一، قانون کاهش کیفیت نور در محیط آبی و منطق سازگاری LED
بدن آبی طول موج های نور را به گونه ای جذب می کند که کارایی فتوسنتزی گیاهان آبزی را محدود می کند. در نور طبیعی، نور قرمز (650 نانومتر) 82 درصد از قدرت خود را در عمق 1 متری از دست می دهد، در حالی که نور آبی (450 نانومتر) می تواند به عمق آب برود اما اگر به تنهایی استفاده شود می تواند باعث رشد بیش از حد گیاهان شود. دادههای تجربی نشان میدهد که در عمق آب 50 سانتیمتری، مقدار تشعشع فعال فتوسنتزی (PAR) یک LED سفید استاندارد صرفاً میتواند متابولیسم پایه گیاهان آبزی را حفظ کند، با این حال LEDهای با نسبت قرمز به آبی 3:1 میتوانند زیست توده گیاهان آبزی را تا 37 درصد افزایش دهند.
چراغهای LED آکواریوم حرفهای از فناوری ترکیب چند{0}تراشه برای رفع مشکلات کاهش طیف استفاده میکنند. به عنوان مثال، سری Orphek PR72 دارای 36 ال ای دی با قدرت-بالا است. 12 مورد از این تراشههای نور قرمز 660 نانومتری هستند که میتوانند 85 درصد شدت نور را حتی پس از عبور از آب حفظ کنند. تراشههای نور آبی 450 نانومتری دیگر، اوج جذب کلروفیل b را تحریک میکنند و طیف فتوسنتز را ایجاد میکنند که کل محدوده 400 تا 700 نانومتر را پوشش میدهد. این طرح فتوسنتز را برای گیاهان آبزی در محیط های عمیق آب (40 تا 60 سانتی متر) 2.3 برابر آسان می کند.
2، مهندسی طیف: سفر از یک رنگ نور به همه رنگ ها
1. یک گام بزرگ رو به جلو در محدودیت های LED تک رنگ
LEDهای آبی قرمز و آبی اولیه کشاورزی، مانند چراغهای پرکننده گوجهفرنگی، نمیتوانستند نیازهای آبزیان را برآورده کنند، زیرا شاخص نمایش رنگ آنها (CRI) زیر 60 بود. LED آکواریوم یک تراشه نور سفید با دمای رنگ 6500K اضافه میکند که CRI را به بالای 85 میبرد. همچنین نسبت نور هسته به قرمز را 20 درصد و نسبت نور هسته به قرمز را 20 درصد نگه میدارد. آزمایشها نشان دادهاند که این ترکیب طیفی میتواند محتوای آنتوسیانین علف قرمز (به عنوان مثال، پروانه قرمز) را تا 42 درصد افزایش دهد و نسبت کلروفیل a/b علف آبی سبز (مثلاً تاج کوچک) را به 2.8:1 بهینه کند.
2. مهندسی استفاده از فناوری های طیف کامل
مواد فلورسنت نقطه کوانتومی در نسل سوم LED با طیف کامل برای کنترل انتشار امواج نور از طریق دانه های نانومقیاس استفاده می شود. نسل دوم Neo S3pro دارای یک منحنی طیفی است که در 520 نانومتر (منطقه نور سبز) به اوج می رسد، که به ضخیم تر شدن ساقه های چمن آبی کمک می کند. این روش رشد گیاهان کلاس Mos را در مکانهای آب عمیق از 1.2 سانتیمتر به 2.5 سانتیمتر در ماه افزایش داده و شانس شکوفههای جلبک را تا 67 درصد کاهش داده است.
3. سیستم برای کنترل طیفی پویا
حسگرهای اینترنت اشیا به LED هوشمند اجازه می دهند طیف را در زمان واقعی تغییر دهد. هنگامی که نظارت بر کیفیت آب افزایش غلظت نیترات را تشخیص دهد، سیستم به طور خودکار میزان نور قرمز را از 30٪ به 40٪ افزایش می دهد. این به گیاهان کمک می کند تا نیتروژن را جذب کنند. هنگامی که سطح pH تغییر می کند، شدت نور آبی 15٪ افزایش می یابد تا به گیاهان کمک کند تا با استرس مقابله کنند. این کنترل حلقه بسته، محیط آکواریوم را 58٪ پایدارتر می کند.
3، انقلاب بهره وری انرژی: فناوری LED نحوه عملکرد نور آکواریوم را تغییر می دهد.
