Iluminación de estado sólido

Question

Antecedentes

Considere las siguientes tecnologías:

• 100 lm/W OLED (2008, fuente )
• 303 lm/W LED (2014, fuente )
• 94 lm/W LEP (2015, fuente )

Para el cultivo de alimentos, la medida preferida es la radiación fotosintéticamente activa ( PAR ), expresado en mol/s-m 2 ( PPFD ). Encontrar mediciones equivalentes de PAR en varias luces puede ser difícil (debido a las diversas formas de medir el PAR), además de que los fabricantes no siempre indican el valor.

Problema

Por lo que he leído, el LEP se promociona como superior al LED para el cultivo de plantas, por algunas razones:

• Menos consumo de energía
• Menos calor, lo que tiene numerosos beneficios
• Emite rayos UV, que pueden inhibir el crecimiento del moho

Preguntas

Me pregunto:

• ¿Cómo es posible que un aparato que funciona a 94 lm/W sea superior (es decir, que consuma menos vatios) a otro que funciona a 303 lm/W (para el cultivo de plantas)?

• ¿Se debe a que los dispositivos tienen valores de PPFD drásticamente diferentes?

• ¿Cuál es el mayor lm/W teórico que puede generar un dispositivo LEP?

Entiendo que la conversión de lm/W a PAR no tiene sentido (ya que el PAR se refiere más a las longitudes de onda y el lm/W a la luminosidad).

Apéndice

Véase también:

• http://www.lrc.rpi.edu/programs/nlpip/lightingAnswers/plasma/output.asp

Answer 1

Los lúmenes se adaptan a las características del ojo humano.

Si echa un vistazo a la función de luminosidad que se utiliza como ponderación dependiente de la longitud de onda para los lúmenes, se puede ver que la zona en torno a 550 nm o 500 nm según sea fotópica (cuando hay mucha luz) o escotópica (en condiciones de poca luz) es la más valorada, por lo que contribuye mucho a los lúmenes totales.

La curva negra muestra la ponderación fotópica, que es más relevante:

Cuando miro el PAR se ve completamente diferente, de hecho casi al revés:

(Derechos de autor: John Whitmarsh y Govindjee )

Por otro lado, también tenemos esta ponderación:

(Derechos de autor: Hankwang )

No soy un experto en este tema, así que no puedo decir cuál de las dos curvas es más relevante, y por qué se ven tan diferentes, pero ambas se desvían fuertemente de la función de luminosidad.

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Al observar el espectro de un LED de muy altos lúmenes por vatio tienes una temperatura de color de alrededor de 5000K y un espectro que se parece a esto:

El blanco frío es más relevante, ya que los 168 lm/W se consiguen con el blanco frío, mientras que el blanco cálido da lugar a 146 lm/W (con una corriente de accionamiento de 50 mA).

El espectro LEP (que enlazaste) tiene este aspecto:

Así que hay mucha menos potencia en la región entre 500 nm y 550 nm para el LEP. Lo que podría resultar positivo.

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Intenté hacer un análisis que pudiera apoyar su afirmación y la mía. Así que extraje algunos datos de las parcelas, multiplicando la ponderación con los espectros e integrando sobre ellos.

Al parecer mi planteamiento tiene un error en alguna parte, ya que el LED frío resultó tener un número integrado menor para la cifra de lúmenes que el LED cálido, aunque debería ser al revés.

Supongo que lo comparto de todos modos, tal vez alguien pueda señalar mi error. (¿Tengo que dividirlo por la integral de la potencia radiante relativa o por la integral sobre la función de ponderación o algo completamente diferente?)

Así que mis resultados son los siguientes:

• Curva azul = LED frío
• Curva verde = LED cálido
• Curva roja = Plasma

Ponderación de los espectros con la función de luminosidad estándar:

Integrando sobre ellos y dividiendo con la integral de los espectros de potencia relativos se obtiene:

• LED frío: 0.46712
• LED caliente: 0.47969
• plasma: 0,39181

Así que si eso fuera correcto el plasma tiene una salida de lúmenes menor que ambos LEDs, pero el LED cálido debería tener menos que el LED frío, así que me estoy perdiendo algo aquí.

Si hago lo mismo con el espectro PAR:

• LED frío: 0.55813
• LED caliente: 0.51099
• plasma: 0,59380

El plasma resulta con el mayor número, por lo que parece producir la radiación más útil para ese fin. Pero estos números son defectuosos de la misma manera que los anteriores, así que hasta que alguien sugiera una solución, no me basaré en ellos. Es sólo un indicio de que algo así puede estar ocurriendo.