LED-kasvivalaisimien piirilevyt: Monikanavaiset spektrilevyt, ajurit ja lämpösuunnittelu

Kasvivalo on fotosynteesin väline. Kasvit eivät välitä lumeneista – ihmisen käyttämästä kirkkausmittarista – vaan ne reagoivat tietyn aallonpituuden fotoneihin, jotka lähetetään oikealla intensiteetillä oikeina tunteina. Tämä tekee puutarhavalaisimesta perustavanlaatuisesti erilaisen kuin mikään muu valaisin: se on suunniteltu spektrin ja fotonivuon kielellä, ja sen on tuotettava tehokasta optista tehoa pitkien päivittäisten valojaksojen aikana, usein kuumissa ja kosteissa kasvuympäristöissä.

Highleap Electronics on täyden palvelun metalliytimisten piirilevyjen valmistus- ja kokoonpanotehdas , ja kasvivalaisimien tarvitsemat monikanavaiset, suuren tehotiheyden moottorit ovat juuri sellaisia ​​vaativia metalliytimisiä ja ohjaustöitä, joihin linjamme on rakennettu. Me rakennamme spektrimoottorin, ajurin ja ohjauskortin ja kokoamme ne testatuksi valaisimeksi. Tämä opas kattaa spektri-, ohjaus- ja lämpötekniikan puutarhaviljelyn vaatimukset sekä tilaamisen. Laajempi kategoria löytyy täydellisen valaistuspiirilevyohjelmamme sivulta.

Nopea vastaus: Kasvivalo rakennetaan spektrin ja fotonivuon, ei kirkkauden, ympärille: se tarvitsee monikanavaisen valomoottorin, joka kuljettaa tiettyjä aallonpituuksia (sininen, punainen, kaukopunainen, valkoinen, joskus UV), kanavia virittävän ohjauskortin ja suurivirtaisen ajurin – kaikki tämä lämpöä kestävällä levyllä pitkiä fotojaksoja varten. Highleap Electronics valmistaa ja kokoaa monikanavaisia ​​täyden spektrin moduuleja, spektrin viritysohjausta ja sovitettuja ajureita kosteuskarkaistulla versiolla, vähimmäistilausmäärällä 1 ja 24 tunnin tarjouksella.

Miksi kasvivalojen suorituskyky on spektri- ja teho-ongelma

Kasvuvalon määrittelevät mittarit eivät ole samoja, jotka määrittelevät tavallisen valaisimen. Lumenien ja CRI:n sijaan puutarhanhoidossa käytetään fotosynteettistä fotonivuotta (PPF, valaisimen säteilemien fotonien kokonaismäärä kasvun kannalta merkityksellisellä kaistalla sekunnissa), fotosynteettistä fotonivuon tiheyttä (PPFD, kuinka monta näistä fotoneista todellisuudessa saavuttaa latvuksen, mitattuna µmol/m²/s – noin 200–400 taimille, jotka kasvavat 800–1 200:aan kukinnan huippuvaiheessa) ja tehokkuutta mikromooleina joulea kohden (kuinka tehokkaasti valaisin muuntaa sähkön käyttökelpoisiksi fotoneiksi; hyvät puutarhadiodit ovat noin 2.3–3.1 µmol/J). Kasvuvalo on hyvä, kun se tuottaa oikean spektrin oikealla PPFD:llä tehokkaasti, tunnista toiseen.

Tämä muuttaa piirilevyn rakenteen täysin. Moottorin on kestettävä kasvien käyttämät aallonpituudet, ohjauksen on asetettava niiden tasapaino, ajurin on tuotettava tehokasta tehoa ja lämpösuunnittelun on kestettävä 12–18 tunnin päivittäiset valojaksot suurella tehotiheydellä. Jokainen näistä on piirilevyn tasolla tehtävä päätös, minkä vuoksi kasvivalo on spektri- ja tehosuunnitteluongelma pikemminkin kuin valaistusongelma.

Monikanavaiset spektrivalomoottorit

Spektrimoottori on kasvivalon sydän ja ansaitsee tarkemman tarkastelun, koska aallonpituuksien valinta ja järjestely tekevät valaisimesta tehokkaan kasvinkasvatuksen.

