Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Đèn LED và ứng dụng trong chơi cá cảnh biển

Công nghệ đèn LED chiếu sáng cho cá cảnh biển là liên tục được cập nhật và cải thiện. Trong bài viết này, Giáo sư Joshi giải thích như thế nào đèn LED chức năng, đánh giá phù hợp của họ đối với hồ rạn san hô, và thảo luận về các tiêu chí để lựa chọn một hồ cá ánh sáng LED.

Đèn LED (điốt phát ra ánh sáng) là một công nghệ mới thú vị mà có tiềm năng để thay đổi cách chúng ta ánh sáng bể cá của chúng tôi. Có đáng quan tâm trong đèn LED do một số lượng lớn các lợi thế tiềm năng: giảm điện năng tiêu thụ, cuộc sống rất dài (có thể loại bỏ thay đổi bóng đèn), đầu vào nhiệt giảm xuống hồ, chọn lọc mờ để mô phỏng bình minh / hoàng hôn / bao gồm điện toán đám mây nhiệt đới, phạm vi rộng của nhiệt độ màu hiệu quả để đáp ứng sở thích chơi cá cảnh, và thẩm mỹ hiển thị kết hợp đèn sân khấu và ánh sáng thống nhất.

Đó là tiềm năng này để giải quyết nhu cầu của người chơi cá cảnh với một hệ thống chiếu sáng duy nhất đã tạo ra sự nhiệt tình như vậy đối với công nghệ chiếu sáng LED và sử dụng của nó trong hồ. Như với bất kỳ công nghệ mới, đã có thái độ hoài nghi là liệu nó sẽ thực hiện tốt hơn, hoặc thậm chí cũng như công nghệ hiện có. Hiểu biết về công nghệ và thực hiện nó như thế nào chức năng, những khía cạnh liên quan đến reefkeeping, tiềm năng cạm bẫy, và làm thế nào nó so sánh với ánh sáng hiện có tất cả các yếu tố quan trọng trong allaying sự sợ hãi và hoài nghi được tạo ra bằng cách này cách tiếp cận mới và có khả năng trò chơi thay đổi ánh sáng.

LEDS LÀ GÌ VÀ LÀM THẾ NÀO ĐỂ CHÚNG LÀM VIỆC?

Đèn LED lần đầu tiên được phát triển vào những năm 1960, và ban đầu họ đã được sử dụng cho đèn chỉ thị trong các thiết bị điện tử, đèn giao thông, các dấu hiệu điện, và hiển thị đơn giản (máy tính, đồng hồ, vv), nơi mà nguồn gốc ánh sáng có thể dễ dàng nhìn thấy. Các đèn LED 5-mm thường có sẵn được thiết kế cho các ứng dụng này và đã được sử dụng trong một thời gian dài và với số lượng lớn, dẫn đến chi phí sản xuất thấp và giá bán lẻ.

Đèn LED không thực sự được thiết kế để chiếu sáng. Chiếu sáng yêu cầu rằng các nguồn ánh sáng cung cấp đủ ánh sáng cho phép xem các đối tượng khác, giống như một bóng đèn ánh sáng điển hình hoặc ánh sáng huỳnh quang. Các đối tượng được thực hiện có thể nhìn thấy sự phản chiếu của ánh sáng tới phát ra từ nguồn sáng. Hiện đại cao, đầu ra, đèn LED công suất cao, trong đó cung cấp mức độ có ý nghĩa của ánh sáng để chiếu sáng, bắt đầu trở thành thương mại hóa vào cuối những năm 1990. Kể từ khi được giới thiệu của họ có phát triển ổn định trong các đèn LED được thiết kế để chiếu sáng, tập trung vào việc cung cấp sản lượng cao nhất cho mỗi watt tiêu thụ và tạo ra ánh sáng trắng, với mục đích cuối cùng của việc thay thế công nghệ chiếu sáng hiện tại cho tất cả các hộ gia đình và các ứng dụng thương mại. Đối với mục đích hồ thủy sinh, đèn LED không chỉ chiếu sáng mà còn kích thích và duy trì quang hợp ở các cấp độ mong muốn.

Về nguyên tắc, đèn LED tương tự như diode silicon đơn giản tiếp giáp pn.Diodes là các thiết bị điện cho phép điện chảy theo một hướng, tương tự như một van kiểm tra trong hệ thống ống nước. Diode được hình thành bởi hai loại vật liệu bán dẫn hơi khác nhau tạo ra một đường giao nhau (pn) tích cực và tiêu cực.Một bên của đường giao nhau, phía p, có dư thừa điện tích dương (lỗ), và phía n có dư thừa của các electron mang điện tích âm. Trong một trạng thái thăng bằng, các electron và lỗ trống ở trên các cạnh tương ứng của họ, ngăn cách bởi một “vùng suy giảm” nhỏ, nơi các lỗ và điện tử đã kết hợp và đạt được trạng thái cân bằng. Để có được các electron và lỗ trống để di chuyển về phía ngã ba, năng lượng được cung cấp dưới hình thức của điện áp điện và hiện tại bằng cách kết nối với một nguồn năng lượng, chẳng hạn như một pin hoặc cung cấp điện DC.Số lượng điện áp và dòng điện cần thiết cho Electroluminescence xảy ra được gọi là chuyển tiếp điện áp và chuyển tiếp hiện nay. Khi các electron và lỗ trống kết hợp tại đường giao nhau, kết quả là một phát hành của năng lượng, trong một đèn LED, được phát hành (tái tổ hợp bức xạ) ánh sáng và nhiệt độ (tái tổ hợp không phát xạ).

