii ulterioare este determinată de natura transformării și de durata de viață a stării excitate. Organoluminoforii au cel mai scurt timp de strălucire, fosforii de cristal au cel mai lung.

O parte semnificativă a fosforilor de cristal sunt materiale semiconductoare cu o bandă interzisă de 1-10 eV, a căror luminescență este cauzată de o impuritate activatoare sau de defecte în rețeaua cristalină. Lămpile fluorescente utilizează amestecuri de fosfor cristalin, de exemplu, amestecuri de MgWO4 și (ZnBe)2 SiO4·Mn] sau fosfori monocomponent, de exemplu halofosfat de calciu activat de Sb și Mn. Fosforii pentru iluminat sunt selectați astfel încât strălucirea lor să aibă o compoziție spectrală apropiată de spectrul luminii naturale.

Fosforii organici pot avea randament mare și răspuns rapid. Culoarea fosforului poate fi selectată pentru orice parte vizibilă a spectrului. Sunt utilizate pentru analiza luminiscente, producția de vopsele luminiscente, semne, strălucirea optică a țesăturilor etc. Fosforii organici au fost produși în URSS sub marca luminoșilor.

În timpul funcționării, fosforul este supus modificărilor parametrilor în timp. Acest proces se numește îmbătrânire (degradare) a fosforului. Îmbătrânirea este cauzată în principal de procese fizice și chimice atât în stratul de fosfor, cât și pe suprafața acestuia, apariția unor centri neradiativi și absorbția radiațiilor în stratul de fosfor modificat.

Fosfor în LED

LED-urile albe sunt cel mai adesea realizate folosind un cristal albastru InGaN și un fosfor galben. Fosforii galbeni utilizați de majoritatea producătorilor sunt granatul modificat de ytriu aluminiu dopat cu ceriu trivalent (YAG). Spectrul de luminescență al acestui fosfor este caracterizat de o lungime de undă maximă de 530..560 nm. Partea cu undă lungă a spectrului este mai lungă decât partea cu undă scurtă. Modificarea fosforului cu aditivi de gadoliniu și galiu vă permite să mutați maximul spectrului în regiunea rece (galiu) sau în regiunea caldă (gadoliniu).

Datele spectrale ale fosforului folosit în Cree sunt interesante. Judecând după spectru, în plus față de YAG, la compoziția de fosfor a LED-ului alb a fost adăugat un fosfor cu o emisie maximă deplasată în regiunea roșie.

Spre deosebire de lămpile fluorescente, fosforul folosit în LED-uri are o durată de viață mai lungă, iar îmbătrânirea fosforului este determinată în principal de temperatură. Fosforul se aplică cel mai adesea direct pe cristalul LED, care devine foarte fierbinte. Alți factori care afectează fosforul sunt mult mai puțin importanți pentru durata de viață. Îmbătrânirea fosforului duce nu numai la o scădere a luminozității LED-ului, ci și la o schimbare a nuanței strălucirii acestuia. Odată cu degradarea severă a fosforului, o nuanță albastră a strălucirii este clar vizibilă. Acest lucru se datorează unei modificări a proprietăților fosforului și faptului că radiația proprie a cipului LED începe să domine în spectru. Odată cu introducerea tehnologiei (fosfor la distanță), influența temperaturii asupra ratei de degradare a fosforului este redusă.