Kasvien käyttämät aallonpituudet. Fotosynteesi ja kasvien kehitys reagoivat voimakkaimmin tiettyihin spektrin osiin, ja vakavasti otettavassa puutarhamoottorissa on useita LED-tyyppejä niiden kattamiseksi:

• Sininen (~450 nm) — edistää kompaktia ja vankkaa kasvillisuutta ja on välttämätön tasapainoiselle kasvuspektrille.
• Punainen (~660 nm) — fotosynteettisesti tehokkain vyöhyke ja kukinnan ja hedelmöityksen työjuhta.
• Kaukopunainen (~730 nm) — vaikuttaa kukintaan ja varren pidentymiseen Emersonin vaikutuksen ja fytokromivasteen kautta; yhä yleisempi kanava.
• Valkoinen (täyden spektrin) — täyttää vihreän ja laajan spektrin tasapainoisen kasvun takaamiseksi ja antaa viljelijöille mahdollisuuden nähdä sadon todellinen väri tarkastusta varten.
• UV (~385–400 nm) — käytetään varovasti sekundääristen aineenvaihduntatuotteiden ja tiiviyden vaikuttamiseksi, joskus keraaminen substraatti lyhyemmille aallonpituuksille.

Kanava-arkkitehtuuri. Todellinen suunnittelutyö piilee siinä, miten nämä aallonpituudet järjestetään ja kytketään. Tehokas moottori asettaa eri aallonpituudet itsenäisesti ohjattaville kanaville, jotka on järjestetty siten, että värit sekoittuvat yhtenäiseksi kentäksi katolle sen sijaan, että ne loisivat yksittäisiä värilaikkuja:

• Itsenäiset kanavat — ryhmittelemällä jokaisen aallonpituuden omalle piirilleen, jotta ohjauskortti voi säätää sen intensiteetin erikseen, mikä on viritettävän spektrin perusta; tiheä LED asettelu, kun mukana on useita päästölähteitä.
• Tasainen spatiaalinen sekoitus — lomittamalla aallonpituudet laudan poikki, jotta kuomu näkee sekoittuneen spektrin kaikkialla, ei punaista yhdessä ja sinistä toisessa kohdassa.
• Korkea pakkaustiheys — Kasvivalot pakkaavat paljon emitterejä saavuttaakseen kohde-PPFD:n, mikä nostaa sekä virtaa että lämpöä, jonka levyn on käsiteltävä.

Moottorin kanavien suunnittelu ja geometrian yhdistäminen ohjauskortin kanssa muuttaa värillisten LEDien kokoelman viritettäväksi, yhtenäiseksi puutarhaspektriksi – ja siksi tämä moottori on rakennettu eri tavalla kuin mikään valkovalokortti.

Spektrien viritys-, himmennys- ja ohjauskortit

Itsenäisesti kanavoitu moottori on hyödyllinen vain, jos jokin ohjaa kanavia, ja nykyaikainen puutarhanhoito haluaa yhä enemmän, että ohjaus on dynaamista. Ohjauskortti on se kohta, jossa kiinteän spektrin valaisimesta tulee tutkimus- tai tuotantoluokan viritettävä valaisin.

Mitä spektrin säätö tekee. Viljelijät muuttavat spektriä ja intensiteettiä eri viljelykasveille ja kasvuvaiheille – enemmän sinistä lehtikasvulle, enemmän punaista kukinnalle, kaukopunaisen tehostaminen tietyissä vaiheissa, himmeämpi intensiteetti taimille, porrastettu intensiteetti kypsälle latvustolle. Ohjauskortti mahdollistaa tämän:

• Kanavakohtainen himmennys — asettamalla kunkin aallonpituuskanavan intensiteetin erikseen, joten sekä spektri että PPFD ovat säädettävissä; tämä on hienosäätömme tyyppiä dynaaminen tehonsäätö laudat tarjoavat.
• Reseptit ja aikataulut — vaihekohtaisten valoreseptien soveltaminen satokierron aikana, mukaan lukien valoisan ajankohdan määrittäminen.
• Auringonnousun/laskun ramppaus — intensiteettiä nostetaan varovasti, jotta vältetään kasvien häiritseminen ja jäljitellään luonnonvaloa.
• Verkko-ohjaus — useiden kasvatushuoneen tai vertikaalitilan valaisimien koordinointi yhdestä ohjaimesta, joka liittyy meidän älykäs virranhallinta malleja.

Tehokkuutta ohjauksen kautta. Hyvä ohjaus palvelee myös tehokkuutta, jolla on valtava merkitys, kun valaisimet toimivat 12–18 tuntia päivässä suurella teholla – energia on yksi sisäkasvatuksen suurimmista käyttökustannuksista. Kunkin kanavan ohjaaminen tehokkaalla toimintapisteellään, himmennys, kun täyttä tehoa ei tarvita, ja hukkatehon välttäminen parantavat kaikki mikromoolia joulea kohden -hyötysuhdetta, joka määrittää valaisimen käyttökustannukset.

