2018/01/09
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LED集鱼灯“照亮”海上捕捞
茫茫大海上，集鱼灯是渔民们吸引鱼群、围网捕捞的重要工具。当LED灯因节能环保走进千家万户的日常生活时，由于超大功率LED芯片低成本散热问题无法有效解决，在海上渔业捕捞中用LED灯替代传统金卤灯却并不容易。
传统金卤灯功率高、能耗大，加上渔船海上电能全部依赖船载柴油机发电提供，严重制约了渔船的出海时间及捕鱼量。
随着一款新型集鱼灯的面世，这种困局有望得以破解。近日，山东省科学院能源研究所与山东仁博能源科技有限公司合作实施的大功率LED集鱼灯示范工程在荣成市石岛新港码头成功启动。
据悉，在该示范工程中，由能源研究所自主研发的104套单体功率达1200W的大功率LED集鱼灯，装载于一艘长56米、宽11米的标准鱿鱼钓船上，该渔船目前已远赴南太平洋（601099，股吧）开展捕捞作业，为期两年的示范工程由此拉开序幕，并因其节能性和集鱼效果优越而被业界看好。
散热问题困扰渔民
对渔民而言，集鱼灯的能耗支出是一笔很大的开支。“一条标准的鱿鱼钓船，大约需要3000瓦的传统金卤灯300盏，按照每晚工作10小时计算，要耗电9000度。”山东省科学院能源研究所研究员、大功率LED集鱼灯示范工程 项目负责人刘志刚给经济导报记者算了一笔账。
渔船海上电能全部依赖船载柴油机发电提供，每度电的发电成本在2．5－3．5元左右。算下来，传统金卤灯的花费在捕鱼中所占成本很高。
其实，渔民何尝不想使用低能耗又环保的LED灯来捕鱼呢？问题是，超大功率LED灯的散热问题是困扰业界很久的难题。LED灯中光电转化率只有15％－36％，近70％的电能转化为热能，这导致LED灯温高居不下。
“LED灯中心温度不能超过90℃，如果超过这个温度，会加快光衰，升高电子元件温度，降低LED灯的使用寿命。要解决这一问题就必须采取非常规手段有效散热。”刘志刚解释说。
数据显示，LED器件温度每上升2℃，其使用寿命便会下降10％。因此，高温对LED灯的质量负面影响很大。
当我们走在马路上，常常会发现这样的现象：经过了一个夏天，刚安装不长时间的LED路灯变黯淡了，甚至有些灯安装不长时间就坏了。如果大功率LED灯不有效解决散热问题，就很难持久。
正是因为技术不够成熟，渔民在一次又一次对大功率LED灯的尝试中，渐渐失去了信心，抵触情绪油然而起。
LED集鱼灯表现不俗
显然，要使LED灯广泛应用于渔船捕捞，首先要解决的便是超大功率LED芯片低成本散热问题。
2017年9月，一条长24米、宽8米的小型灯光捕鱼船，在山东半岛距离石岛50海里的黄海海域出航了。在这艘捕鱼船上，一个传统集鱼金卤灯与超大功率LED集鱼灯之间的性能对比实验展开。其中的超大功率LED集鱼灯便是以 刘志刚为带头人的山东省科学院能源研究所微传热团队研发出来的成果，这个作品经历了5年攻关。
“散热采用无动力冷却方式和无腐蚀、无污染的冷却介质，散热能力达到100W／cm2，经过严格测试，在95°C工作环境下，亦可保证芯片的长期工作。”刘志刚说。
这款LED集鱼灯看似其貌不扬，却在行业内首次实现了对单体1000W以上LED的有效散热，同时解决了传统水循环制冷串联单点故障及制冷效率低的问题，使超大功率LED照明设备应用于实际成为可能。
对比实验也让渔民看到了其优越的性能，节能、诱鱼、响应速度及稳定性等方面均表现不俗。“在能耗方面，相同的电压和频率下，金卤灯电流为240A，我们研发的LED灯电流仅为80A，电能消耗为金卤灯的1／3。这意味着，一条标准的鱿鱼钓船，按照一年工作300天计算，至少可以节省电费400万－500万元。”刘志刚说。
集鱼效果和响应速度方面也显示出了威力。
9月20日使用金卤灯作业第一网捕鱼36箱，经济价值2223元；9月21日在相同海域使用能源所研发的LED作业第一网捕鱼40箱，捕鱼品种众多，直接经济价值达11285元；第二网使用金卤灯作业捕鱼38箱，经济价值6650元。
为了提高稳定性，刘志刚和他的团队还开发了低谐波、无频闪的超大功率LED电源，采用了独特的电源管理方案，应用主动式PFC技术，使电源功率因数＞0．99，电流谐波控制在3％以下，为LED提供稳定可靠的输出。
据经济导报记者了解，大功率LED集鱼灯示范工程已引来了战略投资者首轮5000万元融资。
对于渔民最关心的成本问题，此款LED集鱼灯也已经过了研究团队的多番测算，最终实现了和传统金卤灯价格相当。
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