Valge LED

Erinevalt traditsioonilistest hõõg- ja luminofoorlampidest, mis toodavad valget valgust, tekitavad LED-id valgust väga kitsas spektrivahemikus, s.t. annavad peaaegu ühevärvilise sära. Seetõttu on LED-e juba pikka aega kasutatud juhtpaneelides ja vanikutes ning tänapäeval kasutatakse neid eriti tõhusalt valgustusseadmetes, mis kiirgavad kindlat põhivärvi, näiteks valgusfoorides, märkides ja signaaltuledes.

Valge LED-i põhimõte

Valge LED-i disaini põhimõte ei ole väga keeruline. Selleks, et LED kiirgaks valget valgust, on vaja kasutada täiendavaid tehnilisi elemente ja tehnilisi lahendusi. Peamised viisid valge valguse saamiseks LED-ides on järgmised:

sinistele kristallidele fosforikihi kandmine;

mitme luminofoorkihi kandmine kristallidele, mis kiirgavad ultraviolettkiirgusele lähedast värvi valgust;

RGB süsteemid, milles valge kuma saavutatakse paljude ühevärviliste punaste, roheliste ja siniste dioodide valguse segamisel.

Esimesel juhul kasutatakse kõige sagedamini siniseid LED-kristalle, mis on kaetud fosforiga, kollase fosforiga. Fosfor neelab veidi sinist valgust ja kiirgab kollast valgust. Kui järelejäänud neeldumata sinine valgus segada kollasega, on saadud valgus valgele lähedane.

Teine meetod on hiljuti välja töötatud tehnoloogia tahkis-valge valgusallikate tootmiseks, mis põhineb ultraviolettkiirgusele lähedase helki kiirgava dioodi ja mitme erineva koostisega fosforist valmistatud fosfori kihi kombinatsioonil.

Viimasel juhul toodetakse valget valgust klassikalisel viisil kolme põhivärvi (punane, roheline ja sinine) segamisel. Valge valguse kvaliteeti parandab RGB konfiguratsiooni täiendamine kollase valgusdioodiga, et katta spektri kollane osa.

Vanade LED-ide eelised ja puudused

Igal neist meetoditest on oma positiivsed ja negatiivsed küljed. Seega iseloomustab siniste kristallide ja fosforfosfori kombineerimise põhimõttel toodetud valgeid luminofoor-LED-sid üsna madal värviedastusindeks, kalduvus tekitada valget valgust külmades toonides, helendustooni heterogeensus üsna kõrgega. valgusvoog ja suhteliselt madal hind.

Valge luminofoor LED-id, mis on saadud ultraviolettvärvile lähedase helgiga dioodide ja mitmevärviliste luminofooride kombinatsioonil, millel on suurepärane värviedastusindeks, see võib genereerida soojemate toonidega valget valgust ja neid iseloomustab helendusvarjundite suurem ühtlus dioodist dioodini . Need tarbivad aga rohkem elektrit ega ole nii eredad kui esimesed.

RGB LED-id omakorda võimaldavad luua valgustuspaigaldistes dünaamilisi valgusefekte koos helendusvärvi ja valge valguse erinevate toonide muutumisega ning võivad anda potentsiaalselt väga kõrge värviedastusindeksi. Samas reageerivad üksikute värvidega LED-id erinevalt töövoolule, ümbritseva õhu temperatuuri ja heleduse reguleerimisele ning seetõttu vajavad RGB LED-id stabiilse töö saavutamiseks üsna keerukaid ja kalleid juhtimissüsteeme.

Et valgetel LEDidel põhinevad lambid annaksid parema kvaliteediga valgust, s.t. lampide projekteerimisel kasutatakse täielikumat spektrit

LED (Lighting Emission Diode) – intensiivse valguse emissiooniga LEDid on kõigile hästi teada. Umbes 10 aastat tagasi (Venemaal) tegid nad "vaikse revolutsiooni valgustuses", eriti seal, kus on vaja mobiilsust, madalat energiatarbimist, töökindlust ja pikka kasutusiga. Tundus, et ideaalne valgusallikas, mida jalgratturid ja turistid, aga ka jahimehed ja kalurid, speleoloogid ja mägironijad innukalt vastu võtsid, oli juba “siin ja praegu”. Ja piisab, kui sirutada käsi, kogudes kokku paar tapetud kährikut, ja saabub "rahu maa peal, inimeste hea tahe". Nüüd võib öelda, et need 10 aastat ei olnud asjatud ja LED-reaalsus osutus huvitavaks, mitmekülgseks ja pakub uusi võimalusi, mida varem polnud pähegi tulnud.

Riis. 2 Lumiledsi valgustite Luxeon LED-i disain.* (“LED-lampide kirjeldus ja tööpõhimõte” Energiasäästuettevõtete rühm )

Riis. 3 sinist LED-i monokromaatilise kiirgusega. . (“LED – tehnoloogia, tööpõhimõte. LEDi plussid ja miinused.” ).

TOIMIMISPÕHIMÕTE .

LED on peamiselt diood. Ehk siis mingi kaval kivike, mille sees on p-n ristmik. Teisisõnu, kahe pooljuhi kokkupuude erinevad tüübid juhtivus. Mis teatud tingimustel kiirgab valgust elektronide ja aukude rekombinatsiooni (vastastikune konstruktiivne enesetapp) protsessis.
Tavaliselt, mida suurem on LED-i läbiv vool, seda rohkem elektrone ja auke siseneb rekombinatsioonitsooni ajaühikus ning väljundis kiirgab rohkem valgust. Kuid voolu ei saa oluliselt suurendada - pooljuhi ja p-n-siirde sisemise takistuse tõttu võib LED üle kuumeneda, mis põhjustab selle kiirendatud vananemist või rikke.
Olulise valgusvoo saamiseks luuakse mitmekihilised pooljuhtstruktuurid - heterostruktuurid. Kiire optoelektroonika pooljuhtide heterostruktuuride väljatöötamise eest sai 2000. aastal Nobeli preemia Venemaa füüsik Žores Alferov.

KAKS SÕNA LOO KOHTA.

Esimesed tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud punased pooljuhtemitterid toodeti 1962. aastal. 60ndatel ja 70ndatel loodi galliumfosfiidil ja arseniidil põhinevad LED-id, mis kiirgasid spektri kollakasrohelises, kollases ja punases piirkonnas. Neid kasutati valgusindikaatorites ja häiresüsteemides. 1993. aastal lõi firma Nichia (Jaapan) esimese suure eredusega sinise LED-i. ilmus peaaegu kohe LED RGB seadmed, kuna sinised, punased ja rohelised värvid võimaldasid saada mis tahes värvi, sealhulgas valget. Valged luminofoor-LED-id ilmusid esmakordselt 1996. aastal. Seejärel arenes tehnoloogia kiiresti ja 2005. aastaks jõudis LED-ide valgusvõimsus üle 100 lm/W.

VALGE VALGUS.

Tavaline värviline LED kiirgab kitsa spektri valguslaineid (monokromaatiline kiirgus). See on hea häireseadmete jaoks. Ja valgustamiseks vajame valgeid LED-e ja kasutame erinevaid tehnoloogiaid.
Näiteks värvide segamine RGB-tehnoloogia abil. Punased, sinised ja rohelised LED-id on tihedalt paigutatud ühele maatriksile, mille kiirgus segatakse optilise süsteemi, näiteks läätse abil. Tulemuseks on valge valgus.

Riis. 4 RGB LED-i kiirgusspekter. ("Wikipedia")

Või oletame, et kasutatakse luminofoori või täpsemalt kantakse LED-ile mitu luminofoori ja värvide segamise tulemusena saadakse valge või peaaegu valge valgus. Valged luminofoorlampidega LED-id on odavamad kui RGB-maatriksid, mistõttu on neid võimalik kasutada valgustamiseks.

Riis. 5 Valge valgusdioodi kiirgusspekter koos fosforiga.* (Wikipedia)

Riis. 6 Valge LED fosforiga.Ühe valge LED-i kujunduse skeem.

MRSV on kõrge soojusjuhtivusega trükkplaat. * ("Wikipedia")

Valgusdioodide voolu-pinge karakteristik edasisuunas on mittelineaarne ja vool hakkab voolama teatud lävipingest. LED-kiirguse põhirežiimides sõltub vool pingest eksponentsiaalselt ja väikesed pingemuutused põhjustavad suuri voolu muutusi. Ja kuna valguse väljund on otseselt võrdeline vooluga, on LED-i heledus ebastabiilne. Seetõttu tuleb vool stabiliseerida. Valgusdioodide heledust saab reguleerida näiteks impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) abil, mille jaoks on vaja elektroonikaseadet, mis edastab LED-ile kõrgsageduslikke impulsssignaale. Erinevalt hõõglampidest muutub LED-ide värvitemperatuur hämardamisel väga vähe .