Koska ohjauskortti ja monikanavainen äänilähde ovat yhden viritettävän järjestelmän kaksi puoliskoa – äänilähteen kanavat ja niitä ohjaava logiikka – niiden yhteinen suunnittelu ja rakentaminen saa spektrinsäädön toimimaan koko asennuksessa sen sijaan, että se olisi ominaisuus, joka näyttää hyvältä datalehdessä, mutta sekoittuu epätasaisesti tai vaihtelee valaisimien välillä.

Kasvivalaisimen sisällä olevat levyt

Puutarhakaluste on monilevyinen järjestelmä, ja me rakennamme koko sarjan:

• Monikanavainen spektrimoottori - metalli-ydin aallonpituuskanavia kuljettava piirilevy.
• Suurvirta-ajuri - a kuljettaja tuottaen tehokkaasti huomattavan tehon, jonka tiheä puutarhaviljelyryhmä vetää.
• Spektriohjauskortti — kanavakohtaisen intensiteetin, reseptien ja aikataulujen asettaminen.
• Tehon muuntaminen / jakelu — suuremmille kalusteille ja monipalkkijärjestelmille, DC-DC muunnos ja jakelu moottorin tankoihin.

Näiden yhdistäminen pitää spektrin, ohjauksen ja tehokkaan tehonjakelun yhtenäisenä valaisimena.

Lämpösuunnittelu suuritehoiseen puutarhaviljelyyn

Kasvivalot kuluttavat paljon tehoa pitkiä aikoja, joten lämpösuunnittelu on kriittistä – ja sillä on puutarhanhoitoon liittyvä puolensa. Lämpö lyhentää LEDien käyttöikää ja siirtää spektriä, mikä molemmat vahingoittavat valaisinta, josta viljelijät ovat riippuvaisia ​​tasaisen sadon saamiseksi. Siksi moottori tarvitsee vahvan lämpöreitin : korkeajohtavuuden omaavan alumiini- tai kupariytimen, raskaan kuparin suurta virtaa varten ja rakenteen, joka pitää liitoskohdan lämpötilan alhaalla 18 tunnin valojakson ajan. Ongelmana on, että valaisimia on usein jäähdytettävä passiivisesti (tuulettimet vikaantuvat ja lisäävät huoltoa kosteassa kasvatushuoneessa), mikä lisää entisestään lämpökuormaa piirilevylle ja jäähdytyselementille. Suunnittelemme moottorin luovuttamaan lämpöään luotettavasti pitkien päivittäisten käyttöaikojen aikana, koska spektrin vakaus satosyklin aikana riippuu siitä.

Kosteus, korroosio ja kasvihuoneen kovettuminen

Kasvuympäristöt ovat märkiä. Kasvihuoneissa ja sisätiloissa on korkea ilmankosteus, niitä ruiskutetaan kastelun aikana ja joskus käytetään syövyttäviä ravinnesumuja – olosuhteet, jotka tuhoavat suojaamattoman elektroniikan. Siksi puutarhalevyt saavat todellisen ympäristökestävyyden: mukautuvan pinnoitteen ja tiivistyksen kosteutta ja kondensaatiota vastaan, tiivistetyn tai vedenpitävän rakenteen ruiskutteille ja huuhtelulle altistuville kalusteille sekä korroosionkestävät pinnoitteet kasvatushuoneen ravinnepitoiselle ilmalle. Suojaustaso sovitetaan DFM-tarkistuksen aikana siihen, sijaitseeko kalusto valvotussa sisätilassa, kosteassa kasvihuoneessa vai ruiskutteelle altistuvassa pystysuorassa telineessä.

Levyformaatit: palkit, levyt ja moduulit

Kasvivaloja on saatavilla useissa fyysisissä muodoissa, ja me rakennamme levyt jokaiseen niistä:

• Valopalkit — pitkät lineaarimoottorit, jotka on sijoitettu telineeseen tasaisen latvuston peittämiseksi, mikä on kaupallisen ja vertikaalisen viljelyn hallitseva muoto.
• Kvanttilevytyyliset paneelit — leveät levyt, jotka levittävät useita keskitehoisia LEDejä tasaisen ja tehokkaan peiton takaamiseksi.
• COB-moduulit — keskitetyt suurteholähteet valaisimille, jotka tarvitsevat intensiteettiä ja läpitunkevuutta.
• Mukautetut muodot — moottorit, jotka on mitoitettu tiettyyn kiinnikkeeseen, telineeseen tai kasvatusjärjestelmään.

