熱設計が LED 植物育成ライトのスペクトル寿命に与える影響

LED 植物育成ライトを購入するとき、PPF、PPFD、効率、価格だけを重視しますか?これらのパラメータのみに基づいて植物育成ライトの品質を判断しますか?しかし、栽培室でフルスペクトルの LED 栽培ライトを使用して 2 年、3 年、さらには 1 年間栽培すると、より現実的な問題に遭遇することになります。同じ照明器具でも、最初の作物サイクルと 4 回目の作物サイクルでは異なる光の品質が生成されるということです。植物の行動の変化-節間が異なり、開花時期が変わり、色や密度が変化し始めます。このとき、最も見落とされている変数である熱設計に気づきます。

1. スペクトル寿命とは何ですか?
従来の照明は「ルーメン維持」に重点を置き、5,000時間後にどれだけルーメンが残っているかを測定します。 LED 植物育成ライトの場合、スペクトル寿命がより重要です-「光はまだ輝いていますか?」という質問ではありません。でも「明るさは新品時のままですか？」

2 つの同一のフルスペクトル LED 植物育成ライトを考えてみましょう。- 5000K から 4300K に徐々に変化し、青色光の強度が失われ、赤色の比率が増加し、人間の目には紫外線がほぼ除去されると、「わずかに暖かく」見えるかもしれません。しかし、植物にとって、これはまったく異なる環境を意味します。植物は光を使って「季節、空間、ストレス」を解釈します。熱設計の品質は、最終的には、このスペクトルが数千時間後にも変化しないかどうかに現れます。-これが「スペクトル寿命」です。これについては以前の記事で詳しく説明しました。LED 植物育成ライトの 5000K から 4200K への移行。"

2. 温度が 10 度上昇するごとにチップの寿命が変化します
すべての LED は最終的に、ジャンクション温度 (Tj) という 1 つの項を中心に展開します。 600W または 1000W LED グローライトに電力を供給すると、基本的に小さな半導体チップに電流が流れ、電気エネルギーが光と熱に変換されます。光が植物を照らすために逃げる間、熱は経路全体（チップ→パッド→PCB→アルミニウムプレート→ヒートシンク→空気）を通じて放散されなければなりません。

この熱経路内のいずれかのリンクが「ブロック」されると、LED チップのジャンクション温度が設計値を大幅に超えて上昇します。ジャンクション温度が約 10 度上昇するごとに、LED の寿命が半分になる可能性があります。

ジャンクション温度が上昇しても、LED 育成ライトが突然暗くなったり、故障したりするのではなく、次のような問題が発生します。
1）青色光の効率が先に低下する
2) 蛍光体の量子効率が低下し始める
3) UV と短波長の放射が最初に劣化します-
4) チップ内部の欠陥が拡散を加速

これらの変化は集合的にスペクトルドリフトを引き起こします。 LED 育成ライトのスペクトル寿命は、基本的に、チップが特定の接合温度でどれだけ長く動作できるかを反映します。

3. LED 植物育成ライトの温度分布を決定する熱設計
放熱性の評価では、筐体を触って熱く感じるかどうかではなく、光の温度分布が均一かどうかを重視しています。

適切に設計された LED 植物育成ライトは、次のような特徴を備えている必要があります。-
1) 線形ライトの各バーにわたる同様の温度
2) 異なる PCB ゾーン全体の温度は一貫しています
3) ドライバーは専用の冷却機能を備えており、光源に負担をかけません。
4) 熱はアルミニウムのプロファイルを通じて空気中に急速に放散されます。

熱管理が不十分なライトでは、次のような症状が現れることがよくあります。
1) 中心が側面より 10 ～ 15 度高い
2) ドライバー付近の著しく高温のセクション
3) 一部のバーは熱いままですが、他のバーは比較的冷たいままです
4) ヒートシンクは単なる「装飾」であり、実際のフィン表面積がありません。

その結果、同じ照明器具の異なるゾーン間でスペクトル老化率が大きく異なります。栽培室で観察すること: 中央の列の植物は著しく細長い節間を示しますが、周辺領域は比較的正常に見えます。測定された PPFD レベルは同様であるにもかかわらず、成長パターンは異なります。-このスペクトルの違いは「温度マップ」に由来します。