Fosfor-LED-de eelised ja puudused.

Erinevalt hõõglambist või luminofoorlambist LED-valgustis elektrit muundub otse valguskiirguseks ja seetõttu on kaod suhteliselt väikesed.

1. Valgete LED-ide peamine eelis on kõrge kasutegur, madal energia erikulu ja kõrge valgusefektiivsus – 160-170 Lumenit/Watt.
2. Kõrge töökindlus ja pikk kasutusiga.
3. LED-ide kerge kaal ja suurus võimaldavad neid kasutada väikese suurusega kaasaskantavates taskulampides.
4. Ultraviolett- ja infrapunakiirguse puudumine spektris võimaldab LED-valgustite kasutamist ilma kahjulike tagajärgedeta, kuna ultraviolettkiirgus, eriti osooni juuresolekul, avaldab tugevat mõju orgaanilisele ainele ja infrapunakiirgus võib põhjustada põletusi.
5. Tavalise luminofoorlambi valgusvoo tihedust iseloomustav erivõimsustiheduse indikaator on 0,1-0,2 W/cm² ja kaasaegse valge LED-i puhul umbes 50 W/cm².
6. Töötage miinustemperatuuridel parameetreid vähendamata ja sageli isegi parandamata.
7. LED-id on inertsivabad valgusallikad, näiteks luminofoorlambid, nende soojenemiseks või väljalülitamiseks ei ole aega ning sisse- ja väljalülitamistsüklite arv ei mõjuta nende töökindlust.
8. LED on mehaaniliselt vastupidav ja äärmiselt töökindel.
9. Lihtne reguleerida heledust.
10. LED on madalpinge elektriseade ja seetõttu ohutu.
11. Madal tuleoht, võib kasutada plahvatusohtlikus keskkonnas.
12. Niiskuskindlus, vastupidavus agressiivsele keskkonnale.

Kuid on ka väikseid puudusi:

1. Valged LED-id on kallimad ja keerukamad toota kui hõõglambid, kuigi nende hind järk-järgult langeb.
2. Värviedastuse madal kvaliteet, mis aga järk-järgult paraneb.
3. Võimsad LED-id nõuavad head jahutussüsteemi.
4. Kiire riknemine ja isegi rike kõrgendatud temperatuuridel väliskeskkondüle 60-80°C.
5. Ka fosforid ei armasta kõrgeid temperatuure, sest... halvenevad fosfori muundustegur ja spektraalsed omadused.
6. LED korpus on valmistatud optiliselt läbipaistvast silikoonplastist või epoksiidvaik, mis vananeb ja temperatuuri mõjul tuhmub ja muutub kollaseks, neelates osa valgusvoost.
7. Kaasaegsed võimsad ülierksad LED-id võivad pimestada ja kahjustada inimese nägemist.
8. Kontaktid on vastuvõtlikud korrosioonile. Reflektorid (tavaliselt plastikust, kaetud õhukese alumiiniumikihiga) halvendavad kõrgendatud temperatuuridel oma omadusi aja jooksul ning kiirgava valguse heledus ja kvaliteet halvenevad järk-järgult.

VALGETE LEDIDE TEGELIK ELU.

Riis. 7 Hõõglampide (INC), luminofoorlampide (FL), suure intensiivsusega lahenduslampide (HID) ja LED-lampide (mitte mõõtkavas, on näidatud tüüpilised kõverad) töö ajal valgusvõimsuse vähendamine ja tõrkekäitumine.

Ajakiri "Elektroonika aeg", artikkel "LED-ide kasutusea määramine"
Kirjutas Eric Richman (EricVarakas mees), vanemteadur,Vaikne ookeanLoeRahvuslikLaborid (PNNL)

LED-ide 100 000-tunnine kasutusiga on meile teada juba aastaid. Kuidas see tegelikult on?
"LED-ide algusaegadel oli kõige sagedamini teatatud tööiga 100 000 tundi. Kust see maagiline number tuli, pole aga keegi suutnud selgitada. Tõenäoliselt dikteeris seda turg, mitte teadus. Esimene LED-tootja, kes näitas kasutusiga tegelike tehniliste parameetrite põhjal, oli Philips Lumileds, mille vaimusünnitus on Luxeon LED. Esimeste Luxeoni seadmete vastupidavus, mille ajami voolutugevus oli 350 mA ja ühendustemperatuur 90 kraadi Celsiuse järgi, oli hinnanguliselt 50 000 tundi. See tähendab, et pärast LED-i 50 000 töötundi antud tingimustes väheneb selle valgusvoog 70%-ni algsest.
Artikkel "Kaardistamata veed: vastupidavuse määratlemine" LED lambid», Ajakiri "Elektroonika aeg", Timur Nabiev.

Praegu puudub standard, mis määratleks, mida LED-ide kasutusiga tegelikult tähendab. Samuti puuduvad standardid, mis mõõdaksid LED-i värvimuutust aja jooksul. Ei ole määratletud, kuidas LED pärast seda perioodi peaks töötama. Mõned juhtivad ettevõtted on sunnitud määrama oma kasutusea kriteeriumid. Näiteks valiti kaks valgusvoo läviväärtust: - 30% ja 50%, mille saavutamisel loetakse LED rikkis olevaks. Ja need väärtused sõltuvad sellest, kuidas inimsilm tajub kiirgavat valgust.
1) - peegeldunud LED-valguse valgusvoo vähenemine 30%. See tähendab, kui LED-taskulamp valgustab teed, ümbritsevaid objekte jne.
2) - 50% valgusvoo vähenemine otsese valguse kasutamisel, näiteks foorides, liiklusmärkides, autode seisutuledes....
Ja teised esmavaliku ettevõtted valivad ainult ühe läviväärtuse - 50%.
Veelgi enam, LED-ide ja LED-tulede lagunemine toimub kõigil tasanditel, alustades sellest p-n ristmik ja lõpetades taskulambi korpuse läbipaistva eesmise plastikklaasiga. Lisaks võivad vähese võimsusega signaali- ja indikaator-LED-id töötada aastakümneid. Ja üliheledad kaasaegsed LED-id, mis töötavad sageli intensiivsetes tingimustes, nii voolus kui ka temperatuuril, kaotavad oma heleduse palju kiiremini. Seega on kvaliteetsete kaasaegsete LED-ide tegelik kasutusiga pidevas töös mitu kuud kuni viis kuni kuus aastat. Näiteks Petzl väidab, et oma LED-ide kasutusiga taskulampides on vähemalt 5000 tundi. Muide, juhtivad ettevõtted väidavad sageli oma seadmete lühemat kasutusiga kui “super-duper-budget”, sageli Aasia tootjad, kes lihtsalt tõstavad hetketaset ja saavutavad ereda sära. Taskulampe ostes vastavad kõik LED-ide omadused passile, kuhu kirjutatakse alati maagilisest 100 000 tunnist. Aga selliste LED-ide tegelik kasutusiga ei tohi ületada 1000...1500 tundi ja selle aja jooksul väheneb valgusvoog vähemalt 2 korda.

AKUD JA AKUD.

Töö ajal tühjenevad patareid ja akud, toitepinge väheneb, LED-ide heledus ja efektiivne valgusvoog järk-järgult vähenevad.

Heleduse vähenemise kõver aku loomuliku tühjenemise ajal.

Elektrooniliselt reguleeritav heledus. Valgustus 0,25 luksi mõõdetakse lambist 2 meetri kaugusel. (See on kuu valgustus täiskuu ajal).

Efektiivse valgusvõimsuse parandamiseks kasutatakse toitepinge elektroonilist reguleerimist (stabiliseerimist). Voolutugevust juhib spetsiaalne mikroskeem, mis tagab stabiilse heleduse kogu tööaja jooksul. Idee töötas esmakordselt välja Petzl. Tänu elektrooniline skeem, on tuledel stabiilsed omadused kogu tööaja jooksul ja seejärel lülituvad need avariirežiimi (0,25 luksi). Heledus 0,25 luksi on valgustus, mida toodab täiskuu selgel päeval kõrgel horisondi kohal.

Optimaalsed toiteallikad.

