植物工厂的主要光源：led植物生长灯_预测并延长灯具寿命

　　无需土壤，甚至不需要阳光，一排排绿油油的生菜在多层架子上长势喜人。接下来本文将为大家介绍植物工厂所需的led光源-植物生长灯，还有如何预测并延长led灯具寿命。

　　在钢筋水泥的森林里，能否有一抹小小的绿意让现代人亲近自然、感受自然?“植物工厂”或许是个不错的选择。

植物工厂之led植物生长灯

　　据泛科科技介绍，植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。

　　记者在深圳市泛科科技有限公司看到，植物工厂以节能LED植物生长灯为光源，针对不同的植物、不同的生长阶段，光强、光质和光周期也完全不同。“每个植物都有自己的‘光配方’，这也是我们未来研究的重点。”爱盛科技市场部应用工程师吴海光介绍。除了不需要阳光，植物工厂的庄稼们也不需要土壤。

　　这些长势良好的蔬菜均长在栽培模组内，依靠模组下方的营养液即可生长。“这些营养液由专业人员调制，能及时有效地为植物提供各种养分，最大限度满足植物不同生长时期的营养要求，使蔬菜生长快、产量高。”

　　在植物工厂里，蔬菜的生长几乎不受自然条件的制约，生长周期会加快。植物工厂内种植的生菜，育苗移栽后28天左右就能收获，远快于普通土地栽培。

　　“植物工厂目前在全球都处于起步阶段，它从根本上改变了农业种植的概念，是创新农业种植方式和农业现代化的途径，也是新型农业生产和提升农业种植为制造业的最佳方案。”

　　泛科表示，“我们目前产品主要销往酒店，也有会员制的零售。此外，我们也定期向中小学生开放，让他们来上一堂‘自然科学课’。孩子们可以自己采摘蔬菜，做一份色拉。”

　　据透露，泛科科技的全自动气雾培植物生长系统可在无土洁净室中隔绝污染源和病虫害，已经种植出包括油麦菜、马齿苋、空心菜、薄荷、韭菜、水果黄瓜、草莓等超过70种蔬果植物。

　　从安全性来说，植物工厂的蔬菜已经和有机蔬菜相差无几，但在口味上还有差距。植物在干旱、冰冻、水涝等恶劣气候条件下会有应急机制，产生次生代谢物，比如有的人喜欢打了霜的青菜。“我们也希望通过对光谱、营养液、照射时间等元素的改良，让蔬果的风味更上一层楼。

　　LED的光衰是和它的结温有关，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短。

　　假如结温为105度，亮度降至70%的寿命只有一万多小时，95度就有2万小时，而结温降低到75度，寿命就有5万小时，65度时更可以延长至9万小时。所以延长寿命的关键就是要降低结温，不过这些数据只适合于Cree的LED，并不适合于其他公司的LED。

　　如何才能延长LED光源的寿命

　　所以我们买LED灯具(所有的不特指LED射灯)的时候，一定要看它的散热设计好不好。

　　由图中可以得出结论，要延长其寿命的关键是要降低其结温。而降低结温的关键就是要有好的散热器，能够及时地把LED产生的热散发出去。

　　在这里我们不准备讨论如何设计散热器的问题，而是要讨论哪一个散热器的散热效果相对比较好的问题。实际上，这是一个结温的测量问题，假如我们能够测量任何一种散热器所能达到的结温，那么不但可以比较各种散热器的散热效果，而且还能知道采用这种散热器以后所能实现的LED寿命。

　　如何测量结温

　　结温看上去是一个温度测量问题，可是要测量的结温在LED的内部，总不能拿一个温度计或热电偶放进PN结来测量它的温度。当然它的外壳温度还是可以用热电偶测量的，然后根据给出的热阻Rjc(结到外壳)，可以推算出它的结温。

　　但是在安装好散热器以后，问题就又变得复杂起来了。因为通常LED是焊接到铝基板，而铝基板又安装到散热器上，假如只能测量散热器外壳的温度，那么要推算结温就必须知道很多热阻的值。

　　包括Rjc(结到外壳)，Rcm(外壳到铝基板，其实其中还应当包括薄膜印制版的热阻)，Rms(铝基板到散热器)，Rsa(散热器到空气)，其中只要有一个数据不准确就会影响测试的准确度。

　　下图给出了LED到散热器各个热阻的示意图。其中合并了很多热阻，使得其精确度更加受到限制。也就是说，要从测得的散热器表面温度来推测结温的精确度就更差。

　　幸好有一个间接测量温度的方法，那就是测量电压。那么结温和哪个电压有关呢?这个关系又是怎么样的呢?我们首先要从LED的伏安特性讲起。

　　LED光源伏安特性的温度系数

　　我们知道LED是一个半导体二极管，它和所有二极管一样具有一个伏安特性，也和所有的半导体二极管一样，这个伏安特性有一个温度特性。其特点就是当温度上升的时候，伏安特性左移。图中画出了LED的伏安特性的温度特性。

　　假定对LED以Io恒流供电，在结温为T1时，电压为V1，而当结温升高为T2时，整个伏安特性左移，电流Io不变，电压变为V2。这两个电压差被温度去除，就可以得到其温度系数，以mV/oC表示。对于普通硅二极管，这个温度系数大约为-2mV/oC。但是LED大多数不是用硅材料制成的，所以它的温度系数也要另外去测定。

　　幸好各家LED厂家的数据表中大多给出了它的温度系数。例如对于Cree公司的XLamp7090XR-E大功率LED，其温度系数为-4mV/oC。要比普通硅二极管大2倍。至于美国普瑞的阵列LED(BXRA)就给出了更为详细的数据。

　　但是，他们给出的数据，其范围也未免过于宽大，以至于失去了利用的价值。不管怎样，只要知道LED的温度系数就很容易可以从测量LED的前向电压中推算出LED的结温了。

　　如何来预测这个灯具的寿命

　　从结温来推测寿命好像应该很简单，只要查一下图1的曲线，就可以知道对应于95度结温时的寿命就可以得到LED的寿命为2万小时了。但是，这种方法用于室内的LED灯具还有一定的可信度，如果应用到室外的LED灯具，尤其是大功率LED路灯，那里还有很多不确定因素。

　　最大的问题是LED路灯的散热器的散热效率的随时间而降低。这是由于尘土、鸟屎的积累而使得其散热效率降低。也还因为室外有很强烈的紫外线，也会使LED的寿命降低。紫外线主要是对封装的环氧树脂的老化起很大作用，假如采用硅胶，可以有所改善。紫外线对荧光粉的老化也有一些坏作用，但不是很严重。

　　不过，这种方法用来相对比较两种散热器的散热效果是比较有效的。很明显，伏安特性左移越小的散热器，其散热效果就越好。另外，对于预测室内LED灯具的寿命也还是有一定的准确度的。
　　以上就是植物工厂的主要光源：led植物生长灯_预测并延长灯具寿命的介绍，有兴趣的可以资询我们。