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“LED太陽”實在太燙？來點(diǎn)氮化硼降降溫

信息來源：本站 | 發(fā)布日期： 2021-07-14 07:26:44 | 瀏覽量：939301

摘要：

LED之所以會被考慮用于農(nóng)業(yè)，主要是因世界人口增長和氣候變化導(dǎo)致的。在這幾十年間，越來越多的耕地消失，因此人們需要更創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)形式來替代這部分流失的生產(chǎn)力，因此“城市農(nóng)耕(Urban farming)”被正式提出?！俺鞘修r(nóng)耕”主要指的是重新利用已廢置的地下隧道或掩體以及…

LED之所以會被考慮用于農(nóng)業(yè)，主要是因世界人口增長和氣候變化導(dǎo)致的。在這幾十年間，越來越多的耕地消失，因此人們需要更創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)形式來替代這部分流失的生產(chǎn)力，因此“城市農(nóng)耕(Urban farming)”被正式提出。
“城市農(nóng)耕”主要指的是重新利用已廢置的地下隧道或掩體以及建筑物的屋頂和墻壁等場所進(jìn)行種植。然而，植物的生長需要陽光的參與，若沒有光，則不能將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以糖的形式儲存，再利用這些能量進(jìn)行生長。除此之外，一部分被吸收的光還可作為環(huán)境信號因子，參與調(diào)控植物一系列的生長發(fā)育行為，如種子的萌發(fā)、形態(tài)建成、開花和次生代謝產(chǎn)物的合成。
簡單來說，光在植物的生長中是必不可缺的，沒有光的話“城市農(nóng)耕”只能成為一個空想。為了補(bǔ)足這一關(guān)鍵要素，LED照明系統(tǒng)就被派上用場，用以替代光源，當(dāng)光照頻率控制得當(dāng)時，甚至可以優(yōu)化植物生長，從而產(chǎn)出更多植物、提高良率，并減少有害物質(zhì)。而且，這種方法還可以調(diào)整作物的顏色和味道。UV LED 還可以保護(hù)植物免受微生物、孢子和細(xì)菌的侵害。
溫度太高？氮化硼來幫忙
因為可以代替太陽光，因此LED植物燈被稱為室內(nèi)的“太陽”。不過這個太陽一方面表明了它的作用，另一方面似乎也暗示了它“很熱”。雖然LED燈比傳統(tǒng)的鹵素?zé)襞菪矢叩枚?，但理論上總的電光轉(zhuǎn)換效率只有54%，而且制造工藝中的任何疏漏、材料上的任何缺陷還會造成其能量轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步下降，因此在實際應(yīng)用中大量的電能會以熱能的形式釋放，導(dǎo)致LED燈成為貨真價實的“小太陽”——從長遠(yuǎn)來看，這會影響 LED燈的壽命。
LED芯片溫度超過 140°C時，會大大縮短其壽命
為了讓“LED太陽(LED suns)”正常發(fā)揮它的作用且盡可能延長其壽命，就需要配套有效的散熱管理。而在所有解決方法中，將具有散熱均勻、重量輕等特點(diǎn)的導(dǎo)熱塑料制備成LED的散熱部件，如燈座、冷卻散熱燈杯和外殼等，是目前最受推崇的方式之一。
由于絕大多數(shù)高分子材料本身屬于絕熱性材料，要得到優(yōu)良導(dǎo)熱性材料，一是制造具有高熱導(dǎo)率的聚合物材料（本征型導(dǎo)熱高分子）；二是通過共混方法對高分子進(jìn)行填充改性，形成復(fù)合材料，提高聚合物的導(dǎo)熱性能。相對而言后者更容易實現(xiàn)，因此是目前主流的做法。
既然選擇了制備復(fù)合材料來提高塑料的導(dǎo)熱性能，那填料的選擇就成為了關(guān)鍵。其中六方氮化硼（hBN）填料就非常適合用于導(dǎo)熱塑料，具有優(yōu)良的電絕緣性、極好的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的介電性能，如果保持材料特性，其散熱指數(shù)高達(dá)15 W/m?K。除了以上外，hBN對熱塑性塑料的加工還具有以下幾個優(yōu)勢：
①hBN光滑無摩擦，可大大降低了注塑成型和擠壓設(shè)備的磨損，有效提升設(shè)備的使用壽命；
②hBN呈白色，塑料復(fù)合材料外觀潔白干凈，可以提供高水平的光反射；
③hBN密度低，低密度有助于最大程度地降低組件重量，可實現(xiàn)制造輕量化的塑料化合物。
另外，hBN可以設(shè)計為輕松地重新定向到任何方向，從而可以控制熱量散發(fā)到垂直或者水平方向。

總結(jié)
農(nóng)業(yè)植物補(bǔ)光照明這一特殊應(yīng)用產(chǎn)業(yè)正方興未艾，結(jié)合上物聯(lián)網(wǎng)還可以增強(qiáng)LED照明系統(tǒng)的控制功能，使得農(nóng)作物的栽培可以不受到四季光照的限制與影響，降低病蟲害的威脅，所以蘊(yùn)藏的市場潛力相當(dāng)可觀，對于氮化硼而言稱得上是一個大好的發(fā)展機(jī)遇，相關(guān)從業(yè)者也可多多關(guān)注哦！

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