Một sơ đồ đơn giản mô tả quá trình này được thể hiện trong hình 1 (trang trước).Các con chip LED thường được đóng gói thành một đơn vị chức năng. Hình 2 là một bức ảnh của một gói LED.

Hình 3 cho thấy việc xây dựng điển hình và bao bì của một sản lượng cao LED.Có một số tính năng tích hợp vào thiết kế bao bì. Có một con đường nhiệt trực tiếp từ chip đến các bảng mạch in mà trên đó nó được gắn kết. Như chúng ta sẽ thấy, quản lý nhiệt là một phần quan trọng của việc sử dụng đèn LED công suất cao. Con chip này được đóng gói trong một polymer / epoxy để tăng hiệu quả khai thác của ánh sáng và cung cấp bảo vệ chống lại sốc không mong muốn cơ khí, độ ẩm, và hóa chất. Encapsulant polymer / epoxy cũng ổn định chip LED, dây liên kết, và dẫn cathode và anode. Do sự mềm mại của encapsulant polymer, nó được bao phủ với một trải nhựa cũng là một ống kính. Con chip này được gắn trên một submount silicone với xây dựng trong việc bảo vệ phóng tĩnh điện. Có thể nhìn thấy ánh sáng là năng lượng được phát hành trong phạm vi 400 bước sóng 700 nm. Trong khi chúng tôi có thể tham khảo với ánh sáng màu sắc của nó, nó là chính xác hơn phân loại dựa vào bước sóng hoặc năng lượng của các photon phát hành của ánh sáng. Năng lượng phát hành như photon trong khoảng 400 bước sóng 450 nm xuất hiện cho chúng ta như ánh sáng màu xanh, trong khi các photon ở 650 đến 700 nm xuất hiện như là màu đỏ / cam. Những màu sắc khác nhau của cầu vồng (VIBGYOR) được bố trí dọc theo phạm vi bước sóng từ 400 đến 700 nm. Xem hình 4.

Các loại vật liệu bán dẫn được sử dụng để xây dựng các đường giao nhau pn xác định màu (hoặc phân phối năng lượng của các photon phát hành). Màu đỏ, màu vàng, và đèn LED màu cam được sản xuất bằng cách sử dụng nhôm gallium indium phosphide (AlGaInP), và indium gallium nitride (INGaN) các hợp kim được sử dụng cho ánh sáng màu xanh lá cây và màu xanh. Thay đổi trong thành phần của vật liệu được sử dụng thay đổi màu sắc của ánh sáng phát ra. LED thường tạo ra ánh sáng đơn sắc (ánh sáng của một màu sắc chủ đạo duy nhất), có nghĩa là sự phân bố ánh sáng có chiều rộng hẹp quang phổ. Ánh sáng trắng, ngược lại, có một phổ rộng bao gồm một loạt các màu sắc. Tạo ra ánh sáng trắng phù hợp với nhận thức của con người là một thách thức.

Ánh sáng trắng được sản xuất bởi các đèn LED chủ yếu thông qua việc sử dụng phốt pho kích hoạt thông qua ánh sáng có bước sóng ngắn (tia cực tím hoặc xanh) trong cách tương tự mà đèn huỳnh quang tạo ra ánh sáng. Phốt pho mới vẫn tiếp tục được phát triển để nâng cao chất lượng của ánh sáng trắng. Một cách khác để làm cho ánh sáng trắng bằng cách trộn các đèn LED màu khác nhau để tạo ra một quang phổ mà xuất hiện màu trắng. Ánh sáng trắng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng đèn LED màu đỏ, xanh dương và màu xanh lá cây ở gần nhau để đảm bảo trộn thích hợp của đầu ra. Bảng ở bên trái hàng đầu so sánh các công nghệ khác nhau được sử dụng cho ánh sáng trắng. Các đèn LED màu xanh sử dụng phốt pho hiện đang được sử dụng cho chiếu sáng hồ cá nhất. Hình 5 so sánh hai phosphorbased đèn LED ánh sáng trắng với ánh sáng mặt trời tự nhiên.

Khi đọc về đèn LED trắng, bạn sẽ thường xuyên gặp phải các điều khoản hiệu quả chiếu sáng, nhiệt độ màu sắc, và chỉ số màu rendition.

Chiếu sáng hiệu quả là một thuật ngữ dùng để mô tả hiệu quả năng lượng của ánh sáng trắng nguồn như thế nào nó chuyển đổi năng lượng đầu vào watt đầu ra ánh sáng như cảm nhận của mắt người. Hiệu quả phát sáng được thể hiện trong lumens / watt (lumen là đơn vị được sử dụng để đo ánh sáng là cảm nhận của mắt người). Đèn sợi đốt tiêu biểu có một hiệu quả sáng khoảng 15 lumen / watt.Huỳnh quang compact và đèn halogen kim loại có hiệu quả phát sáng khác nhau, từ 90-110 lumens / watt. Đèn LED thương mại đã lên đến 110 lumen / watt, trong khi đèn LED trong phòng thí nghiệm nghiên cứu đã đạt tới 231 lumen / watt. Cao hơn hiệu quả là tốt hơn cho người sử dụng bởi vì nó làm giảm nhu cầu năng lượng và đèn LED ít hơn là cần thiết để đạt được các mức độ ánh sáng như nhau.

