一,Vida útil teórica: la cantidad máxima de tiempo que pueden durar los materiales semiconductores.
El material básico de las luces LED para plantas,-diodos emisores de luz, determina cuánto deberían durar en teoría. Los LED son dispositivos semiconductores-de estado sólido que emiten luz mediante la recombinación de electrones y huecos. En teoría, esto significa que las fuentes de luz tradicionales no tienen problemas con la ablación de los electrodos o la fusión de los filamentos. Según el estándar de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), los chips LED de alta-calidad pueden durar entre 50.000 y 100.000 horas cuando funcionan con una corriente constante a una temperatura de 25 grados. Este es el tiempo que tarda el flujo luminoso en descender al 70% de su valor original.
Estos datos se basan en un gran paso adelante en la ciencia de los materiales:
Optimización de la estructura del chip: la técnica Flip Chip conecta los chips LED directamente al sustrato con protuberancias metálicas. Esto hace que la disipación de calor sea tres veces más eficiente que con los chips de montaje estándar y ralentiza la degradación de la luz.
Mejora del polvo fluorescente: la eficiencia cuántica del polvo fluorescente a base de nitruro-ha aumentado a más del 90 % y, cuando se combina con la tecnología de encapsulación de silicona, hace que la curva de decadencia de la luz sea más suave. Después de 50.000 horas de uso, el flujo luminoso de la banda de luz roja (660 nm) de cierto tipo de lámpara vegetal sigue siendo el 82% de lo que era cuando era nueva.
Actualización del circuito del controlador: el diseño integrado del chip controlador de corriente constante mantiene los cambios de voltaje dentro de ± 1 % para proteger el chip contra daños causados por descargas de sobretensión.
2, Vida útil real: una prueba tanto de la gestión térmica como de cómo se utilizará
En teoría, las luces LED para plantas deberían durar más que en la vida real. Sin embargo, factores como los cambios de temperatura, la humedad y los ciclos repetidos de encendido-apagado pueden hacer que duren mucho menos. Según estudios de la industria, la vida útil típica de las luces LED para plantas en invernaderos es de entre 30.000 y 50.000 horas. Las principales razones de las discrepancias son:
1. Gestión térmica: la parte más importante de un diseño de disipación de calor
Si la temperatura de la unión (temperatura de la unión PN) de las luces LED para plantas aumenta 10 grados Celsius, su esperanza de vida se reduce a la mitad. La alta temperatura y humedad del invernadero empeoran este problema:
Disipación de calor pasiva: a una temperatura ambiente de 40 grados, las lámparas con disipadores de calor en forma de aluminio-pueden alcanzar una temperatura de unión de 85 grados, lo que acorta su vida útil a 30 000 horas.
Disipación de calor activa: las lámparas con sistemas de refrigeración líquida pueden mantener la temperatura de la unión por debajo de los 65 grados y durar más de 50.000 horas. La serie Philips GreenPower de los Países Bajos, por ejemplo, utiliza tecnología de tubos de calor. En una prueba de invernadero en Sanya, Hainan, la pérdida de luz después de 40.000 horas de uso continuo fue solo del 12%.
2. Fuente de alimentación para la unidad: la estabilidad es lo que hace posible el rendimiento a largo plazo-.
La confiabilidad de toda la luz depende de cuánto dura la fuente de energía de conducción. Las fuentes de energía que no son muy buenas a menudo se estropean después de aproximadamente 20.000 horas debido a problemas como el envejecimiento de los condensadores y el secado de los electrolitos. La fuente de alimentación de conducción de alta-calidad utiliza condensadores electrolíticos cerámicos y{5}}de larga duración (como 105 grados/5000 horas), así como circuitos que protegen contra sobretensión, sobrecorriente y cortocircuitos. Esto puede hacer que la fuente de alimentación dure más de 50.000 horas.
3. Caso de uso: un juego que cambia el brillo y la frecuencia de las luces.
Light intensity: A high power density (such PPFD>300 μ mol/m ²/s) acelerarán el envejecimiento de las virutas. Los experimentos han revelado que la PPFD aumenta de 200 μ mol/m ²/s a 400 μ mol/m ²/s a la misma temperatura de unión, lo que reduce su vida útil en un 40%.
Frecuencia de inicio y parada: los LED pueden iniciarse y detenerse instantáneamente, pero encenderlos y apagarlos con demasiada frecuencia puede producir un choque de estrés térmico. En comparación con las lámparas que funcionan todo el tiempo, las que arrancan y paran más de 10 veces al día duran un 25% menos de tiempo.
3. Estrategia para alargar la vida: optimizar toda la cadena desde el diseño hasta la operación y el mantenimiento.
1. Elección de materiales: avance a soluciones de nivel-de ingeniería
Chip: Los chips Cree XP-G3 y Osram Oslon Square son los mejores ya que duran más de 60.000 horas en L70.
Polvo fluorescente: el uso de polvo fluorescente a base de silicato-en lugar del sistema de sulfuro habitual hace que la resistencia al azufre sea tres veces mejor.
Pegamento de encapsulación: para minimizar el color amarillento, que podría hacer que la luz sea menos efectiva, elija silicona orgánica que pueda soportar altas temperaturas (150 grados) y radiación UV.
2. Diseño estructural: Fortalecer el camino para que el calor fluya.
Disipador de calor: tiene una estructura de disipación de calor de tres-niveles hecha de sustrato compuesto de cobre-aluminio, tubería de calor y aletas. La resistencia térmica es inferior a 0,5 grados/W.
Lente óptica: La lente está hecha de material de PC, que deja pasar más del 92% de la luz y dura más que el acrílico.
El diseño de protección IP67 puede resistir la erosión por vapor de agua que provoca el sistema de aspersión del invernadero.
3. Gestión de operaciones y mantenimiento: Usar las luces de forma científica para que duren más
Estrategia de iluminación: Cambiar el PPFD de forma dinámica en función de las necesidades de las plantas para evitar funcionar a máxima potencia todo el tiempo. Por ejemplo, se aplicó PPFD 150 μ mol/m ²/s cuando las plantas de lechuga eran plántulas y se elevó a 250 μ mol/m ²/s cuando eran adultas.
Ciclo de limpieza: Para evitar que aumente la resistencia térmica, limpie el polvo de la superficie del radiador cada tres meses.
Solución de respaldo: utilizando una arquitectura de fuente de alimentación de circuito dual, cambia automáticamente a la lámpara de respaldo cuando una lámpara se apaga, lo que reduce la frecuencia con la que tiene que arrancar y detenerse.