1. Tänapäeva LED-taskulampide puhul on need loomulikult leelis- või liitium (liitiumioon) ühekordsed patareid. Liitiumakudel on kerge kaal, on suure võimsusega ja töötavad hästi madalad temperatuurid. Need on näiteks Li-MnO2 akud CR123 või CR2 pingega 3V või Li-FeS2 (liitiumrauddisulfiid) akud pingega 1,5V, kuid mitte kõik LED-tuled ei ühildu liitiumakudega – palun tutvuge juhendiga .
2. Patareid.

Omadused	Nikkel-kaadmium	Nikkelmetallhüdriid	liitium- iooniline
Nimipinge, IN
Tüüpiline mahutavus, Ah
Spetsiifiline energia: kaal, Wh/kg mahuline, Wh/dm3	30 - 60 100 -170	40 - 80 150 -240	100 - 180 250 - 400
Maksimaalne pidev tühjendusvool, kuni	5 (10) KOOS	3 KOOS	2 KOOS
Laadimisrežiim	Standard: vool 0,1 KOOS 16 tundi Kiirendatud: vool 0,3 KOOS 3-4h Kiire: praegune 1 KOOS~1 h	Standard: vool 0,1 KOOS 16 tundi Kiirendatud: vool 0,3 KOOS 3-4h Kiire: praegune 1 KOOS~1 h	Laadimisvool 0,1-1 KOOS kuni 4,1-4,2 V, seejärel konstantsel pingel
Võimsuse tagastuskoefitsient (tühjenemine/laadimine)
Töötemperatuuri vahemik, ºС
Isetühjenemine (%): 1 kuu jooksul 12 kuu jooksul			4 - 5 10 - 20

Voolu 1C tähendab voolu, mis on arvuliselt võrdne nimivõimsusega.

* Artiklist: A.A. Taganova “LIITIUMI VOOLUALLIKAD KAASASKAASANDATAVATEL ELEKTROONIKASEADMETELE”

Nikkel-kaadmium (NiCd) on väikese kaalu ja mõõtmetega, kehva keskkonnasõbralikkusega – kaadmium on tervisele kohutavalt kahjulik metall. Vastupidava ja suletud korpusega plahvatusohtlik, millel on mikroventiilid gaaside automaatseks vabastamiseks, kuid samal ajal üsna kõrge töökindlus ning suured laadimis- ja tühjendusvoolud. Neid kasutatakse sageli pardaseadmetes ja seadmetes, mis tarbivad palju energiat, näiteks sukeldumistuled. Ainus akutüüp, mida saab tühjana hoida, erinevalt nikkel-metallhüdriid (Ni-MH) akudest, mida tuleb hoida täielikult laetuna, ja liitiumioonakudest (Li-ion), mida tuleb hoida 40% laetuna aku mahutavus
Nikkelmetallhüdriid (Ni-MH) töötati välja nikkel-kaadmiumi (NiCd) asendamiseks. NiMH akud on praktiliselt vabad "mäluefektist" ja täielikku tühjenemist pole sageli vaja. Keskkonnasõbralik. Kõige soodsam töörežiim: madal voolutugevus, 0,1 nimivõimsus, laadimisaeg - 15-16 tundi (tootja soovitus). Akusid on soovitatav hoida külmkapis täislaetud, kuid mitte alla 0 C?. Need annavad 40-50 protsendilise eelise erienergia intensiivsuses võrreldes eelmise lemmikuga - NiCd. Neil on märkimisväärne potentsiaal energiatiheduse suurendamiseks. Keskkonnasõbralik – sisaldab ainult kergeid toksiine ja on taaskasutatav. Odav. Saadaval laias valikus suurustes, parameetrites ja jõudlusnäitajates.

MÕÕTMED JA VILKUVAD TULED.

12) TL-LD1000 CatEye

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

Euroopa ohutuspraktika hõlmab mitte ainult tagumiste, vaid ka esikülgmiste tulede kasutamist.
Rapid 1 eesmised (valged) ja tagumised (punased) tuled, laetavad patareid USB-pordi ja laadimistaseme indikaatori kaudu. Taskulambi suur võimsus saavutatakse SMD LED-i ja OptiCube™ tehnoloogia abil. CatEye Rapid 1 sära köidab autojuhtide ja möödujate tähelepanu.
4 töörežiimi pakuvad optimaalset parameetrite valikut nii öösel kui ka päeval. CatEye Rapid 1 on varustatud madala profiiliga SP-12 Flextight™ kronsteiniga, mis ühildub kõigi uute RM-1-ga.

Tööaeg: 5 tundi (pidev režiim)

25 tundi (kiire ja pulssrežiim)

40 tundi (vilkuv režiim)

Valgustuse mälurežiim (viimati sisse lülitatud režiim)

Li-ion USB aku – laetav

Kaal umbes 41 g. koos kinnituse ja akuga

Klamber riiete jaoks.

14) SOLAR (SL-LD210)CatEye

Jalgrattur peab olema nähtav mitte ainult tagant, vaid ka vastutuleva liikluse poolt, mitte ainult öösel, vaid ka päeval - põleva küljetulega.

Üks 5 mm LED lülitub automaatselt sisse vilkuri režiimis, kui hakkate pimedas sõitma. Sisseehitatud päikesepatarei laeb heade ilmastikutingimuste korral 2 tunni jooksul ja tagab kuni 5 tundi tööaega. Saadaval ees- ja tagakinnitusmudelitel, kaasas on uus Flextight™ kronstein. Kaal 44 gr. kaasa arvatud kronstein ja aku

DÜNAMO – LATERNAD (VEAD).

15) SININELIND

3- LED, heledus 6 lm, 3 režiimi, kaks konstantset (1LED ja 3LED), üks vilgub (3LED), töö peale laadimist: - ca 40 minutit (3LED); - umbes 90 minutit (1 LED), kaal koos juhtraua kinnitusega 115 g.

Mulje:

No väga hea taskulamp, IMHO, nii rattas suurusele kui ka telgis “manuaalrežiimis” valgustamiseks, puhkepeatuses ja üleüldse. Tsiviliseeritud linnatingimustes, kui on üldvalgustus ja hea nägemine, võib see olla isegi peamine taskulamp, eriti kui tee on teada. Kõlar pöörleb kergesti, ei tee palju müra ja aku laeb kiiresti. Paistab hästi valget valgust. OKEI!

16) Laadija Energenie EG-PC-005 mobiiltelefonidele käsitsi ajam ja taskulamp. Paigaldatud rattale.

Energia genereeritakse vändaga dünamo abil. Pöörates käepidet kolm minutit, laetakse mobiiltelefoni vähemalt 8 minutiks kõneajaks. Vända 10 minuti jooksul pööramine tagab ereda valguse vähemalt 50 minutiks.

Tehnilised andmed

• Väljundpinge - 4,0-5,5V
• Väljuv vool kuni 400 mA
• Sisseehitatud Ni-MH taaslaetav 80 mAH aku võimaldab vähemalt 500 täislaadimist
• 2 taskulampi:
  -pea: LED, maksimaalsel laadimisel valgustab kuni 10 meetrit.
  -taga: punane LED.
• Kaks režiimi: pidev valgus (3 LED), - strobe (3 LED)
• Netokaal 0,2 kg
  Tarne sisu

• Energenie EG-PC-005 mobiiltelefoni laadija käsitsi ajamiga, rattakinnituse ja eesmise taskulambiga
• tagatuli 1,2 m kaabliga
• kaabel Nokia telefonidele
• 6 adapterit teistele telefonidele

Mulje:

Pole paha suurus, sobib telgi valgustamiseks ja igasugusteks majapidamisvajadusteks. LEDid pole just kõige paremad – selge sinaka varjundiga, mis ei ole sisikond. Kahjuks on akul raskusi topeltkoormusega (3LED) ees ja punane tuli taga – ja "istuge" piisavalt kiiresti. Ma pidin punase tagatule välja lülitama ja välja viskama ning IMHO, see läks paremaks (pikem). Kõlari hooba on lihtne pöörata, müra on vähe ja akut laetakse probleemideta. Reisil pidin laadima nii mobiiltelefoni kui ka e-lugerit. Teatud püsivuse ja kannatlikkusega saab seda teha, kuid see nõuab natuke tööd. Kui taskulamp töötab välise koormuse all, suureneb kangile avaldatav jõud oluliselt ja peate veidi higistama. Kuid selle seadme üldine hinnang on kasulik asi.

17) Laadija Energenie EG-SC-001 valgusest ja vooluvõrgust laetava akuga ja sisseehitatud LED-taskulambiga mobiiltelefonidele.

