“西伯利亚联邦大学” 俄罗斯联邦国立高等教育机构
可调光谱二极管照射器的验证(植物光照培养光生物效应的评估)
项目涉及的领域: 生物经济学(农业、生态和制药所需技术)
TRL 5: 该技术的可行性可通过接近真实条件下的详细模型进行验证
技术描述,项目的技术优势
一种带有远程荧光粉和可调光谱的照射器原型。本发明涉及保护环境下的植物照明装置,特别适用于家庭或工业环境中蔬菜或花卉的种植,以及其他需要个性化照明的领域。通过配备不同类型荧光粉涂层的模块,可以利用智能手机应用程序来调节发射光谱。
该装置寿命长(≥50000小时,是某些高压钠灯寿命的5倍以上,详见3.2),能耗低于高压钠灯(根据先前实验,功率分别为1905和3711千瓦时),并具备独特的光谱调节技术。
本原型的独特优势是使用一种二极管(450纳米)光谱的调控,与现有多光谱系统完全不同。其核心优势是使用单一类型的二极管,简化了控制系统:接线更简单,电源要求降低,无需昂贵的多通道驱动器。与此同时,远程荧光粉转换技术实现宽带可调光谱(FWHM > 50纳米),区别于单色窄带解决方案(10-40纳米)。
重要的运行优势:
• 即使部分二极管失效,光谱特性不会改变,仅可出现强度按比例下降(1%二极管失效导致整体强度下降1%);
• 在传统多光谱灯具中,100个二极管分成10组时,如果每组失效1个二极管,这会导致对应光谱范围损失10%;
• 因为无需使用专用二极管、昂贵的多通道控制系统、多个电源,同时可以使用简化物流和零部件库存,所以预计成本可节约10-20%。
该技术适用于对光谱稳定性、长寿命(50000小时以上)和低维护成本有严格要求的场景。该解决方案能够确保与钠灯相当的植物生产力,同时节约40-50%的电能;与多二极管系统相比,具备更高的可靠性和更简单的维护要求。该技术在温室农业和垂直农场的商业应用中具有良好的发展前景。
描述该技术未来或有可能的应用情况
一种带有远程荧光粉和可调光谱的照射器原型具有广泛的技术应用范围。该解决方案对于俄罗斯北部地区光照不足、极夜期长的光培养具有十分重要的作用。此外,该照射器在温室农业中的应用,可确保能耗的降低。与此同时,与广泛使用的高压钠灯和白光二极管照射器相比,该解决方法可提高作物产量指标。
该解决方案还可应用于城市农场,尤其在多层温室结构方面(高压钠灯无法在此类结构中确保均匀分布光照),以及其他多层架的装置。此外,还可用于植物生长箱(专用植物培养设备),适合个人使用,也适用于餐饮场所(餐厅、咖啡馆)。
值得注意的是,该原型还有教育用途,可用于学校的课外教育项目,也适用于高等院校与光子学、化学及农业相关的专业课程。
技术的专利保护(专利名称和编号)
1)俄罗斯发明专利号:2792773(2023年),发明人:莫洛凯夫,一种高功率可变光谱灯。
2)俄罗斯发明专利号:2831815(2024年),发明人:季霍米罗夫、莫洛凯夫、 韦利奇科,可调连续光谱高强度二极管照射在培养萝卜过程利用的方法。
如果有国家支持,请注明国家支持的来源。
非也。
可调光光谱的 LED 照明器 1
可调光光谱的 LED 照明器 2
可调光光谱的 LED 照明器 3
可调光光谱的 LED 照明器 4
科捷涅娃·阿纳斯塔西娅·谢尔盖耶夫娜(“可调光谱LED照射器的验证(植物光照培养光生物效应的评估)”项目负责人,工程研究员)。
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