Nhiệt độ màu là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả màu sắc của ánh sáng được sản xuất bằng cách so sánh màu sắc của một “cơ thể màu đen” tiêu chuẩn (một lý tưởng hóa về thể chất cơ thể hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ) ở một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ màu được thể hiện trong Kelvin (K). Ví dụ, nhiệt độ màu 5.000 K tương ứng với màu sắc của ánh sáng được sản xuất bởi một cơ thể màu đen khi đun nóng với nhiệt độ từ 5.000 K. Như một hệ quy chiếu, nhiệt độ màu của ánh sáng ban ngày tự nhiên dao động từ 5.000 K đến 6.500 K.

Chỉ số rendition màu (CRI), hiểu lầm của tất cả các số liệu ánh sáng, được sử dụng để đánh giá tác động của nguồn ánh sáng màu sắc nhận thức của một đối tượng. Biện pháp chính xác các nguồn ánh sáng của một nhiệt độ màu nhất định tạo ra màu sắc của đối tượng được thắp sáng khi so sánh với một nguồn ánh sáng của cùng một nhiệt độ màu được tạo ra bởi một vật đen. Một bộ tám mẫu màu tiêu chuẩn được chiếu sáng bởi nguồn sáng và một cơ thể màu đen kết hợp với nhiệt độ màu của nguồn ánh sáng. Nếu không có sự xuất hiện mẫu thay đổi màu sắc, các nguồn ánh sáng được đưa ra một đánh giá CRI là 100. CRI giảm khi sự thay đổi trung bình xuất hiện màu sắc của tăng mẫu. Đánh CRI 80 hoặc cao hơn được coi là tốt. Điều quan trọng là phải nhớ rằng CRI được tính cho các nguồn ánh sáng của một nhiệt độ màu sắc cụ thể, do đó, nó không phải là hợp lệ để so sánh, nói, 2.700 K 82 nguồn ánh sáng CRI một trong khoảng 3.500 K 85 CRI.

CÁC ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA LEDS VÀ gì ảnh hưởng đến họ

Cho rằng mục đích chính của đèn LED cho các ứng dụng của chúng tôi là thế hệ của ánh sáng, điều quan trọng là phải hiểu những yếu tố tác động đầu ra ánh sáng và cuộc sống của đèn LED, và làm thế nào. Chúng tôi biết rằng sản lượng ánh sáng của hiện đang được sử dụng nguồn ánh sáng, chẳng hạn như các halogenua huỳnh quang và kim loại, làm suy giảm theo thời gian, ảnh hưởng đến cả số lượng của ánh sáng sản xuất và quang phổ của ánh sáng là đầu ra. Thời gian thay thế bóng đèn tiêu biểu là 6-9 tháng cho đèn huỳnh quang và 9-12 tháng đối với halogenua kim loại. Đèn LED, mặt khác, hứa hẹn một tuổi thọ 50.000 giờ, đó là 11,4 năm nếu được sử dụng 12 giờ mỗi ngày.

Thích hợp hoạt động của đèn LED yêu cầu một sự hiểu biết về mối quan hệ giữa chuyển tiếp điện áp và hiện tại và tác động của nó ra ánh sáng, cũng như về cuộc đời của đèn LED. Số lượng chuyển tiếp điện áp và hiện tại theo yêu cầu của một đèn LED được xác định bởi các chất bán dẫn được sử dụng và có sẵn từ các tấm dữ liệu được cung cấp bởi các nhà sản xuất. Lượng ánh sáng phát ra bởi một đèn LED là tỷ lệ thuận với số lượng truyền qua các thiết bị trong hướng về phía trước. Như hiện nay rất đa dạng, sản lượng ánh sáng tương tự như vậy sẽ thay đổi, với cao hơn hiện tại sản xuất nhiều ánh sáng hơn.

Sức mạnh cung cấp cho đèn LED được quy định bởi các trình điều khiển LED (thiết bị điện tử cần thiết để kiểm soát điện áp và hiện tại). Các mạch ổ đĩa cho đèn LED phải cung cấp ficient điện áp khu rừng đặc dụng để khắc phục thả chuyển tiếp điện áp tại đường giao nhau diode (photon được phát hành), trong khi quy định hiện hành với giá trị chính xác cho các thiết bị cụ thể. Thực tế rằng các đèn LED tương tự có thể được điều khiển ở các cấp độ khác nhau hiện nay (350, 700, hoặc 1000 mA) cho phép tạo ra 1 – 3-watt đèn LED sử dụng chip LED cùng.

Một yếu tố đáng kể ảnh hưởng đến tuổi thọ và các đặc trưng quang phổ của một LED là nhiệt. Cả ánh sáng và nhiệt được sản xuất tại đường giao nhau của các diode mà làm cho các thiết bị đèn LED. Bất kỳ năng lượng đầu vào không phải là chuyển đổi thành ánh sáng được phát hành dưới dạng nhiệt. Nhiệt được sản xuất bởi tất cả các công nghệ chiếu sáng. Sự khác biệt lớn nhất giữa nhiệt được sản xuất bởi các đèn LED và sản xuất bởi halogen và đèn huỳnh quang ánh sáng kim loại mà sau này có một thành phần lớn của bức xạ hồng ngoại, trong khi một đèn LED không tạo ra bức xạ hồng ngoại. Nhiệt được sản xuất bởi các đèn LED có hình thức dẫn nhiệt và đối lưu. Hình 5 (trang 43) cho thấy sự phân bố nhiệt điển hình của các nguồn ánh sáng khác nhau.