USB-pistiku olemasolu võimaldab kiiresti laadida sisseehitatud akut, mis on varustatud kaitsega ülelaadimise, sügavtühjenemise, ülekoormuse ja lühise eest. Kui aku on tühi, aktiveerub hoiatussüsteem. On sisseehitatud led taskulamp.

Laeb järgmisi mobiiltelefone ja on varustatud järgmiste pistikutega: Nokia 6101 ja 8210 seeria, Samsung A288 seeria, Mini USB 5pin, Sony Ericsson K750 seeria, Micro-USB.

Päikesepatareid Energenie EG-SC-001 võimaldab matkamise ajal mobiilseadmeid laadida, seda loomulikult päikeselise ilmaga.
Tehnilised andmed

• väljuv pinge - 5,4V
• väljaminev vool kuni 1400 mA
• sisseehitatud taaslaetav liitiumioonaku 2000 mAH võimaldab vähemalt 500 täislaadimist
• sisseehitatud USB-pistik 5-6V
• ere LED-taskulamp
• mõõdud: 116*49*26 mm
• kaal 130 g

Tarne sisu

• Laadija
• AC220V-DC5V USB-toiteadapter A must
• 5 adapterit mobiiltelefonide laadimiseks
• USB ühenduskaabel.

Vaatamiseks lubage JavaScript

Bänd, mille maksimum on kollases piirkonnas (kõige levinum disain). LED-valgusti ja fosfori emissioon tekitavad segamisel erinevat tooni valget valgust.

Entsüklopeediline YouTube

1 / 5

✪ Lühikesed valged LED-tuled

✪ Valge LED vs punane sinine valge LED kasvutest – Amazon Lights (sissejuhatus)

✪ Lahedad valged vs neutraalvalged LED-id taskulampides (Thrunite TN12 mudelid)

✪ Valge LED vs punane/sinine LED kasvutulede kasvukatse – 1. osa (hariduslik) 2016

✪ Valge LED vs punane sinine valge LED kasvutest koos aeglusega – salat Ep.1

Subtiitrid

Leiutamise ajalugu

Esimesed tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud punased pooljuhtemitterid hankis N. Kholonyak 1962. aastal. 70ndate alguses ilmusid kollased ja rohelised LED-id. Nende, tollal veel ebaefektiivsete seadmete valgusvõimsus jõudis 1990. aastaks ühe luumenini. 1993. aastal lõi Nichia (Jaapan) insener Shuji Nakamura esimese suure eredusega sinise LED-i. Peaaegu kohe ilmusid LED RGB-seadmed, kuna sinine, punane ja roheline värv võimaldas saada mis tahes värvi, sealhulgas valget. Valged luminofoor-LED-id ilmusid esmakordselt 1996. aastal. Seejärel arenes tehnoloogia kiiresti ja 2005. aastaks jõudis LED-ide valgusefektiivsus 100 lm/W või enamani. LED-id ilmusid erinevate helendusvarjunditega, valguse kvaliteet võimaldas konkureerida hõõglampide ja juba traditsiooniliste luminofoorlampidega. Algas LED-valgustite kasutamine igapäevaelus, sise- ja välistingimustes. tänavavalgustus.

RGB LED-id

Valget valgust saab luua erinevat värvi LED-ide emissioonide segamisel. Kõige tavalisem trikromaatiline disain on valmistatud punasest (R), rohelisest (G) ja sinisest (B) allikast, kuigi leidub ka bikromaatilisi, tetrakromaatilisi ja mitmevärvilisemaid variante. Mitmevärvilisel LED-il on erinevalt teistest RGB pooljuhtkiirguritest (valgustid, lambid, klastrid) üks terviklik korpus, mis enamasti sarnaneb ühevärvilise LED-iga. LED-kiibid asuvad üksteise kõrval ning jagavad ühist objektiivi ja reflektorit. Kuna pooljuhtkiipidel on piiratud suurus ja oma kiirgusmustrid, on sellistel LED-idel enamasti ebaühtlased nurgavärvi omadused. Lisaks ei piisa õige värvisuhte saamiseks sageli disainivoolu määramisest, kuna iga kiibi valgusvõimsus pole eelnevalt teada ja see võib töö ajal muutuda. Soovitud toonide seadmiseks on RGB-lambid mõnikord varustatud spetsiaalsete juhtseadmetega.

RGB-LED-i spekter määratakse selle koostisosade pooljuhtemitterite spektriga ja sellel on selgelt väljendunud joon. See spekter erineb suuresti päikese spektrist, seetõttu on RGB LED-i värviedastusindeks madal. RGB LED-id võimaldavad teil hõõgumise värvi hõlpsalt ja laialdaselt juhtida, muutes iga "triaadis" sisalduva LED-i voolu, reguleerides nende töö ajal kiirgava valge valguse värvitooni - kuni üksikute sõltumatute värvide saamiseni.

Mitmevärviliste LED-ide valgustugevus ja värvus sõltuvad temperatuurist tulenevalt seadet moodustavate kiirgavate kiipide erinevatest omadustest, mille tulemusel muutub töötamise ajal helendav värvus veidi. Mitmevärvilise LED-i kasutusiga määrab pooljuhtkiipide vastupidavus, see sõltub konstruktsioonist ja ületab enamasti luminofoor-LED-de kasutusiga.

Mitmevärvilisi LED-e kasutatakse peamiselt dekoratiiv- ja arhitektuurvalgustuseks, elektroonilistes märkides ja videoekraanides.

Fosfor LED-id

Sinise (sagedamini), violetse või ultraviolettkiirguse (masstootmises ei kasutata) pooljuhtemitteri ja luminofoormuunduri kombineerimine võimaldab toota heade omadustega odavat valgusallikat. Sellise LED-i levinuim konstruktsioon sisaldab sinist galliumnitriidi pooljuhtkiipi, mida on modifitseeritud indiumiga (InGaN) ja kollases piirkonnas maksimaalse reemissiooniga fosforit - kolmevalentse tseeriumiga (YAG) legeeritud ütrium-alumiiniumgranaat. Osa kiibi algkiirguse võimsusest lahkub LED-i korpusest, hajudes fosforikihis, teine ​​osa neeldub fosforis ja kiirgab uuesti välja madalama energiaväärtuse piirkonnas. Reemissioonispekter hõlmab laia piirkonna punasest roheliseni, kuid sellise LED-i spekter on rohelise-sini-rohelise piirkonna märgatavalt langenud.

Sõltuvalt fosfori koostisest toodetakse erineva värvitemperatuuriga LED-e (“soe” ja “külm”). Kombineerides erinevat tüüpi luminofoorid, saavutatakse värviedastusindeksi (CRI või Ra a) oluline tõus. 2017. aasta seisuga on juba olemas LED-paneelid pildistamiseks ja filmimiseks, kus värviedastus on kriitiline, kuid sellised seadmed on kallid ja tootjaid on vähe.

Üks võimalus fosfor-LED-de heleduse suurendamiseks, säilitades või isegi nende maksumust vähendades, on pooljuhtkiibi läbiva voolu suurendamine ilma selle suurust suurendamata – voolutiheduse suurendamine. See meetod on seotud kiibi enda kvaliteedi ja jahutusradiaatori kvaliteedi samaaegse suurenemisega. Voolutiheduse kasvades vähendavad aktiivse piirkonna ruumala elektriväljad valguse väljundit. Piirvoolude saavutamisel, kuna erineva lisandite kontsentratsiooniga ja erineva ribalaiusega LED-kiibi sektsioonid juhivad voolu erinevalt, tekib kiibi sektsioonide lokaalne ülekuumenemine, mis mõjutab valgusvõimsust ja LED-i kui terviku vastupidavust. Väljundvõimsuse suurendamiseks, säilitades samal ajal spektraalomaduste ja soojustingimuste kvaliteedi, toodetakse LED-e, mis sisaldavad LED-kiipide klastreid ühes korpuses.

Üks enim arutatud teemasid polükroomse LED-tehnoloogia vallas on selle töökindlus ja vastupidavus. Erinevalt paljudest teistest valgusallikatest muudab LED aja jooksul oma valgusvõimsust (efektiivsust), kiirgusmustrit ja värvitooni, kuid harva ebaõnnestub täielikult. Seetõttu võetakse kasuliku eluea hindamiseks, näiteks valgustuse puhul, valgusefektiivsuse vähenemise tase kuni 70% algväärtusest (L70). See tähendab, et LED, mille heledus on töötamise ajal vähenenud 30%, loetakse rikkis olevaks. Dekoratiivvalgustuses kasutatavate LED-ide puhul kasutatakse eluea hinnanguna hämardustaset 50% (L50).

