इनोवेटिव ग्लास-आधारितपौधों की वृद्धि के लिए एल.ई.डी: डिज़ाइन, प्रदर्शन और स्मार्ट अनुप्रयोग
परिचय
टिकाऊ कृषि पद्धतियों की बढ़ती मांग के साथ, इनडोर खेती और ग्रीनहाउस खेती ने महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) एक आशाजनक कृत्रिम प्रकाश स्रोत के रूप में उभरे हैंपौधे की वृद्धिउनकी ऊर्जा दक्षता और वर्णक्रमीय ट्यूनेबिलिटी के कारण। हालाँकि, पारंपरिक पौधाविकास एल.ई.डीअक्सर पौधे के रंगद्रव्य के साथ कम वर्णक्रमीय मिलान और अपर्याप्त प्रकाश निष्कर्षण दक्षता से पीड़ित होते हैं। यह आलेख ग्रेडिएंट अपवर्तक सूचकांक (जीआरआईएन) संरचनाओं के साथ ग्लास आधारित एलईडी के डिजाइन, प्रदर्शन और अनुप्रयोग की पड़ताल करता है, जो इन सीमाओं को प्रभावी ढंग से संबोधित करता है।
तकनीकी नवाचार
पारंपरिक एलईडी एनकैप्सुलेशन विधियां, जैसे फॉस्फोर {{0}सिलिकॉन मिश्रण, अक्सर खराब थर्मल स्थिरता और कम प्रकाश उत्पादन का कारण बनती हैं। इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए, शोधकर्ताओं ने ग्रेडिएंट अपवर्तक सूचकांक संरचनाओं के साथ ग्लास (पीआईजी) फिल्मों में फॉस्फोर विकसित किया है। ये GRIN-PIG फिल्में सामग्री इंटरफेस पर फ्रेस्नेल प्रतिबिंब और कुल आंतरिक प्रतिबिंब को कम करके प्रकाश निष्कर्षण दक्षता को बढ़ाती हैं।
मुख्य निष्कर्ष
Mn⁴⁺-डोप्ड पीआईजी के साथ लाल एलईडी
मोंटे कार्लो सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, लाल एलईडी के लिए इष्टतम मोटाई और फॉस्फोर एकाग्रता क्रमशः 0.15 मिमी और 0.6 ग्राम/सेमी³ निर्धारित की गई थी।
निर्मित Mn⁴⁺{{0}डोप्ड फॉस्फेट ग्लास- आधारित एलईडी ने 692 एनएम पर उत्सर्जन शिखर प्रदर्शित किया, जो फाइटोक्रोमेस पीआर और पीएफआर के अवशोषण स्पेक्ट्रा के साथ पूरी तरह से संरेखित है।
चमकदार दक्षता 96.74 एलएम/डब्ल्यू तक पहुंच गई, जो पारंपरिक सिलिकॉन {{1}एनकैप्सुलेटेड एलईडी (59 एलएम/डब्ल्यू) की तुलना में काफी अधिक है [पेज 26, तालिका 2.1]।
Eu²⁺-डोप्ड PIG के साथ नीली एलईडी
नीली एलईडी के लिए, इष्टतम पैरामीटर 0.15 मिमी की मोटाई और 0.5 ग्राम/सेमी³ की फॉस्फोर सांद्रता थे।
Eu²⁺{{0}डोप्ड फ्लोरोफॉस्फेट ग्लास-आधारित LED 451 एनएम पर उत्सर्जित होता है, जो क्लोरोफिल ए, बी, और -कैरोटीन के अवशोषण शिखर से मेल खाता है।
हासिल की गई चमकदार दक्षता 69.85 एलएम/डब्ल्यू थी, जो नीली रोशनी पूरकता के लिए बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन करती है [पेज 35]।
स्मार्ट डिमिंग सिस्टम
फैब्रिकेटेड रेड और का उपयोग करके एक माइक्रोकंट्रोलर आधारित इंटेलिजेंट डिमिंग सिस्टम विकसित किया गया थानीली एल ई डी.
सिस्टम में एक GY-30 लाइट सेंसर, STC89C52 MCU, और PWM{4}संचालित एलईडी मॉड्यूल शामिल हैं, जो पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर प्रकाश की तीव्रता के वास्तविक समय समायोजन को सक्षम करते हैं।
यह प्रणाली पारंपरिक स्थैतिक प्रकाश विधियों की तुलना में ऊर्जा की खपत को 40% तक कम कर देती है [पृष्ठ 45, चित्र. 4.12]।
GRIN-PIG LED के लाभ
उच्च वर्णक्रमीय मिलान: GRIN-PIG का उत्सर्जन स्पेक्ट्राएल ई डी संरेखित करेंप्रमुख पौधों के रंगों के अवशोषण प्रोफाइल के साथ निकटता से, प्रकाश संश्लेषण और विकास को बढ़ावा देता है।
बढ़ी हुई दक्षता: ग्रेडिएंट अपवर्तक सूचकांक संरचना फोटॉन हानि को कम करती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च चमकदार दक्षता होती है।
तापीय स्थिरता: ग्लास{0}आधारित एनकैप्सुलेशन उच्च{{2}तापमान स्थितियों के तहत दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।
ऊर्जा की बचत: स्मार्ट डिमिंग सिस्टम प्रकाश के उपयोग को अनुकूलित करता है, अनावश्यक ऊर्जा खपत को कम करता है।
अनुप्रयोग
ये उन्नत एलईडी इनके लिए आदर्श हैं:
ऊर्ध्वाधर खेत और ग्रीनहाउस
पादप शरीर क्रिया विज्ञान का अध्ययन करने वाली अनुसंधान प्रयोगशालाएँ
शहरी कृषि प्रणालियों को सटीक प्रकाश नियंत्रण की आवश्यकता होती है
निष्कर्ष
स्मार्ट नियंत्रण प्रणालियों के साथ GRIN{0}}PIG तकनीक का एकीकरण पौधों की वृद्धि प्रकाश व्यवस्था में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। वर्णक्रमीय मिलान और ऊर्जा दक्षता में सुधार करके, ये एलईडी आधुनिक कृषि आवश्यकताओं के लिए एक स्थायी समाधान प्रदान करते हैं। भविष्य का काम विशिष्ट पौधों की प्रजातियों और विकास चरणों के लिए हल्के व्यंजनों के डेटाबेस का विस्तार करने पर केंद्रित हो सकता है।
संदर्भ
वांग, बी. (2023)।प्लांट लैंप के लिए ग्लास आधारित एलईडी का डिज़ाइन, प्रदर्शन और अनुप्रयोग. मास्टर थीसिस, नानजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ़ पोस्ट्स एंड टेलीकम्युनिकेशंस।
यूं, एक्स., एट अल. (2022)।ल्यूमिनसेंस का जर्नल, 244, 118724.
किन, एल., एट अल. (2018)।मिश्र और यौगिकों का जर्नल, 738, 372–378.
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