Mặc dù đèn LED không nước hồ cá nhiệt trực tiếp theo cách thức của một bóng đèn thông thường, nhiệt độ không có một tác động đáng kể vào các đặc tính hiệu suất và tuổi thọ của đèn LED. Nhiệt độ tại đường giao nhau là một chìa khóa số liệu để đánh giá chất lượng sản phẩm LED và cuộc sống. Nhiệt độ ngã ba bị ảnh hưởng chủ yếu bởi dòng ổ đĩa, đường dẫn nhiệt, và nhiệt độ môi trường xung quanh. Sự gia tăng nhiệt độ này dẫn đến một sự thay đổi trong điện áp về phía trước, mà kết quả trong một sự gia tăng tương ứng lớn hơn ở phía trước hiện tại, mà hơn nữa làm nóng các đường giao nhau. Sự gia tăng này có thể được điều khiển bởi đèn LED lái xe với các trình điều khiển liên tục hiện nay. Đầu ra ánh sáng của đèn LED làm tăng với ổ đĩa hiện hành ngày càng tăng, đó là lý do tại sao cùng một đèn LED có thể được điều khiển thay đổi sức mạnh. Tuy nhiên, điều này đi kèm với chi phí hiệu quả. Sự thay đổi trong lumens / watt ở các cấp độ khác nhau của hiện tại không dẫn đến một sự thay đổi tuyến tính trong đầu ra.Tăng gấp đôi hiện nay không tăng gấp đôi sản lượng ánh sáng. Hơn nữa, ngày càng tăng hiện nay cũng làm tăng sức nóng được tạo ra và những tác động liên quan đến nhiệt, do đó đòi hỏi phải tăng cường nỗ lực tản nhiệt.

Các dữ liệu được cung cấp bởi nhà sản xuất trong hầu hết các tài liệu quảng cáo thường phản ánh một nhiệt độ đường giao nhau của 25deg; C. Trong thực tế, hầu hết các đèn LED hoạt động ở nhiệt độ ngã ba cao hơn. Nhiệt độ cao hơn kết quả đầu ra ánh sáng yếu, những thay đổi trong quang phổ ánh sáng do sự thay đổi trong bước sóng chi phối (từ 0-030.13 nm / C), và quan trọng nhất, giảm trong đời sống của đèn LED. Hình 6-7 (trang 43) cho thấy tác động của nhiệt độ và hiện hành về đầu ra ánh sáng và tuổi thọ của đèn LED. Như đã thấy trong hình 6, khi tăng nhiệt độ đường giao nhau, ánh sáng đầu ra giảm. Sự mất mát này thường cao hơn cho đèn LED trắng hơn so với màu xanh đèn LED. Như hình 7 cho thấy, tăng ổ đĩa hiện hành tăng đầu ra ánh sáng, tăng gấp đôi sản lượng ánh sáng, nhưng cũng làm giảm hiệu quả. Thỏa hiệp tốt nhất sản lượng và hiệu quả ánh sáng xảy ra hai đường cong giao nhau. Nhiệt độ không khí đóng một vai trò trong việc chuyển giao nhiệt giữa các đèn LED và không khí xung quanh. Nhiệt độ đường giao nhau và tác động ổ đĩa hiện hành cả đời dự đoán của các đèn LED.

Tác động rất lớn mà nhiệt có các đèn LED yêu cầu nhiệt này được quản lý một cách hiệu quả. Nhiệt phải được chuyển đi từ chết (khối nhỏ của wafer bán dẫn, nơi ánh sáng được phát ra) để duy trì dự kiến ​​sản lượng ánh sáng, cuộc sống, và màu sắc. Lượng nhiệt có thể được loại bỏ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh và thiết kế của con đường nhiệt từ chết đến môi trường xung quanh.Nhiệt phải được tiến hành từ LED một cách hiệu quả, và sau đó loại bỏ khỏi khu vực này bởi sự đối lưu. Việc loại bỏ cuối cùng của nhiệt có thể được thực hiện một cách thụ động, ví dụ bằng cách sử dụng một bể chứa nhôm nhiệt vây với diện tích bề mặt lớn, nhưng mảng higherpower có thể yêu cầu đối lưu hoạt động thông qua không khí cưỡng bức làm mát (quạt) hoặc thậm chí là nước làm mát.

Nhiệt giao thông vận tải là một yếu tố quan trọng trong thiết kế của một trận đấu LED. Sự cần thiết phải sử dụng vật liệu có tính dẫn cao, có thể tốn kém, dẫn đến sự thoả hiệp giữa chi phí, tính sản xuất, hiệu suất, và các yếu tố khác.