Fosfor-LED-i kasutusiga sõltub paljudest parameetritest. Lisaks teostus ise LED kokkupanek(kiibi kristallihoidja külge kinnitamise viis, voolu juhtivate juhtide kinnitusviis, tihendusmaterjalide kvaliteet ja kaitseomadused), eluiga sõltub peamiselt kiirgava kiibi enda omadustest ja muutustest fosfori omadused töö käigus (lagunemine). Pealegi, nagu näitavad arvukad uuringud, on LED-i kasutusiga peamiseks teguriks temperatuur.

Temperatuuri mõju LED-i tööeale

Töötamise ajal eraldab pooljuhtkiip osa elektrienergiast kiirguse ja osa soojuse kujul. Veelgi enam, olenevalt sellise muundamise efektiivsusest on soojushulk kõige tõhusamate emitterite puhul umbes pool või rohkem. Pooljuhtmaterjalil endal on madal soojusjuhtivus, lisaks on korpuse materjalidel ja konstruktsioonil teatud mitteideaalne soojusjuhtivus, mis viib kiibi kuumutamiseni kõrgete temperatuurideni (pooljuhtstruktuuri puhul). Kaasaegsed LED-id töötavad kiibi temperatuuridel vahemikus 70-80 kraadi. Ja selle temperatuuri edasine tõus galliumnitriidi kasutamisel on vastuvõetamatu. Kõrge temperatuur põhjustab aktiivse kihi defektide arvu suurenemist, difusiooni suurenemist ja substraadi optiliste omaduste muutumist. Kõik see toob kaasa mittekiirgusliku rekombinatsiooni ja footonite neeldumise protsendi suurenemise kiibi materjali poolt. Võimsuse ja vastupidavuse suurenemine saavutatakse nii pooljuhtstruktuuri enda täiustamise (vähendades kohalikku ülekuumenemist) kui ka LED-koostu disaini arendamise ja kiibi aktiivse ala jahutuse kvaliteedi parandamisega. Uuringuid tehakse ka muude pooljuhtmaterjalide või substraatidega.

Fosfor on vastuvõtlik ka kõrgetele temperatuuridele. Pikaajalisel kokkupuutel temperatuuriga inhibeeritakse uuesti kiirgavad keskused ning konversioonikoefitsient ja fosfori spektraalsed omadused halvenevad. Varajases ja mõnes kaasaegses polükroomse LED-disaini puhul kantakse luminofoor otse pooljuhtmaterjalile ja soojusefekt on maksimeeritud. Lisaks kiirgava kiibi temperatuuri alandamise meetmetele kasutavad tootjad erinevaid meetodeid, et vähendada kiibi temperatuuri mõju fosforile. Eraldatud fosforitehnoloogiad ja -kujundused LED lambid, milles luminofoor on emitterist füüsiliselt eraldatud, võib pikendada valgusallika kasutusiga.

Optiliselt läbipaistvast silikoonplastist või epoksüvaigust LED-korpus vananeb temperatuuri mõjul ning hakkab aja jooksul tuhmuma ja kollaseks muutuma, neelates osa LED-i kiirgavast energiast. Peegeldavad pinnad halvenevad ka kuumutamisel – need interakteeruvad teiste kehaelementidega ja on vastuvõtlikud korrosioonile. Kõik need tegurid koos viivad selleni, et kiiratava valguse heledus ja kvaliteet vähenevad järk-järgult. Seda protsessi saab aga edukalt pidurdada, tagades tõhusa soojuse eemaldamise.

Phosphor LED disain

Kaasaegne luminofoor-LED on keeruline seade, mis ühendab endas palju originaalset ja ainulaadset tehnilisi lahendusi. LED-il on mitu põhielementi, millest igaüks täidab olulist, sageli rohkem kui ühte funktsiooni:

Kõik LED-disainielemendid kogevad termilist pinget ja need tuleb valida nende soojuspaisumise astet arvestades. Ja hea disaini oluline tingimus on valmistatavus ja LED-seadme kokkupanemise ja lampi paigaldamise madal hind.

Valguse heledus ja kvaliteet

Kõige olulisem parameeter pole isegi mitte LED-i heledus, vaid selle valgusefektiivsus ehk valgusväljund iga LED-i tarbitava elektrienergia vati pealt. Tänapäevaste LED-ide valgusefektiivsus ulatub 190 lm/W-ni. Tehnoloogia teoreetiline piir on hinnanguliselt üle 300 lm/W. Hindamisel on vaja arvestada, et LED-idel põhineva lambi kasutegur on oluliselt madalam tänu toiteallika efektiivsusele, hajuti, reflektori ja muude konstruktsioonielementide optilistele omadustele. Lisaks näitavad tootjad sageli emitteri esialgset efektiivsust normaaltemperatuuril, samas kui kiibi temperatuur töötamise ajal on palju kõrgem. See toob kaasa asjaolu, et emitteri tegelik efektiivsus on 5-7% madalam ja lambi oma sageli kaks korda madalam.

Teine sama oluline parameeter on LED-i toodetava valguse kvaliteet. Värviedastuse kvaliteedi hindamiseks on kolm parameetrit:

Ultraviolettkiirguril põhinev fosfor-LED

Lisaks juba laialt levinud sinise LED-i ja YAG-i kombinatsioonile on väljatöötamisel ka ultraviolett-LED-il põhinev disain. Pooljuhtmaterjal, mis on võimeline kiirgama ultraviolettkiirguse lähipiirkonnas, on kaetud mitme kihiga fosforiga, mis põhineb euroopiumil ja tsinksulfiidil, mida aktiveerivad vask ja alumiinium. See fosforite segu annab spektri rohelises, sinises ja punases piirkonnas reemissiooni maksimumid. Saadud valgel valgusel on väga head kvaliteedinäitajad, kuid sellise muundamise efektiivsus on siiski madal. Sellel on kolm põhjust [ ]: esimene on tingitud asjaolust, et fluorestsentsi käigus kaob vahe langeva ja emiteeritud kvantide energia vahel (muutub soojuseks), ultraviolett-ergastuse korral on see palju suurem. Teiseks põhjuseks on see, et osa UV-kiirgusest, mida fosfor ei neela, ei osale erinevalt sinisel emitteril põhinevatest LED-idest valgusvoo loomises ning fosforkatte paksuse suurenemine toob kaasa valgusvoo tõusu. luminestsentsvalguse neeldumine selles. Ja lõpuks on ultraviolett-LED-de efektiivsus oluliselt madalam kui sinistel.

Fosfor-LED-de eelised ja puudused

Arvestades LED-valgustite kõrget hinda võrreldes traditsiooniliste lampidega, on selliste seadmete kasutamiseks kaalukad põhjused:

Kuid on ka puudusi:

Valgustus-LED-idel on ka kõikidele pooljuhtemitteritele omased omadused, mida arvesse võttes võib leida edukaima rakenduse näiteks kiirguse suuna. LED särab ainult ühes suunas ilma täiendavaid helkureid ja hajureid kasutamata. LED-valgustid sobivad kõige paremini koht- ja suundvalgustuseks.

Valge LED-tehnoloogia arendamise väljavaated

Valgustamiseks sobivate valgete LED-ide tootmise tehnoloogiaid arendatakse aktiivselt. Selle valdkonna teadusuuringuid stimuleerib avalikkuse suurenenud huvi. Olulise energiasäästu väljavaade meelitab ligi investeeringuid protsessiuuringutesse, tehnoloogia arendusse ja uute materjalide otsimisse. Valgusdioodide ja nendega seotud materjalide tootjate, pooljuhtide ja valgustustehnika spetsialistide väljaannete põhjal on võimalik välja tuua selle valdkonna arenguteed:

