يعتمد على الزجاج المبتكر-.المصابيح لنمو النبات: التصميم والأداء والتطبيقات الذكية
مقدمة
ومع تزايد الطلب على الممارسات الزراعية المستدامة، اكتسبت الزراعة الداخلية وزراعة البيوت المحمية اهتماما كبيرا. ظهرت الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) كمصدر واعد للضوء الاصطناعينمو النباتبسبب كفاءتها في استخدام الطاقة وقابليتها للضبط الطيفي. ومع ذلك، النباتات التقليديةمصابيح النموغالبًا ما تعاني من انخفاض المطابقة الطيفية مع أصباغ النباتات وعدم كفاية كفاءة استخلاص الضوء. تستكشف هذه المقالة تصميم وأداء وتطبيق مصابيح LED-المعتمدة على الزجاج مع هياكل معامل الانكسار المتدرج (GRIN)، والتي تعالج هذه القيود بفعالية.
الابتكارات التقنية
غالبًا ما تؤدي طرق تغليف LED التقليدية، مثل خلط السيليكون-بالفوسفور، إلى ضعف الاستقرار الحراري وانخفاض إنتاج الضوء. للتغلب على هذه التحديات، قام الباحثون بتطوير الفوسفور-في-أفلام الزجاج (PIG) ذات هياكل متدرجة لمؤشر الانكسار. تعمل أفلام GRIN-PIG هذه على تحسين كفاءة استخلاص الضوء عن طريق تقليل انعكاس فريسنل والانعكاس الداخلي الكلي في واجهات المواد.
النتائج الرئيسية
مصابيح LED حمراء تحتوي على Mn⁴⁺-Doped PIG
باستخدام عمليات محاكاة مونت كارلو، تم تحديد السُمك الأمثل وتركيز الفوسفور لمصابيح LED الحمراء بـ 0.15 مم و0.6 جم/سم مكعب على التوالي.
أظهر مصباح LED المُصنَّع المعتمد على زجاج الفوسفات Mn⁴⁺-المطعم-ذروة انبعاث عند 692 نانومتر، وهو ما يتوافق تمامًا مع أطياف الامتصاص للفيتوكروم PR وPFR.
وصلت كفاءة الإضاءة إلى 96.74 لومن / وات، وهي أعلى بكثير من مصابيح LED المغلفة بالسيليكون التقليدية - (59 لومن / وات) [صفحة 26، جدول 2.1].
مصابيح LED زرقاء مع Eu²⁺-Doped PIG
بالنسبة لمصابيح LED الزرقاء، كانت المعلمات المثالية هي سمك 0.15 مم وتركيز الفوسفور 0.5 جم/سم مكعب.
ينبعث مصباح LED المعتمد على Eu²⁺-زجاج الفلوروفوسفات-عند 451 نانومتر، ويتوافق مع قمم الامتصاص للكلوروفيل أ، ب، و-كاروتين.
بلغت كفاءة الإضاءة التي تم تحقيقها 69.85 لومن/وات، مما يدل على الأداء الفائق لمكملات الضوء الأزرق [صفحة 35].
نظام التعتيم الذكي
تم تطوير نظام تعتيم ذكي يعتمد على وحدة التحكم الدقيقة-باستخدام اللون الأحمر والمصابيح الزرقاء.
يشتمل النظام على مستشعر ضوء GY-30، وSTC89C52 MCU، ووحدات LED مدفوعة بـ PWM-، مما يتيح تعديل شدة الضوء في الوقت الفعلي بناءً على الظروف البيئية.
يعمل هذا النظام على تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 40% مقارنة بطرق الإضاءة الثابتة التقليدية [صفحة 45، الشكل . 4.12}.
مزايا GRIN-مصابيح PIG LED
المطابقة الطيفية العالية: أطياف الانبعاث لـ GRIN-PIGمحاذاة المصابيحبشكل وثيق مع ملامح الامتصاص للأصباغ النباتية الرئيسية، وتعزيز عملية التمثيل الضوئي والنمو.
كفاءة محسنة: يقلل هيكل مؤشر الانكسار المتدرج من فقدان الفوتون، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة الإضاءة.
الاستقرار الحراري: يضمن التغليف المعتمد على الزجاج-الموثوقية على المدى الطويل-في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة-.
توفير الطاقة: يعمل نظام التعتيم الذكي على تحسين استخدام الضوء، مما يقلل من استهلاك الطاقة غير الضروري.
التطبيقات
تعتبر مصابيح LED المتقدمة هذه مثالية لـ:
المزارع العمودية والدفيئات الزراعية
مختبرات الأبحاث التي تدرس فسيولوجيا النبات
تتطلب أنظمة الزراعة الحضرية تحكمًا دقيقًا في الإضاءة
خاتمة
يمثل دمج تقنية GRIN-PIG مع أنظمة التحكم الذكية تقدمًا كبيرًا في إضاءة نمو النباتات. ومن خلال تحسين المطابقة الطيفية وكفاءة استخدام الطاقة، توفر مصابيح LED هذه حلاً مستدامًا للاحتياجات الزراعية الحديثة. قد يركز العمل المستقبلي على توسيع قاعدة بيانات الوصفات الضوئية لأنواع نباتية محددة ومراحل النمو.
مراجع
وانغ، ب. (2023).تصميم وأداء وتطبيق مصابيح LED{0}المعتمدة على الزجاج لمصابيح النباتات. رسالة ماجستير، جامعة نانجينغ للبريد والاتصالات.
يون، X.، وآخرون. (2022).مجلة التلألؤ, 244, 118724.
تشين، L.، وآخرون. (2018).مجلة السبائك والمركبات, 738, 372–378.
خدمتنا:
1. سيتم الرد على استفسارك المتعلق بمنتجاتنا أو أسعارنا خلال 24 ساعة.
2. فريق عمل مدرب جيدًا وذوي خبرة للرد على كافة استفساراتك باللغة الإنجليزية بطلاقة.
3.OEM وتصنيع التصميم الشخصي، يمكننا مساعدتك في تصميم ووضع المنتج.
4. يتم تقديم التوزيع للتصميم الفريد الخاص بك وبعض النماذج الحالية لدينا.
5. حماية منطقة المبيعات الخاصة بك وأفكار التصميم وجميع المعلومات الخاصة بك.
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/grow-أضواء-for-houseplants.html
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co.,Ltd
الهاتف: +86 0755 27186329
الجوال(+86)18673599565
واتس اب :19113306783
بريد إلكتروني:bwzm15@benweilighting.com
سكايب:benweilight88
الويب:www.benweilight.com