LED DRIVERS

Đèn LED là nguồn ánh sáng điện áp thấp yêu cầu trực tiếp hiện tại (DC) để hoạt động. Trình điều khiển LED thực hiện một số chức năng quan trọng chuyển đổi luân phiên đến hiện tại (AC) quyền lực điện DC thích hợp, điều chỉnh dòng chảy thông qua các đèn LED trong khi hoạt động, và bảo vệ chống lại sự biến động dòng điện áp và tương tự cho đơn vị dằn trong một huỳnh quang hoặc phóng điện cường độ cao (HID) hệ thống chiếu sáng. Trình điều khiển cũng có thể thực hiện các chức năng điều khiển khác. Họ có thể làm mờ ánh sáng bằng cách giảm điện áp chuyển tiếp hoặc bằng cách sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM) thông qua kỹ thuật số kiểm soát, PWM cho phép mờ đi với sự thay đổi màu sắc tối thiểu trong đầu ra LED.

Có hai cách tiếp cận cơ bản lái xe đèn LED: điện áp liên tục hoặc liên tục hiện hành. Một trình điều khiển điện áp không đổi được thực hiện thông qua một nguồn điện áp cao hơn đáng kể hơn so với giảm diode chuyển tiếp điện áp và điện trở trong loạt. Có hai nhược điểm chính để thiết kế này. Kể từ khi hiện tại diode theo cấp số nhân phụ thuộc vào điện áp, một biến thể nhỏ trong các kết quả điện áp trong một thay đổi lớn trong hiện tại. Hơn nữa, điện áp về phía trước làm giảm nhiệt độ và kết quả này trong một sự gia tăng đáng kể trong hiện tại, làm tăng nhiệt độ đường giao nhau nhiều hơn và có thể tạo ra một dòng điện chạy trốn.Các điện trở trong series được sử dụng để hạn chế hiện tại và kiểm soát tác động của sự thay đổi trong điện áp chuyển tiếp. Điện trở này cũng cung cấp khả năng để bù đắp cho một giảm sản lượng ánh sáng do nhiệt độ cao hơn. Tuy nhiên, điều này làm giảm hiệu quả do tăng tiêu thụ điện năng ở điện trở.

Cách tiếp cận ưa thích là nguồn dòng không đổi, cung cấp khả năng để duy trì một tiền đạo ổn định hiện tại thông qua đèn LED như thả điện áp trên các đường giao nhau LED thay đổi. Nguồn dòng không đổi cũng cho phép cho các biến thể trong các nguồn năng lượng của mạch LED, mà không ảnh hưởng đến LED phía trước ổ đĩa hiện hành. Kết quả là, các đèn LED sẽ cung cấp một đầu ra liên tục phát sáng trong quá trình hoạt động.

LED BINNING

Do sự thay đổi vốn có trong sản xuất của họ, và thực tế rằng mỗi wafer silicon trong một đèn LED có chip 50-100K có thể khác nhau về màu sắc và cường độ, đèn LED được thử nghiệm và sắp xếp vào thùng, “dựa trên các thông số đo nhưcường độ sáng, chuyển tiếp điện áp, và bước sóng chiếm ưu thế. Điều này được thực hiện để cung cấp tính nhất quán màu sắc và tính đồng nhất trong một sản phẩm nhất định.

LED CUỘC SỐNG SPAN

Các nhà sản xuất thường cung cấp dữ liệu tuổi thọ LED. Hai loại dữ liệu thường được trích dẫn. Đời nguồn truyền thống là tính theo tiêu chuẩn B50, cung cấp dữ liệu về số giờ hoạt động sau đó 50% dân số sẽ thất bại. Tuy nhiên, đèn LED thường không ghi ra như đèn sợi đốt, huỳnh quang, và kim loại nhũ tương, do đó dữ liệu này là không hữu ích hoặc dễ dàng có sẵn. Thay vào đó, sự suy giảm về sản lượng ánh sáng được tính toán. L70 được dựa trên lòng khấu hao (hoặc bảo trì lumen) hoặc giờ sử dụng trước khi một giọt LED đến 70% lumens ban đầu của nó.

Chỉ đạo ánh sáng LED

Bởi vì đèn LED được xây dựng bằng cách sử dụng công nghệ surfacemount trên các chất nền phẳng, họ là nước phát thải bề mặt của ánh sáng và thường biểu hiện một nửa không gian khí thải, không giống như các kim loại halogen / bóng đèn HID và đèn huỳnh quang, phát ra ánh sáng trong một mô hình 360 độ. Đây là một lợi thế để thắp sáng một hồ cá, kể từ khi ánh sáng được yêu cầu chủ yếu trong không gian nửa dưới các vật cố định ánh sáng. Công nghệ chiếu sáng truyền thống yêu cầu sử dụng của phản xạ trực tiếp ánh sáng xuống hồ. Điển hình đèn LED có một góc lan truyền ánh sáng của khoảng 120 °, tùy thuộc vào thiết kế của chết LED, và, như với bất cứ nguồn nào khác của ánh sáng, cường độ ánh sáng cao nhất ở trục trung tâm và giảm đối với ngoại vi. Khoảng cách từ bề mặt được chiếu sáng từ nguồn sáng và góc ánh sáng, lan truyền xác định cường độ của ánh sáng chiếu trên bề mặt. Như là nguồn ánh sáng di chuyển xa hơn từ bề mặt được thắp sáng, ánh sáng rơi vào một khu vực lớn hơn nhiều và giảm cường độ. Quang thứ cấp thường được sử dụng để tiếp tục tập trung ánh sáng để cường độ cao hơn có thể được duy trì tại các chi phí của sự lan truyền của ánh sáng.