Vaata ka

Märkmed

1. , lk. 19-20.
2. Cree MC-E LED-id, mis sisaldavad punast, rohelist, sinist ja valget emitterit Arhiveeritud 22. november 2012.
3. LEDid VLMx51 firmalt Vishay, mis sisaldavad punaseid, oranže, kollaseid ja valgeid emittereid(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
4. Mitmevärvilised LED-id XB-D ja XM-L firmalt Cree(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
5. LED-id XP-C firmalt Cree, mis sisaldavad kuut monokromaatilist emitterit(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
6. Nikiforov S. Pooljuhtvalgustustehnoloogia “S-klass” // Komponendid ja tehnoloogiad: ajakiri. - 2009. - nr 6. - lk 88-91.
7. Truson P. Halvardson E. RGB LED-ide eelised valgustusseadmetele // Komponendid ja tehnoloogiad: ajakiri. - 2007. - nr 2.
8. , lk. 404.
9. Nikiforov S. Temperatuur LED-ide elueas ja töös // Komponendid ja tehnoloogiad: ajakiri. - 2005. - nr 9.
10. LED-id sise- ja arhitektuurse valgustuse jaoks(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
11. Xiang Ling Oon. LED-lahendused arhitektuursetele valgustussüsteemidele // Pooljuhtvalgustustehnoloogia: ajakiri. - 2010. - nr 5. - lk 18-20.
12. RGB LED-id elektroonilistes tulemustabelites kasutamiseks(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
13. Kõrge CRI LED Valgustus  |  Yuji LED (määratlemata) . yujiintl.com. Vaadatud 3. detsembril 2016.
14. Turkin A. Galliumnitriid kui üks paljulubavaid materjale kaasaegses optoelektroonikas // Komponendid ja tehnoloogiad: ajakiri. - 2011. - nr 5.
15. Kõrgete CRI väärtustega LED-id(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
16. Cree EasyWhite tehnoloogia(Inglise) . LED-ide ajakiri. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
17. Nikiforov S., Arkhipov A. AlGaInN-il ja AlGaInP-l põhinevate LED-ide kvantsaagise määramise tunnused erinevatel voolutihedustel kiirgava kristalli kaudu // Components and Technologies: Journal. - 2008. - nr 1.
18. Nikiforov S. Nüüd on elektronid näha: LEDid muudavad elektrivoolu väga nähtavaks // Komponendid ja tehnoloogiad: ajakiri. - 2006. - nr 3.
19. Valgusdioodid suure hulga pooljuhtkiipide maatriksi paigutusega(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
20. Valgete LED-ide kasutusiga(Inglise) . USA Energeetikaministeerium. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
21. LED-defektide tüübid ja analüüsimeetodid(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
22. , lk. 61, 77-79.
23. LEDid SemiLEDidelt(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
24. GaN-on-Si Silicon LED uurimisprogramm(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012.
25. Cree isoleeritud fosforitehnoloogia(Inglise) . LED professionaal. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.
26. Turkin A. Pooljuhtide LED-id: ajalugu, faktid, väljavaated // Semiconductor Lighting Engineering: ajakiri. - 2011. - nr 5. - lk 28-33.
27. Ivanov A.V., Fedorov A.V., Semenov S.M. Suure heledusega LED-idel põhinevad säästulambid // Energiavarustus ja energiasääst – piirkondlik aspekt: ​​XII ülevenemaaline kohtumine: aruannete materjalid. - Tomsk: Peterburi graafika, 2011. - lk 74-77.
28. , lk. 424.
29. Fotoonkristallidel põhinevad valgusdioodide helkurid(Inglise) . Led Professional. Vaadatud 16. veebruaril 2013. Arhiveeritud 13. märtsil 2013.
30. XLamp XP-G3(Inglise) . www.cree.com. Vaadatud 31. mail 2017.
31. Valged LED-id suure valguse väljundiga valgustusvajaduste jaoks(Inglise) . Phys.Org™. Vaadatud 10. novembril 2012. Arhiveeritud 22. novembril 2012.

Tarbimise ökoloogia. Teadus ja tehnoloogia: millist valgustust on vaja, et saada täielikult välja arenenud, suur, lõhnav ja maitsev mõõduka energiatarbimisega taim?

Fotosünteesi intensiivsus punase valguse käes on maksimaalne, kuid ainuüksi punase valguse käes taimed hukkuvad või nende areng katkeb. Näiteks on Korea teadlased näidanud, et puhta punasega valgustades on kasvanud salati mass suurem kui punase ja sinise kombinatsiooniga valgustades, kuid lehtedes on oluliselt vähem klorofülli, polüfenoole ja antioksüdante. Ja Moskva Riikliku Ülikooli bioloogiateaduskond tuvastas selle lehtedes hiinakapsas kitsaribalise punase ja sinise valguse all (võrreldes naatriumlambi valgustusega) suhkrute süntees väheneb, kasv pidurdub ja õitsemist ei toimu.

Riis. 1 Leanna Garfield Tech Insider – Aerofarms

Millist valgustust on vaja, et saada täielikult välja arenenud, suur, lõhnav ja maitsev mõõduka energiakuluga taim?

Kuidas hinnata lambi energiatõhusust?

Põhilised mõõdikud fütovalguse energiatõhususe hindamiseks:

• Fotosünteetiline fotonivoog (PPF), mikromoolides džauli kohta, st valguskvantide arvus vahemikus 400–700 nm, mida kiirgab 1 J elektrit tarbinud lamp.
• Saagis footoni voog (YPF), efektiivsetes mikromoolides džauli kohta, st kvantide arvus 1 J elektrienergia kohta, võttes arvesse kordajat - kõverat McCree.

PPF alati osutub veidi kõrgemaks kui YPF(kõver McCree normaliseeritud ühele ja suuremas osas vahemikus vähem kui üks), seega on esimene mõõdik kasulik lampide müüjatele. Teist mõõdikut on ostjate jaoks kasulikum kasutada, kuna see hindab energiatõhusust adekvaatsemalt.

DNAT efektiivsus

Suure kogemusega ja raha lugevad suured põllumajandusettevõtted kasutavad endiselt naatriumlampe. Jah, nad on meelsasti nõus neile kaasa antud LED-valgustid katsevoodite kohale riputama, kuid nende eest ei ole nõus maksma.

Jooniselt fig. 2 näitab, et naatriumlambi efektiivsus sõltub suuresti võimsusest ja saavutab maksimumi 600 W juures. Iseloomulik optimistlik väärtus YPF naatriumlambi puhul 600–1000 W on 1,5 eff. µmol/J. Naatriumlambid 70–150 W on poolteist korda vähem tõhusad.

Riis. 2. Taimedele mõeldud naatriumlambi tüüpiline spekter (vasakul). Tõhusus luumenites vati kohta ja kaubanduslike naatriumkasvuhoonevalgustite efektiivsetes mikromoolides Cavita, E-Papillon, "Galad" ja "Reflex" (paremal)

Igasugune LED-lamp, mille kasutegur on 1,5 eff. µmol/W ja mõistlik hind, võib pidada naatriumlambi vääriliseks asenduseks.

Punase-sinise fütovalgustite küsitav efektiivsus

Selles artiklis me ei esita klorofülli neeldumisspektreid, kuna on vale neile viidata elusa taime valgusvoo kasutamise arutelus. Klorofüll invitro, isoleeritud ja puhastatud, neelab tõeliselt ainult punast ja sinist valgust. Elusrakus neelavad pigmendid valgust kogu vahemikus 400–700 nm ja kannavad selle energia üle klorofüllile. Valguse energiatõhususe lehel määrab kõver " McCree 1972"(joonis 3).

Riis. 3. V(λ) - inimese nähtavuse kõver; RQE- tehase suhteline kvantefektiivsus ( McCree 1972); σ r Ja σ fr- fütokroomi punase ja kaugpunase valguse neeldumiskõverad; B(λ) - sinise valguse fototroopne efektiivsus

Märkus: maksimaalne efektiivsus punases vahemikus on poolteist korda kõrgem kui rohelises vahemikus. Ja kui mõõta efektiivsust laial vahemikul, muutub erinevus veelgi vähem märgatavaks. Praktikas suurendab osa energia ümberjaotamine punasest vahemikust rohelisele vahemikule mõnikord vastupidi, valguse energiafunktsiooni. Roheline valgus liigub läbi lehtede paksuse alumiste kihtideni, taime efektiivne lehtede pindala suureneb järsult ja näiteks salati saagikus suureneb.

Töös uuriti tavaliste LED valge valgusega lampidega taimede valgustamise energeetiline otstarbekus.

Valge LED-i spektri iseloomuliku kuju määrab:

• lühikeste ja pikkade lainete tasakaal, mis on korrelatsioonis värvitemperatuuriga (joonis 4, vasakul);
• spektri hõivatuse aste, mis korreleerub värviedastusega (joonis 4, paremal).

Riis. 4. Valge LED-valguse spektrid sama värviedastusega, kuid erineva värvitemperatuuriga CCT (vasakul) ning sama värvitemperatuuri ja erineva värviedastusega R a(paremal)

Sama värviedastusega ja sama värvitemperatuuriga valgete dioodide spektri erinevused on väikesed. Järelikult saame spektrist sõltuvaid parameetreid hinnata ainult värvitemperatuuri, värviedastuse ja valgusefektiivsuse järgi – parameetrid, mis on kirjas tavalise valge valgusega lambi sildile.