Muoto, kanavien järjestely ja lämpösuunnittelu sovitetaan satoon, asennuskorkeuteen ja kohde-PPFD:hen.

Kasvavalojen piirilevyjen ominaisuudet yhdellä silmäyksellä

Taulukossa on yhteenveto siitä, mitä tuomme puutarhavalaistustauluihin:

Spektri, ohjaus, formaatti ja suojaus sovitetaan satoosi, kasvuympäristöösi ja PPFD-kohteeseesi maksuttoman DFM-tarkistuksen aikana.

Miksi yksi tehdas spektrille, ohjaukselle ja teholle

Kasvivalo toimii, kun spektri, ohjaus ja tehokas suurteho ovat kaikki samassa linjassa – valomoottorin kanavat vastaavat ohjaimen logiikkaa ja ajuri syöttää niitä tehokkaasti ja viileästi. Jos valonjako jakautuu eri toimittajien välillä, spektri sekoittuu epätasaisesti, kanavat siirtyvät valaisimien välillä tai käyttökustannuksia määräävä tehokkuus laskee. Valaisimelle, johon viljelijä panostaa sadon, tämä on todellinen riski.

Highleap Electronics valmistaa monikanavaisen moottorin, spektrisäätimen ja suurvirta-ajurin yhdessä lämpö- ja kosteuskarkaisuun tarkoitettujen puutarhajärjestelmien kanssa vähimmäistilausmäärällä 1, jotta voit validoida spektrin ja PPFD:n ennen volyymituotantoa. Lähetä kohdespektrisi, PPFD:si ja kasvatusympäristösi piirilevykokoonpanotiimillemme saadaksesi 24 tunnin tarjouksen.

Tilaaminen — tiedostot, määrämäärät ja toimitusaika

Kasvavalojen tilaaminen Highleap Electronicsilta alkaa kohdespektristä, PPFD:stä, valaisinmuodosta ja kasvuympäristöstä. Jokainen tarjous sisältää ilmaisen Design for Manufacturability (DFM) -tarkastuksen, ja vähimmäistilauksemme on yksi yksikkö ilman prototyyppilisämaksua.

Mitä tiedostoja lähetetään

• Vain piirilevyjen valmistus — Gerber RS-274X -tiedostot (kaikki kupari-, juotosmaski- ja silkkipainokerrokset), Excellon-poraustiedosto, mekaanisen kerroksen piirilevyn ääriviivat ja valmistusohjeet, jotka koskevat alustaa, eristettä, kuparin painoa, pinnanlaatua ja juotosmaskin väriä.
• PCB-kokoonpano (PCBA) — edellä mainittu sekä osaluettelo valmistajien osanumeroineen ja määrineen sekä Pick-and-Place (Centroid) -tiedosto SMT-komponenteille.
• Avaimet käteen -elektroniikka — yllä olevat sekä jäähdytysrivan tai kotelon mekaaniset tiedostot (STEP/DXF), optiikan tai linssin tiedot, ajurin tai ohjauksen tekniset tiedot, laiteohjelmisto (jos sovellettavissa) sekä mahdolliset brändäys- tai pakkauskuvat. Jos tiedostoja puuttuu, lähetä ne, niin suunnittelutiimimme tunnistaa puutteet DFM-tarkistuksen aikana.

Määrä ja hinnoittelu

• Minimitilausmäärä on 1 yksikkö sekä valmistukseen että kokoonpanoon ilman prototyyppimaksua.
• Määrähinta vaihtelee 10, 50, 100, 500 ja yli 1 000 yksikön välillä.
• Säilytämme tiedostosi, joten toistuvien tilausten yhteydessä suunnittelukustannusten uudelleenarviointia ei tarvita.

Läpimenoajat

• PCB:n valmistus — Vakiotoimitus 5–7 arkipäivää; pikatoimitus 24–48 tuntia kapasiteetin vahvistuksen mukaan.
• PCB-kokoonpano (PCBA) — 7–12 arkipäivää komponenttien hankinta mukaan lukien; 5 päivää pikatoimituksena varastossa olevalle osaluettelolle.
• Avaimet käteen -moduulit — tyypillisesti 12–18 arkipäivää materiaalista, suojauksesta ja määrästä riippuen.
• Kaikki toimitusajat vahvistetaan tarjouksessasi ja alkavat tilausvahvistuksesta ja tiedoston hyväksymisestä.