LED quang học có thể là ống kính hoặc phản xạ. Ống kính có xu hướng được nhiều hiệu quả hơn so với phản xạ hình thành chùm ánh sáng. Collimators là ống kính có thể được sử dụng để thay đổi góc chùm tia và sự khác nhau và hình dạng của chùm tia. Họ thường được thiết kế cho các đèn LED cụ thể và phải được sử dụng kết hợp với những đèn LED. Một thiết kế điển hình là một ống kính collimator lan truyền ánh sáng trên bề mặt trong một góc độ cụ thể. Ống kính Collimator có sẵn ở góc độ khác nhau, và họ có thể được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa quang học (ví dụ như acrylic hoặc polycarbonate). Sự lựa chọn có một tác động vào sản xuất (và sau đó bán lẻ) chi phí và chất lượng. Quang học đại học được sử dụng để tiếp tục thay đổi sự phân bố ánh sáng và có thể bảo vệ các yếu tố của hệ thống đèn LED.

Quang LED đặc biệt hữu ích trong việc tăng cường độ của ánh sáng và khả năng xâm nhập sâu vào các cột nước. Nhưng kể từ khi lan truyền ánh sáng là hy sinh, nó có thể là cần thiết để thêm đèn LED để một vật cố định. Thêm quang học trung học và / hoặc đại học một đèn LED có thể dễ dàng làm tăng chi phí của mình bằng 25-50%.

Chọn một quang quá hẹp có thể tạo ra vấn đề hơn nữa với pha trộn của ánh sáng. Lịch thi đấu cho hồ cá rạn san hô thường sử dụng một kết hợp của đèn LED màu xanh và trắng. Sử dụng quang học trung học với phân bố hẹp có thể dẫn đến nghèo pha trộn, kết quả tại các điểm của ánh sáng trắng và xanh. Điều này có thể được giảm nhẹ mức độ nào đó bởi thiết kế và khoảng cách của đèn LED, và ít rõ ràng hơn nữa từ các nguồn ánh sáng.

HỘI NHẬP CỦA LED chiếu sáng HỆ THỐNG

Một hệ thống điển hình LED bao gồm một số thành phần chính, mỗi trong số đó đã được thảo luận trước đó. Chi phí, độ tin cậy, và hiệu suất của một hệ thống phụ thuộc vào các thành phần được chọn và cách thức chúng được tích hợp. Do đó, thay vì tập trung vào hiệu quả LED và cuộc sống một mình, trong thực tế nó là cần thiết để có một cái nhìn tổng quan của tất cả các thành phần và tác động tổn thất hiệu quả (quang học, nhiệt, điều khiển, vv) trên toàn hệ thống. Những tổn thất này có thể kết hợp để giảm hiệu quả LED là 40-60%.

Hiệu quả quang học tiêu biểu thông qua quang học thứ hai là giữa 85 và 90%.Tùy thuộc vào vị trí của quang thứ cấp cũng có thể là mất ánh sáng khi một số của ánh sáng được phản xạ trở lại vào trận đấu, đặc biệt là khi phản xạ được sử dụng mất nhiệt liên quan đến giảm sản lượng ánh sáng như thiết kế của nó, làm mát thụ động so với hoạt động cho nhiệt loại bỏ, và sự lựa chọn của con đường vận chuyển nhiệt tất cả sẽ đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế của hệ thống.Làm mát thụ động dựa trên một diện tích bề mặt đủ lớn và khối lượng để lan truyền nhiệt và sự khác biệt giữa nhiệt độ môi trường xung quanh và bề mặt tản nhiệt. Làm mát hoạt động dựa trên việc loại bỏ buộc nhiệt thông qua người hâm mộ để tăng lưu lượng không khí và do đó tỷ lệ mà tại đó nhiệt có thể được gỡ bỏ.Một trận đấu một cách thụ động làm mát bằng LED hoạt động lặng lẽ, trong khi một trận đấu tích cực aircooled tạo ra tiếng ồn của quạt. Bản thân những người hâm mộ là một điểm tiềm năng của sự thất bại trong hệ thống. Nhiệt cũng làm giảm các thành phần khác, chẳng hạn như ống kính và encapsulants, vật liệu kết nối chất nền, và các thiết bị điện tử trên tàu.

Điện tử lái xe LED không chuyển đổi năng lượng với 100% hiệu quả. Tổn thất điện trong trình điều khiển làm giảm hiệu quả của toàn bộ hệ thống bằng cách lãng phí năng lượng đầu vào. Mất điện do không hiệu quả lái xe có thể được bất cứ nơi nào từ 10 đến 20 phần trăm, và các trình điều khiển hiệu suất cao thường có chi phí cao hơn nhiều.

MULTI-CHIP VÀ RGB LEDS

Điển hình LED chip đo khoảng 300 micromet mỗi bên và được đóng gói vào đèn LED cá nhân bao gồm các dây dẫn, encapsulant epoxy, và tản nhiệt. Một trận đấu ánh sáng điển hình cho sử dụng bể cá đòi hỏi phải có vài trăm 1-watt đèn LED hoặc vài chục 3-watt đèn LED, được lắp ráp, có dây, điều khiển, và quản lý nhiệt.