1. تعادلی بین چگالی توان و توانی که باید از آن عبور کنید پیدا کنید
مقدار PAR لامپ های متال هالید سنتی فقط 0.8 μ mol/J در هر وات است. از طرف دیگر، مقدار PAR LED ها 2.1 μ mol/J است. به عنوان مثال، در یک آکواریوم 120 × 50 × 50 سانتی متر با چهار لوله فلورسنت T5 (قدرت کل 216 وات)، مقدار PAR گیاهان آبزی پایین تنها 85 میکرومول در متر مربع بر ثانیه است. اما وقتی به LED تغییر میدهید، دو لامپ طیف کامل 80 واتی میتوانند مقدار PAR پایین را تا 160 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه دریافت کنند و 63 درصد انرژی کمتری مصرف کنند.
2. یک گام بزرگ رو به جلو در فناوری مدیریت حرارتی
طراحی اتلاف حرارت LED تاثیر مستقیمی بر طول عمر نور دارد. Orphek PR72 دارای یک سیستم گردش دوگانه با باله آلومینیومی و خنک کننده مایع است که دمای اتصال تراشه را زیر 65 درجه نگه می دارد و سرعت فروپاشی نور را از 15٪ در سال به 3٪ کاهش می دهد. داده های تجربی نشان می دهد که این رویکرد طول عمر LED ها را از 30000 ساعت به 80000 ساعت افزایش می دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری را تا 72% کاهش می دهد.
3. مزایای اقتصادی طراحی مدولار
این واقعیت که نوارهای نور LED را می توان بلافاصله به برق وصل کرد و استفاده کرد، ارتقاء را بسیار ارزان تر می کند. اگر یک آکواریوم 60 سانتی متری دارید، برای به روز رسانی سیستم های روشنایی قدیمی، باید کل وسایل روشنایی (که قیمت آن حدود 800 یوان است) را تعویض کنید. با راه حل نوار نور LED، فقط باید تخته نور (که حدود 200 یوان قیمت دارد) را تعویض کنید و یک دیمر (که قیمت آن 150 یوان است) اضافه کنید. این انعطافپذیری چرخه بازگشت سرمایه (ROI) را برای ارتقاء نور در آکواریومهای کوچک و متوسط{7}}از پنج سال به دو سال کاهش میدهد.
4، روش های مختلف برای انطباق با زمینه های مختلف برنامه
1. مخزن آب و چمن که ظاهر زیبایی دارد
برای مخازن چمن آبی به سبک هلندی-که تماماً در مورد طراحی هستند، چراغ های LED باید دارای شاخص رندر رنگی بالا (CRI بزرگتر یا مساوی 90) و نقطه نوری یکنواخت باشند. چراغ پنل LED همراه با COB (تراشه روی برد) از یک آرایه میکروپریسم برای بدست آوردن یکنواختی نور 92٪ استفاده می کند. با این کار مشکل کانون مرکزی که با وسایل روشنایی معمولی همراه است خلاص می شود. آزمایشها نشان داده است که این طرح آب شدن برگهای علف آب را تا 89 درصد کاهش میدهد.
2. آکواریوم برای محیط زیست
برای بدست آوردن تغییرات دینامیکی در چرخه نور در حین شبیه سازی اکوسیستم های طبیعی رودخانه، LED ها باید با شبیه سازهای جریان آب همراه شوند. به عنوان مثال، در صبح، می توانید با نور آبی 450 نانومتری شروع کنید تا طلوع خورشید را تقلید کنید، در ظهر به نور قرمز 660 نانومتری تغییر دهید تا سرعت فتوسنتز را افزایش دهید، و نور زرد 590 نانومتری را در شب مخلوط کنید تا ریتم های بیولوژیکی را کنترل کنید. این برنامه ریزی طیف باعث می شود ماهی ها 41 درصد بیشتر غذا بخورند و گیاهان آبزی 33 درصد نیتروژن و فسفر را به طور موثرتری جذب کنند.
3. آکواریوم برای فروش
A tiered lighting system is needed for big show tanks (water depth>2 meters). High-power LEDs (PPFD>300 μ mol/m²/s) در لایه بالایی به شکوفایی گیاهان برگ شناور کمک میکند، در حالی که الایدیهای{1} با قدرت متوسط (PPFD 150-200 μ mol/m²/s) در لایه میانی نیازهای گیاهان غوطهور را برآورده میکنند. یک صفحه راهنمای نور در لایه زیرین انرژی نور را تا عمق 1.5 متری می فرستد. عملکرد آکواریوم اقیانوسی شانگهای ثابت کرده است که این طراحی پوشش گیاهی مخزن نمایشگاه را از 65٪ به 92٪ افزایش می دهد.