熱設計は、光が触れられないほど熱くならないようにするだけではありません。すべての LED チップができるだけ均一な温度で動作するようにすることが重要です。温度にばらつきがあると、スペクトル寿命が不均一になります。

4. 熱はどのようにしてスペクトルを徐々に「蝕む」のでしょうか?
LED 植物育成ライトへの熱の影響は突然起こるものではなく、化学的および物理的な影響が毎日蓄積されるものです。

1) チップ: 接合温度が高い → 欠陥の増加 → 放射再結合効率の低下 → 青色光が最初に減少
2) 蛍光体: 高温 → 量子効率の低下 → 黄色/赤色成分の相対的シフト → カラーポイントのドリフト
3) 封止材：熱+光暴露 → 経年劣化による黄変 → 短波長の吸収増加 → 実効出力の歪み

したがって、-新しい 5000K フルスペクトル-の LED 植物育成ライトは、最初はクリーンでバランスが取れているように見えます。数百時間の動作後、青色バンドのエネルギーはわずかに減少し始めます。-さらに数千時間後、植物は節間が緩くなり、「より生成的な成長」の傾向を示し始めます。これらの変化の背後にある原動力は温度です。温度が高く不均一であればあるほど、このプロセスはより速く、より混沌としたものになります。

5. 同じワット数の LED 植物育成ライトは、5000 時間の動作後にスペクトルのシフトを示します。

最も直感的な比較には、一見同一に見える 2 つの 600 W フルスペクトル LED 植物育成ライトが含まれます。-

最初に起動すると、どちらのライトも同等の PPFD とスペクトル プロファイルを表示します。-ライト B は、消費電流が高いためより明るく見える場合もあります。

しかし、1 年後、ライト A は元の SPD に近いままですが、ライト B の青色光は著しく減少し、色温度は大幅に低下し、特定のスペクトル バーは他のスペクトル バーよりも著しく劣化しています。

栽培者が本当に気にしているのは、「どちらが最初に明るかったか」ではなく、「どちらが元の光プロファイルを一貫して維持できるか」です。これがスペクトル寿命の現実的な違いです。-

6. 優れた熱設計は、フルスペクトルの育成ライトのどこに現れますか?{1}}
LED 植物育成ライトの専門メーカーは、熱管理が交渉の余地のないものであることを理解しています。{0}}彼らのデザインには、次の重要な機能が意図的に組み込まれています。

1) 断面の大きい-アルミニウム押出材: LED に複数の低-熱抵抗-の逃げ道を提供します
2) 専用ドライバー冷却: ドライバーがライトボードに熱を戻すのを防ぎます。
3) 均一なバーレイアウト: 各バーが同様の温度で動作することを保証します。
4) 制御された最大ジャンクション温度: 長寿命と安定したスペクトルのためのヘッドルームを残すことでチップを保護します。
5) 設置環境に関する考慮事項: 温室と密閉された部屋-周囲温度が 10 度異なる場合、明確な設計ポイントが必要

JT グロウ ライト商用プロジェクトを専門とし、実験室の低温パラメータよりも「熱ストレス下のスペクトル」を優先します。-実際の栽培室では、すべてのスペクトル出力は高温下で発生します。

7. 栽培者は「フィールド法」を使用してライトの熱設計を評価するにはどうすればよいですか?

赤外線カメラはないかもしれませんが、手、目、基本的なツールはあります。

1) 1 時間の操作後、手の甲をさまざまなバーの近くにそっと置き、温度の違いを測定します。
2) 基本的な赤外線温度計を使用して中心温度と隅温度を測定し、変動が数度以内に収まるようにします。-
3) ドライバーが基板に押し付けられているか確認してください。 LED の近くで非常に高温になる場合は、スペクトル寿命が短くなることが予想されます。
4) ヒートシンクに単なる平らなアルミニウム板ではなく、実際のフィンがあるかどうかを確認します。

これらは精密な工学的テストではありませんが、栽培者にとっては十分です。温度がより均一で過度の高温が少ないほど、スペクトルはそのままの状態で長く維持されます。

熱設計は、ライトが保証期間内に存続するかどうかだけでなく、その全スペクトルが数千時間後にも購入時とまったく同じままであるかどうかを決定します。{0}}

現在、あなたは PPF、μmol/J、ワット数を追い求めていますが、栽培室で 1 年間実行すると、スペクトル寿命が最終的に最大収量を決定するものであることがわかります。