【導讀】茫茫大海上，集魚(yú)燈是漁民們吸引魚(yú)群、圍網(wǎng)捕撈的重要工具。當LED燈因節能環(huán)保走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的日常生活時(shí)，由于超大功率LED芯片低成本散熱問(wèn)題無(wú)法有效解決，在海上漁業(yè)捕撈中用LED燈替代傳統金鹵燈卻并不容易。
傳統金鹵燈功率高、能耗大，加上漁船海上電能全部依賴(lài)船載柴油機發(fā)電提供，嚴重制約了漁船的出海時(shí)間及捕魚(yú)量。
隨著(zhù)一款新型集魚(yú)燈的面世，這種困局有望得以破解。近日，山東省科學(xué)院能源研究所與山東仁博能源科技有限公司合作實(shí)施的大功率LED集魚(yú)燈示范工程在榮成市石島新港碼頭成功啟動(dòng)。
據悉，在該示范工程中，由能源研究所自主研發(fā)的104套單體功率達1200W的大功率LED集魚(yú)燈，裝載于一艘長(cháng)56米、寬11米的標準魷魚(yú)釣船上，該漁船目前已遠赴南太平洋開(kāi)展捕撈作業(yè)，為期兩年的示范工程由此拉開(kāi)序幕，并因其節能性和集魚(yú)效果優(yōu)越而被業(yè)界看好。
散熱問(wèn)題困擾漁民
對漁民而言，集魚(yú)燈的能耗支出是一筆很大的開(kāi)支。“一條標準的魷魚(yú)釣船，大約需要3000瓦的傳統金鹵燈300盞，按照每晚工作10小時(shí)計算，要耗電9000度。”山東省科學(xué)院能源研究所研究員、大功率LED集魚(yú)燈示范工程項目負責人劉志剛給算了一筆賬。
漁船海上電能全部依賴(lài)船載柴油機發(fā)電提供，每度電的發(fā)電成本在2.5－3.5元左右。算下來(lái)，傳統金鹵燈的花費在捕魚(yú)中所占成本很高。
其實(shí)，漁民何嘗不想使用低能耗又環(huán)保的LED燈來(lái)捕魚(yú)呢？問(wèn)題是，超大功率LED燈的散熱問(wèn)題是困擾業(yè)界很久的難題。LED燈中光電轉化率只有15％－36％，近70％的電能轉化為熱能，這導致LED燈溫高居不下。
“LED燈中心溫度不能超過(guò)90℃，如果超過(guò)這個(gè)溫度，會(huì )加快光衰，升高電子元件溫度，降低LED燈的使用壽命。要解決這一問(wèn)題就必須采取非常規手段有效散熱。”劉志剛解釋說(shuō)。
數據顯示，LED器件溫度每上升2℃，其使用壽命便會(huì )下降10％。因此，高溫對LED燈的質(zhì)量負面影響很大。
當我們走在馬路上，常常會(huì )發(fā)現這樣的現象：經(jīng)過(guò)了一個(gè)夏天，剛安裝不長(cháng)時(shí)間的LED路燈變黯淡了，甚至有些燈安裝不長(cháng)時(shí)間就壞了。如果大功率LED燈不有效解決散熱問(wèn)題，就很難持久。
正是因為技術(shù)不夠成熟，漁民在一次又一次對大功率LED燈的嘗試中，漸漸失去了信心，抵觸情緒油然而起。
LED集魚(yú)燈表現不俗
顯然，要使LED燈廣泛應用于漁船捕撈，首先要解決的便是超大功率LED芯片低成本散熱問(wèn)題。
2017年9月，一條長(cháng)24米、寬8米的小型燈光捕魚(yú)船，在山東半島距離石島50海里的黃海海域出航了。在這艘捕魚(yú)船上，一個(gè)傳統集魚(yú)金鹵燈與超大功率LED集魚(yú)燈之間的性能對比實(shí)驗展開(kāi)。其中的超大功率LED集魚(yú)燈便是以劉志剛為帶頭人的山東省科學(xué)院能源研究所微傳熱團隊研發(fā)出來(lái)的成果，這個(gè)作品經(jīng)歷了5年攻關(guān)。
“散熱采用無(wú)動(dòng)力冷卻方式和無(wú)腐蝕、無(wú)污染的冷卻介質(zhì)，散熱能力達到100W／cm2，經(jīng)過(guò)嚴格測試，在95°C工作環(huán)境下，亦可保證芯片的長(cháng)期工作。”劉志剛說(shuō)。
這款LED集魚(yú)燈看似其貌不揚，卻在行業(yè)內首次實(shí)現了對單體1000W以上LED的有效散熱，同時(shí)解決了傳統水循環(huán)制冷串聯(lián)單點(diǎn)故障及制冷效率低的問(wèn)題，使超大功率LED照明設備應用于實(shí)際成為可能。
對比實(shí)驗也讓漁民看到了其優(yōu)越的性能，節能、誘魚(yú)、響應速度及穩定性等方面均表現不俗。“在能耗方面，相同的電壓和頻率下，金鹵燈電流為240A，我們研發(fā)的LED燈電流僅為80A，電能消耗為金鹵燈的1／3。這意味著(zhù)，一條標準的魷魚(yú)釣船，按照一年工作300天計算，至少可以節省電費400萬(wàn)－500萬(wàn)元。”劉志剛說(shuō)。
集魚(yú)效果和響應速度方面展示威力
9月20日使用金鹵燈作業(yè)第一網(wǎng)捕魚(yú)36箱，經(jīng)濟價(jià)值2223元；9月21日在相同海域使用能源所研發(fā)的LED作業(yè)第一網(wǎng)捕魚(yú)40箱，捕魚(yú)品種眾多，直接經(jīng)濟價(jià)值達11285元；第二網(wǎng)使用金鹵燈作業(yè)捕魚(yú)38箱，經(jīng)濟價(jià)值6650元。
為了提高穩定性，劉志剛和他的團隊還開(kāi)發(fā)了低諧波、無(wú)頻閃的超大功率LED電源，采用了獨特的電源管理方案，應用主動(dòng)式PFC技術(shù)，使電源功率因數＞0.99，電流諧波控制在3％以下，為L(cháng)ED提供穩定可靠的輸出。
據了解，大功率LED集魚(yú)燈示范工程已引來(lái)了戰略投資者首輪5000萬(wàn)元融資。
對于漁民最關(guān)心的成本問(wèn)題，此款LED集魚(yú)燈也已經(jīng)過(guò)了研究團隊的多番測算，最終實(shí)現了和傳統金鹵燈價(jià)格相當。
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