Valgete jadavalgustite spektrite analüüsi tulemused on järgmised:

1. Kõigi valgete LED-ide spektris on isegi madala värvitemperatuuri ja maksimaalse värviedastusega nagu naatriumlampidel väga vähe kaugpunast (joonis 5).

Riis. 5. Valge LED-spekter ( LED 4000K R a= 90) ja naatriumvalgus ( HPS) võrreldes taimede sinise tundlikkuse spektraalfunktsioonidega ( B), punane ( A_r) ja kauge punane tuli ( A_fr)

Looduslikes tingimustes saab võõrlehestiku võrastikuga varjutatud taim kaugemalt punast kui lähedalt punast, mis valgust armastavatel taimedel vallandab "varju vältimise sündroomi" - taim venib ülespoole. Näiteks kasvufaasis olevad tomatid (mitte seemikud!) vajavad kaugelt punast, et venitada, suurendada kasvu ja kogu hõivatud pinda ning seega ka saaki tulevikus.

Sellest lähtuvalt tunneb taim valgete LED-ide ja naatriumvalguse all nagu avatud päikese all ega veni ülespoole.

2. Päikese jälgimise reaktsiooni jaoks on vaja sinist valgust (joonis 6).

Selle valemi kasutamise näited:

A. Hindame valge valguse parameetrite põhiväärtusi, milline peaks olema valgustus, et anda antud värviedastuse ja värvitemperatuuri korral näiteks 300 eff. µmol/s/m2:

On näha, et kõrge värviedastusega sooja valge valguse kasutamine võimaldab kasutada veidi madalamaid valgustustasemeid. Kui aga arvestada, et kõrge värviedastusega sooja valgusega LED-ide valgusefektiivsus on mõnevõrra madalam, saab selgeks, et värvitemperatuuri ja värviedastuse valikul pole energeetiliselt olulist võitu ega kaotust. Saate reguleerida ainult fütoaktiivse sinise või punase valguse osakaalu.

B. Hinnakem tüüpilise rakendatavust LED lampüldine eesmärk mikrohaljaste kasvatamiseks.

Las lamp mõõtmetega 0,6 × 0,6 m tarbib 35 W ja selle värvitemperatuur on 4000 TO, värviedastus Ra= 80 ja valgusefektiivsus 120 lm/W. Siis on selle tõhusus YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) ef. µmol/J = 1,5 eff. µmol/J. Mis korrutades tarbitud 35 W-ga on 52,5 eff. µmol/s.

Kui selline lamp langetatakse piisavalt madalale mikrohaljaste peenra kohale, mille pindala on 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 ja vältides sellega valguse kadu külgedele, on valgustihedus 52,5 eff. µmol/s / 0,36 m 2 = 145 eff. µmol/s/m2. See on ligikaudu pool tavaliselt soovitatud väärtustest. Seetõttu tuleb ka lambi võimsust kahekordistada.

Erinevat tüüpi lampide fütoparameetrite otsene võrdlus

Võrdleme 2016. aastal toodetud tavapärase kontori lae-LED-lambi fütoparameetreid spetsiaalsete fütovalgustitega (joon. 7).

Riis. 7. Kasvuhoonete tüüpilise 600 W naatriumlambi, spetsiaalse LED-fütovalgusti ja siseruumide üldvalgustuse lambi võrdlusparameetrid

On näha, et tavaline üldvalgustuse lamp, mille hajuti on taimede valgustamisel eemaldatud, ei jää energiatõhususelt alla spetsiaalsele naatriumlambile. Samuti on selge, et punase-sinise valgusega fütolamp (tootjat teadlikult ei nimetata) on valmistatud madalamal tehnoloogilisel tasemel, kuna selle koguefektiivsus (valgusvoo võimsuse suhe vattides tarbitavasse võimsusesse). võrk) on kontorilambi efektiivsusest madalam. Aga kui punase-sinise ja valge lambi kasutegur oleks sama, siis oleks ka fütoparameetrid ligikaudu samad!

Spektritest selgub ka, et punakassinine fütovalgusti ei ole kitsaribaline, selle punane küür on lai ja sisaldab palju rohkem kaugpunast kui valge LED- ja naatriumlambi oma. Juhtudel, kui on vaja kaugpunast, võib olla soovitatav kasutada sellist valgustit eraldi või koos teiste võimalustega.

Valgustussüsteemi kui terviku energiatõhususe hindamine:

Taime reaktsioon valgusele: gaasivahetuse intensiivsus, tarbimine toitaineid lahus- ja sünteesiprotsessidest – määratakse laboris. Vastused iseloomustavad mitte ainult fotosünteesi, vaid ka kasvu-, õitsemisprotsesse ning maitse ja aroomi jaoks vajalike ainete sünteesi.

Joonisel fig. Joonisel 14 on näidatud taime reaktsioon valguse lainepikkuse muutustele. Toitelahusest naatriumi ja fosfori omastamise intensiivsust mõõdeti piparmündi, maasikate ja salatiga. Selliste graafikute tipud on märgid konkreetse keemilise reaktsiooni stimuleerimisest. Graafikutelt on näha, et mõne vahemiku väljajätmine kogu spektrist säästmise eesmärgil on sama, mis osa klaveriklahvidest eemaldada ja allesjäänud klahvidel meloodia mängida.

Riis. 14. Valguse stimuleeriv roll lämmastiku ja fosfori tarbimisel mündis, maasikates ja salatis.

Piirava teguri põhimõtet saab laiendada üksikutele spektrikomponentidele – täistulemuse saavutamiseks on igal juhul vaja täisspektrit. Mõne vahemiku eemaldamine kogu spektrist ei too kaasa olulist energiatõhususe suurenemist, kuid “Liebigi tünn” võib töötada - ja tulemus on negatiivne.
Näited näitavad, et tavalisel valgel LED-valgustil ja spetsiaalsel "puna-sinise fütovalgustil" on taimede valgustamisel energiatõhusus ligikaudu sama. Kuid lairiba valge rahuldab igakülgselt taime vajadusi, mis ei väljendu mitte ainult fotosünteesi stimuleerimises.

Rohelise eemaldamine pidevast spektrist, et valgus muutuks valgest violetseks, on turundustrikk ostjatele, kes soovivad “erilahendust”, kuid ei ole kvalifitseeritud kliendid.

Valge valguse reguleerimine

Kõige tavalisematel üldotstarbelistel valgetel LED-idel on halb värviedastus Ra= 80, mis on tingitud eelkõige punase värvuse puudumisest (joonis 4).

Punase puudumist spektris saab kompenseerida punaste LED-ide lisamisega lambile. Seda lahendust propageerib näiteks ettevõte CREE. Liebigi barreli loogika viitab sellele, et selline lisand ei kahjusta, kui see on tõesti lisand, mitte energia ümberjaotamine teistest vahemikest punase kasuks.

Huvitav ja oluline töö aastatel 2013–2016 läbi Venemaa Teaduste Akadeemia Biomeditsiiniprobleemide Instituut: uuriti, kuidas 4000 valge LED-i lisamine valgusele mõjutab hiina kapsa arengut TO / Ra= 70 heledat kitsaribalist punast LED-i 660 nm.

Ja saime teada järgmise:

• LED-valguses kasvab kapsas umbes sama palju kui naatriumvalguses, kuid selles on rohkem klorofülli (lehed on rohelisemad).
• Põllukultuuri kuivmass on peaaegu võrdeline taimele vastuvõetud valguse koguhulgaga mutides. Rohkem valgust - rohkem kapsast.
• C-vitamiini kontsentratsioon kapsas suureneb veidi valgustuse suurenedes, kuid suureneb oluliselt punase valguse lisamisel valgele valgusele.
• Punase komponendi osakaalu oluline suurenemine spektris suurendas oluliselt nitraatide kontsentratsiooni biomassis. Vaja oli optimeerida toitelahust ja viia osa lämmastikust ammooniumi kujul, et mitte ületada nitraatide maksimaalset lubatud kontsentratsiooni. Kuid puhas valges valguses oli võimalik töötada ainult nitraatvormiga.
• Samal ajal ei mõjuta punase osakaalu suurenemine kogu valgusvoos saagi massi peaaegu üldse. See tähendab, et puuduvate spektraalkomponentide täiendamine ei mõjuta mitte saagi kogust, vaid selle kvaliteeti.
• Punase LED-i suurem moolide vati efektiivsus tähendab, et punase lisamine valgele on ka energeetiliselt tõhus.

Seega on punase lisamine valgele hiina kapsa erijuhul soovitav ja üldjuhul täiesti võimalik. Loomulikult biokeemilise tõrje ja konkreetse kultuuri jaoks õige väetiste valikuga.