Phát triển mới trong công nghệ LED có kết quả đa-chip LEDS có thể kết hợp hàng trăm con chip LED trong một gói duy nhất. Đèn LED được Multi-chip có sẵn trong xếp hạng năng lượng từ 10-100 watt, và có thể cung cấp một thay thế cho cách sử dụng một số lượng lớn các lowpower đèn LED. Tản nhiệt từ chip điện tử lớn là tập trung vào một khu vực tương đối nhỏ so với sự phân tán nhiệt từ đèn riêng biệt trong một trận đấu ánh sáng lớn. Do cường độ của nhiệt, nhiệt phải được tiêu tan. Ngoài ra, có một thả trong hiệu suất lượng tử bên ngoài như làm tăng kích thước chip, thả-off hơn 25% đã được báo cáo cho các chip với diện tích 1 hình vuông mm.

Có một số đồ đạc mới LED để sử dụng bể cá thực hiện công nghệ này đa-chip LED (ví dụ Ecoxotic Photon Cannon trong 50W và 100W phiên bản). Một biến thể khác của thiết kế đa-chip là một trong những sản xuất bởi DiCon, trong đó một số đèn LED cá nhân cao sản lượng có thể được đóng gói thành một mảng mật độ cao trên nền kim loại để cải thiện truyền nhiệt. Đèn LED màu khác nhau có thể được trộn lẫn trong mảng để tạo ra ánh sáng tốt hơn trộn hơn đạt được bằng cách sử dụng các đồ đạc pegboard xen kẽ đèn LED màu trắng và màu xanh.Thiết kế Multi-chip cũng có một ánh sáng quang lớn duy nhất, như trái ngược với có một cho mỗi cá nhân LED.

Phát triển khác trong công nghệ LED đa-chip bao gồm sự phát triển của nhiều màu chip-đèn LED kết hợp chip màu khác nhau (ví dụ, màu trắng, đỏ, xanh dương, xanh lá cây) trong một đơn vị duy nhất và cung cấp điều khiển lái xe riêng biệt cho mỗi màu. Các đèn LED này cho phép điều chỉnh mỗi màu sắc khác nhau và tinh chỉnh sự xuất hiện của ánh sáng. Sử dụng điều khiển tinh vi hơn có thể cung cấp cho người dùng với khả năng vô hạn để điều chỉnh cường độ và màu sắc.

LEDS VÀ CÁC chơi cá cảnh

Mục đích của cuộc thảo luận này cho đến nay đã được cung cấp một sự hiểu biết cơ bản của hệ thống đèn LED hoạt động và những gì tác động đến hoạt động và tuổi thọ. Bây giờ chúng ta sẽ tập trung vào các yếu tố thực tế của ánh sáng LED để hỗ trợ nuôi cá trong việc lựa chọn và sử dụng đèn LED cho hồ cá của họ.

Hiệu quả. Đến 200 lumen / watt có thể được thương mại hóa trong vài năm tới, và đèn LED sẽ có lumens / Đánh giá cao nhất watt của bất kỳ nguồn ánh sáng trong tương lai gần. Ngay cả hiện tại, thế hệ đèn LED có khả năng cung cấp lumens / watt hơn huỳnh quang và hệ thống halogen kim loại. Đèn LED cung cấp ánh sáng so sánh với một thiết lập halogen kim loại hoặc huỳnh quang, nhưng sử dụng ít điện năng hơn, kết quả trong hóa đơn tiền điện thấp hơn và hệ thống rạn san hô “xanh hơn”.

Thiết kế tự do. Đèn LED có một yếu tố khá nhỏ, không gian thiết kế theo yêu cầu, và do đó cung cấp nhiều kích cỡ và hình dạng, cho phép thiết kế thẩm mỹ mà rất khó để đạt được với phản xạ kim loại lớn halogen và đèn huỳnh quang. Đèn LED có thể được đóng gói như đèn sân khấu, đèn dải, hoặc sự kết hợp của các màu sắc khác nhau của đèn LED, cung cấp cơ hội để sáng tạo trong ánh sáng một hồ cá rạn san hô.

Đèn sân khấu có thể được sử dụng để làm nổi bật một số san hô hoặc các khu vực rạn san hô. Đèn dải màu xanh có thể thay thế các đèn huỳnh quang tím rất phổ biến trong bể nuôi cá rạn san hô. Trộn khác nhau đèn LED màu và sử dụng tính năng mờ của các trình điều khiển tạo ra các hiệu ứng ánh sáng khác nhau, chẳng hạn như ánh trăng, bình minh / hoàng hôn, và các hiệu ứng đám mây, ngay cả trong ngày, bằng cách sử dụng một vật cố đèn duy nhất và khai thác năng kiểm soát có thể với bộ điều khiển được xây dựng trong hoặc không dây .

Chọn lọc mờ màu khác nhau đèn LED cho phép người dùng tinh chỉnh màu sắc và đạt được một phạm vi rộng của nhiệt độ màu. Những hình ảnh ở trên cùng của trang 47 cho thấy phạm vi của thiết kế đồ đạc khác nhau LED có sẵn từ Ecoxotic.

Không có nhiệt hoặc tia cực tím. Cả hai ánh sáng kim loại halogen và đèn huỳnh quang tạo ra nhiệt hồng ngoại làm ấm cột nước, thường cần phải sử dụng một thiết bị làm lạnh để duy trì nhiệt độ dưới 80 ° F. Chi phí của thiết bị làm lạnh và năng lượng sử dụng liên quan có thể là một thành phần lớn các chi phí cài đặt và hoạt động của một hệ thống rạn san hô.