Sertifioinnit ja standardit: ISO 9001 -laadunhallinta, IPC-luokkien 2 ja 3 työn laatu, AOI- ja toiminnallinen testaus jokaisella piirilevyllä, röntgen-, ICT- ja sisäänajotestaus saatavilla. Toimitamme yli 40 maahan täydellä seurannalla ja tarjoamme vaatimustenmukaisuusdokumentaation pyynnöstä. LED-kasvivalaisimien piirilevyjen osalta lähetä Gerber-tiedostot, osaluettelo, spektrikanavan vaatimukset, lämpötilatavoitteet ja tavoitemäärät verkkosivuston tarjouslomakkeen kautta, jotta Highleap Electronics voi tarkastella valaisinmoottoria, ajuria ja kokoonpanosuunnitelmaa yhdessä.

Kasvivalojen LED-piirilevy – Usein kysytyt kysymykset

Mitä aallonpituuksia kasvivalomoottoriin voi laittaa?

Koko puutarhaviljelyalue itsenäisesti ohjattavilla kanavilla: sininen (~450 nm) vegetatiiviselle kasvulle, punainen (~660 nm) fotosynteettisenä työjuhtana kukinnalle, kaukopunainen (~730 nm) Emerson-ilmiölle ja varren vasteelle, valkoinen/täyden spektrin valo tasapainotukselle ja sadon tarkastelulle sekä UV (~385–400 nm) haluttaessa, joskus keraamiselle alustalle. Järjestämme aallonpituudet tiheälle asetelmalle , joka sekoittaa ne tasaisesti latvuston poikki ja antaa ohjauspaneelin säätää jokaisen kanavan erikseen.

Voitko rakentaa viritettävän spektrin valaisimia, ei vain kiinteästi asennettuja täyden spektrin valaisimia?

Kyllä. Asetamme jokaisen aallonpituuden omalle kanavalleen ja rakennamme ohjauskortin, joka asettaa kanavakohtaisen intensiteetin, jotta viljelijät voivat muuttaa spektriä ja PPFD:tä sadon ja kasvuvaiheen mukaan, käyttää vaihekohtaisia ​​valoreseptejä ja fotoperiodiaikatauluja sekä säätää intensiteettiä auringonnousun tapaan. Dynaamiset tehonsäätökorttimme tarjoavat tämänkaltaisen kanavakohtaisen säädön , ja suunnittelemme moottorikanavat ja ohjauslogiikan yhdessä, jotta säätö sekoittuu tasaisesti koko asennukseen.

Miten käsittelet 18 tuntia päivässä toimivan tehokkaan kasvivalon aiheuttaman lämmön?

Vahvalla lämpöpolulla – erittäin hyvin johtava alumiini- tai kupariydin, raskas kupari suurta virtaa varten ja rakenne, joka pitää liitoskohdan lämpötilan alhaalla pitkän valojakson ajan, usein passiivisesti, koska tuulettimet vikaantuvat ja lisäävät huoltotarvetta kosteissa kasvatushuoneissa. Tällä on merkitystä, koska lämpö muuttaa spektriä ja lyhentää LEDien käyttöikää, ja viljelijät ovat riippuvaisia ​​spektrin vakaudesta koko satosyklin ajan.

Kestävätkö levyt kostean kasvihuoneen tai ruiskutetulle pinnalle altistetun pystyviljelyn?

Kyllä. Lisäämme kosteutta ja kondensaatiota kestävän pinnoitteen , suljetun tai vedenpitävän rakenteen kastelusuihkuille ja huuhtelulle altistuville valaisimille sekä korroosionkestävät pinnoitteet ravinnepitoiselle kasvuhuoneilmalle. DFM-tarkastuksen aikana sovitamme suojaustason siihen, sijaitseeko valaisin kontrolloidussa sisätilassa, kosteassa kasvihuoneessa vai suihkulle alttiina olevassa telineessä.

Rakennatteko valopalkkeja ja kvanttilevypaneeleja vai vain yhtä formaattia?

Rakennamme kaikkia yleisimpiä puutarhaviljelymuotoja: pitkiä valopalkkeja tasaisen latvuston peittämiseksi (hallitseva kaupallinen ja vertikaalinen viljelymuoto), leveitä kvanttilevytyyppisiä paneeleita, joissa on useita keskitehoisia LEDejä, keskitettyjä COB-moduuleja intensiteetin ja läpäisyn parantamiseksi sekä räätälöityjä moottorimuotoja, jotka on mitoitettu tiettyyn valaisimeen tai kasvatustelineeseen. Muoto, kanavien järjestely ja lämpösuunnittelu sovitetaan satoosi, asennuskorkeuteen ja tavoiteltuun PPFD:hen.