Võimalused spektri rikastamiseks punase valgusega

Taim ei tea, kust tuli valge valguse spektri kvant ja kust tuli "punane" kvant. Ühes LED-is pole vaja spetsiaalset spektrit teha. Ja pole vaja särada punase ja valge valgusega ühest spetsiaalsest fütolambist. Piisab kasutada üldotstarbelist valget valgust ja lisaks valgustada taim eraldi punase tulega lambiga. Ja kui inimene on taime lähedal, saab punase tule liikumisanduri abil välja lülitada, et taim näeks välja roheline ja ilus.

Kuid õigustatud on ka vastupidine lahendus - valides fosfori koostise, laiendage valge LED-i spektrit pikkade lainete suunas, tasakaalustades seda nii, et valgus jääks valgeks. Ja saate ülikõrge värviedastusega valge valguse, mis sobib nii taimedele kui inimestele.

Eriti huvitav on punase osakaalu suurendamine, suurendades üldist värviedastusindeksit, linnapõllumajanduse puhul - see on ühiskondlik liikumine linnas inimesele vajalike taimede kasvatamiseks, mis sageli kombineerib linna eluruumi ja seega ka valguskeskkonda. inimesed ja taimed.

Avatud küsimused

Võimalik on tuvastada kaug- ja lähedalpunase valguse vahekorra roll ning nn varju vältimise sündroomi kasutamise otstarbekus erinevate põllukultuuride puhul. Võib vaielda, millistesse piirkondadesse analüüsi käigus on soovitav lainepikkuste skaala jagada.

Võib arutleda selle üle, kas taim vajab stimulatsiooniks või regulatsioonifunktsiooniks lainepikkusi, mis on lühemad kui 400 nm või pikemad kui 700 nm. Näiteks on erateade, et ultraviolettkiirgus mõjutab oluliselt taimede tarbijaomadusi. Muuhulgas kasvatatakse ilma ultraviolettkiirguseta punaselehelisi salatisorte, mis kasvavad roheliseks, kuid enne müüki kiiritatakse ultraviolettvalgusega, lähevad punaseks ja saadetakse letti. Ja kas uus mõõdik on õige? PBAR (taimede bioloogiliselt aktiivne kiirgus), kirjeldatud standardis ANSI/ASABE S640, Taimede (fotosünteetiliste organismide) elektromagnetkiirguse kogused ja ühikud, näeb ette võttes arvesse vahemikku 280–800 nm.

Järeldus

Ketipoed valivad riiulikindlamad sordid ja siis hääletab ostja rubladega erksamate viljade poolt. Ja maitset ja aroomi ei vali peaaegu keegi. Kuid niipea, kui saame rikkamaks ja hakkame rohkem nõudma, pakub teadus koheselt toitainelahuse jaoks vajalikud sordid ja retseptid.

Ja selleks, et taim saaks sünteesida kõike, mis on maitse ja aroomi jaoks vajalik, on vaja valgustust, mille spekter sisaldab kõiki lainepikkusi, millele taim reageerib, s.o. üldiselt pidev spekter. Võib-olla on põhilahendus kõrge värviedastusega valge valgus.

Kirjandus
1. Poeg K-H, oh M-M. Kahe salati sordi lehtede kuju, kasv ja antioksüdantsed fenoolühendid, mida kasvatatakse erinevate siniste ja punaste valgusdioodide kombinatsioonides // Hortscience. – 2013. – Kd. 48. – Lk 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. Hiina kapsa kasvu vähenemise võimalikud põhjused kombineeritud kitsariba punase ja sinise valgusega võrreldes valgustusega kõrgsurve naatriumlamp. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Terve kvaliteetne valguskeskkond inimestele ja taimedele. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Erinevate spektrikombinatsioonidega LED-valgusallikatega kokkupuutunud nisu (Triticum aestivum L.) kasv, fotosünteesiomadused, antioksüdantide võimsus ja biomassi saagikus ja kvaliteet
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Punaste, siniste ja valgete valgusdioodide mõju hüdropooniliselt kasvatatud salati (Lactuca sativa L. var. capitata) kasvule, arengule ja söödavale kvaliteedile // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – Lk 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M. jt. Valgusdioodidega (LED-dega) lisavalgustuse mõju tomatisaagile ja suure istutustihedusega kasvatatavate üheharuliste tomatitaimede kvaliteedile // Environ. Kontroll. Biol. – 2012. Kd. 50. – Lk 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Jakovleva, A.I. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radchenko, S.N. Lapach. Vitacycle-T ruumikasvuhoone optimaalsete taimede valgusrežiimide põhjendus. Lennundus- ja keskkonnameditsiin. 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. Vitamiiniruumi kasvuhoone LED valgustussüsteemi optimeerimine. Lennundus- ja keskkonnameditsiin. 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. Valgusrežiimi parameetrite mõju nitraatide kuhjumisele hiina kapsa (Brassica chinensis L.) maapealses biomassis LED-kiiritajatega kasvatamisel. Agrokeemia. 2015. nr 11.

Kui teil on selle teema kohta küsimusi, esitage need meie projekti ekspertidele ja lugejatele.

Need on valmistatud sinise kristalli (InGaN) ja kollase fosfori baasil, mis võimaldab teil muuta sinise kiirguse valge värv. Selle tehnoloogiaga saavutatakse suurem valgusvõimsus ja see on ka majanduslikult kasulik. Mõiste "Luminofor" ise pärineb ladina sõnast luumen - valgus ja kreeka sõnast phoros - kandja. Erinevat tüüpi ergastuste mõjul hakkab see aine hõõguma. Valgete LED-ide loomiseks kasutatakse kollast fosforit - see on modifitseeritud ütrium-alumiiniumgranaat, legeeritud kolmevalentse tseeriumiga. Sel viisil saavutatakse luminestsentsi spekter, mille maksimaalne lainepikkus on 530...560 nm. Külma valgusega LED-i saamiseks lisatakse fosforile galliumi lisandeid ja tumeda valguse korral Gadoliiniumi. Ülemaailmsed LED-valgustite tootjad kasutavad omakorda oma tootmises järgmiste parameetritega fosforit:

Tootja	Lp 1, nm	Ld 2, nm	CCT 3, K
Philips Lumileds Lighting Company	~ 550	andmeid pole	4500..10000
Cree, Inc.	540..550	575..580	5000..10000
OSRAM optopooljuhid	andmeid pole	andmeid pole	4700..6500
COTCO International Ltd.	andmeid pole	570..575	4700..6500
Nichia Corp.	~ 550	~ 575	> 4500
Toyoda Gosei Co., Ltd.	andmeid pole	~ 575	> 4500
GELcore LLC	andmeid pole	andmeid pole	6500
Souli pooljuhid	~ 560	andmeid pole	6500

1 Fosfori emissiooni maksimaalne lainepikkus
2 Fosfori emissiooni domineeriv lainepikkus
3 LED-kiirguse korreleeritud värvitemperatuur

Ja selles tabelis saate teada fosfori muundamise koefitsiendi valgusvoo järgi:

Vaatame näidet voolu väärtusest 350 mA. Selle väärtuse juures on algse sinise valguse kristalli valgusvoog 11,5 lm ja samal kristallil põhineva fosforiga on see 3 korda suurem (umbes 34,5 lm). Praktikas selgub, et sisse erinevaid valikuid Valgusfooriga valgete valgusdioodide valmistamisel võib tekkiva valge valgusvoo suhe algsesse sinisesse ulatuda kuni 5-ni ja reeglina on see enamikus tuntud firmade LED-ides vähemalt 4, mis näitab fosfori kvaliteet ja selle omaduste vastavus esialgse sinise kristalli omadustele.

Kuid ka fosforit kasutades kaob siniselt valgele valgusele üleminekul optiline võimsus. Erineva voolutiheduse korral võivad kaod ulatuda kuni 25%-ni. See võib olla tingitud kadudest vahetult fosfori taasemissiooni ajal või sinise kristalli kiirguse spektraalse koostise muutustest voolu muutumisel.

Fosfoori lagunemine valgetes LED-ides

Fosfori hävimise (lagunemise) põhjustab LED-i töötamine vale või häiritud soojuse eemaldamise protsessiga. Selline mõju fosforile võib põhjustada ainult LED-i heleduse vähenemist, aga ka selle sära varju muutumist. Fosfori tugevast lagunemisest annab märku helendav selgelt nähtav sinine varjund, sest selle spektris hakkab domineerima LED-kristalli enda kiirgus.