Như đã thấy trong các cuộc thảo luận kỹ thuật, đèn LED không sản xuất bất kỳ nhiệt hồng ngoại, vì vậy không có chuyển khoản bổ sung

nhiệt nước và thiết bị làm lạnh không cần thiết. Mặt khác, sử dụng đèn LED có thể đòi hỏi phải bổ sung của lò sưởi, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh. Đèn LED không tạo ra bất kỳ ánh sáng UV trừ khi đèn LED UV cụ thể được sử dụng.

Long cuộc sống và bảo trì thấp. Tuổi thọ thường tuyên bố cho đèn LED (nơi sản xuất 70% của ánh sáng ban đầu) là khoảng 50.000 giờ. Trong khi điều này có thể đúng trong điều kiện lý tưởng, một nhân vật điển hình LED thường có một cuộc sống ngắn hơn, tùy thuộc vào chất lượng của các thành phần hệ thống, thiết kế hệ thống, và chất lượng sản xuất. Ngay cả nếu chúng ta giả định một ước tính bảo thủ hơn 60-70% con số này tuyên bố, điều này có nghĩa rằng một hệ thống được thiết kế tốt LED có thể được sử dụng cho 5-7 năm mà không cần phải thay đổi bóng đèn. Điều này sẽ đại diện cho tiết kiệm chi phí đáng kể, cho rằng nuôi cá rạn san hô hầu hết các thay đổi bóng đèn huỳnh quang mỗi 6 đến 12 tháng và kim loại halogenua mỗi 9 đến 12 tháng.

Trong khi tất cả những lợi thế đáng kể trong quyền riêng của họ, họ là bên cạnh điểm nếu các đèn LED không cung cấp ánh sáng san hô của bạn cần. Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào nhiều ánh sáng làm san hô thực sự cần? Dựa trên những kinh nghiệm của nhiều người có sở thích trong những năm thành công rạn san hô-giữ, chúng ta biết rằng san hô có thể thích ứng và phát triển mạnh trong một loạt các điều kiện ánh sáng. Hướng dẫn cụ thể đối với san hô cá nhân rất khó để có được, nhưng trên cơ sở kinh nghiệm của tôi đo lường mức độ ánh sáng trong bể cá, hộp trên trang 47 cung cấp một hướng dẫn hợp lý.

Các yêu cầu ánh sáng của san hô thường được biểu diễn như mật độ thông lượng photon quang (PPFD) và đo bằng micromoles/m2/sec. Đơn vị đo lường này là khá khác nhau từ những phép đo lòng sử dụng để xác định đầu ra ánh sáng dựa trên tầm nhìn của con người.

Khi đo trong lumens, đầu ra ánh sáng trọng khác biệt, với màu xanh lá cây có trọng lượng cao nhất và màu đỏ và màu xanh cho trọng lượng thấp hơn nhiều.Điều này được thể hiện như một đường cong photopic và định nghĩa các chức năng hiệu quả phát sáng. Tuy nhiên, nơi quang hợp là có liên quan, tất cả các photon của ánh sáng đối xử bình đẳng, do đó trọng lượng này là không cần thiết.Thật không may, các nhà sản xuất LED không cung cấp dữ liệu về micromol / mVsec, và nó không phải là có thể chuyển đổi từ lumens PPFD mà không có kiến ​​thức rõ ràng của quang phổ. Có mét ánh sáng đặc biệt, được gọi là mét lượng tử, có sẵn có thể đo ánh sáng như micromol / mVsec, mà cơ bản là một biện pháp của số lượng của các photon rơi vào một khu vực đo lường 1 m2 trong một giây. Sử dụng một đồng hồ đo lượng tử, sự lan truyền ánh sáng từ đèn LED có thể được đo và so sánh với các yêu cầu của san hô để thiết lập cho dù ánh sáng LED có thể cung cấp đủ ánh sáng cho sự phát triển của họ. Các quan sát thực nghiệm dường như chỉ ra rằng nếu ánh sáng có thể tạo ra vùng phủ sóng của dưới cùng của bể cá ở một mức độ ánh sáng của 100 micromol / mVsec, sẽ có một gradient đủ ánh sáng trên mặt cắt ngang dọc của bể san hô có thể được đặt.San hô có nhu cầu ánh sáng cao sẽ dễ dàng phát triển mạnh trong ba trên của hồ, với ánh sáng đầy đủ ở phía dưới cho những người có nhu cầu thấp hơn.

Phân tích chi tiết và so sánh các đồ đạc LED và đầu ra ánh sáng của họ có sẵn trực tuyến và không phải là tập trung ở đây. Nó đủ để nói rằng phạm vi của sự lựa chọn có sẵn để nuôi cá đang mở rộng nhanh chóng, với các tùy chọn cho tất cả các ngân sách.

Mỗi người chơi cá cảnh sẽ có quyết định cho bản thân mình những gì mang lại lợi ích cho đèn LED cung cấp so với khác, các công nghệ ánh sáng còn thành lập nhiều hơn sự lựa chọn hoàn toàn mới, chẳng hạn như huyết tương ánh sáng và cho dù họ bảo đảm việc mua đèn LED chiếu sáng ngay bây giờ hoặc trong tương lai.

SanjayJoshi, tiến sĩ, giáo sư kỹ thuật công nghiệp và sản xuất tại Perm State University, University Park, bang Pennsylvania, sẽ thảo luận về ánh sáng huyết tương trong một vấn đề tương lai của CORAL.

LPCUONG-ABV biên dịch

Tin liên quan