LED集鱼灯“照亮”海上捕捞

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◆经济导报记者王伟在济南报道

在茫茫大海中，渔灯是渔民用围网捕鱼的重要工具。当led灯因节能环保而进入千家万户的日常生活时，由于无法有效解决超大功率led芯片的低成本散热问题，在近海捕鱼中用led灯代替传统的金属卤化物灯并不容易。

传统的金属卤化物灯具有高功率和高能耗。此外，渔船的近海电能完全依赖于船上柴油发动机的发电，这严重限制了渔船的捕鱼时间和捕鱼量。

随着一种新的鱼灯的出现，这个难题有望得到解决。近日，由山东省科学院能源研究所和山东仁波能源科技有限公司实施的大功率led鱼灯示范工程在荣成市石岛新港码头成功启动。

据介绍，在示范工程中，由能源研究所自主研发的104套单电源高达1200瓦的大功率led渔灯被装载在一艘长56米、宽11米的标准鱿鱼渔船上。渔船已前往南太平洋(601099，捕鱼单位)进行捕鱼作业，从而启动了为期两年的示范项目，该项目因其节能和出色的集鱼效果而受到业界的青睐。

散热问题困扰着渔民

对于渔民来说，捕鱼灯的能源消耗是一笔很大的开支。“一艘标准的鱿鱼渔船需要大约300瓦的传统金属卤化物灯。根据每晚工作10小时的计算，它消耗9000度。”山东科学院能源研究所研究员、大功率led鱼灯示范项目的项目负责人刘志刚(音译)为《经济导报》记者算了一笔账。

渔船的海上电能依赖于船上柴油发动机的发电，每千瓦时的发电成本约为2.5-3.5元。据计算，传统金属卤化物灯在捕鱼中的成本非常高。

事实上，为什么渔民不想用低能耗和环保的led灯来捕鱼呢？问题在于，超高功率led灯的散热是该行业长期存在的问题。led灯的光电转换率只有15%-36%，将近70%的电能转化为热能，导致led灯的温度很高。

“发光二极管灯的中心温度不能超过90℃。如果超过这个温度，就会加速光的衰减，增加电子元件的温度，降低led灯的使用寿命。要解决这个问题，必须采取非常规手段来有效散热。”刘志刚解释道。

数据显示，当温度升高2℃时，led器件的使用寿命将降低10%。因此，高温对led灯的质量有很大的负面影响。

当我们走在路上的时候，我们经常会发现这样一个现象:一个夏天过后，刚刚安装了一段时间的led路灯变得暗淡，甚至有些灯在安装了一段时间后就坏了。如果大功率led灯不能有效解决散热问题，它将很难持久。

正是因为技术不够成熟，渔民们逐渐失去了一次又一次尝试大功率led灯的信心，于是他们的抵触情绪油然而生。

Led鱼灯性能良好

显然，要使led灯在渔船上广泛使用，首先要解决的是超大功率led芯片的低成本散热问题。

2017年9月，一艘长24米、宽8米的小型轻型渔船在距离山东半岛石岛50海里的黄海启航。在该渔船上，对传统集鱼金属卤化物灯和超高功率led集鱼灯进行了性能对比实验。其中，超大功率led鱼灯是由刘志刚领导的中科院能源所微传热团队研制的。这项工作经过了五年的攻关。

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100瓦/平方厘米。经过严格的测试，它还可以保证芯片在95℃的工作环境下长期工作，”刘志刚说。

led集鱼灯看起来没有吸引力，但它是行业内第一次实现1000瓦以上单个led的有效散热。同时，解决了传统水循环制冷系列中单点故障和制冷效率低的问题，使超大功率led照明设备在实际中的应用成为可能。

对比实验也显示了其优越的性能，在节能、诱鱼、响应速度和稳定性方面表现良好。“在能耗方面，在相同的电压和频率下，金卤灯的电流为240a，我们研制的led灯的电流仅为80a，功耗是金卤灯的1/3。”这意味着一艘标准的鱿鱼钓船一年工作300天，至少可以节省400万到500万元的电费。”刘志刚说。

集鱼效果和反应速度也显示出威力。

9月20日，第一网用金卤灯捕获36箱鱼，经济价值2223元；9月21日，在同一个海域，用能量开发的第一个渔网，捕捞了40箱led作业，捕捞品种多，直接经济价值11285元；第二张网用金卤灯捕鱼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，并应用了有源pfc技术，使电源的功率因数> 0.99，电流谐波控制在3%以下，为led提供了稳定可靠的输出。

据《经济先驱报》记者报道，大功率led鱼灯示范项目已吸引战略投资者第一轮融资5000万元。

对于渔民最关心的成本问题，这种led鱼灯已经被研究小组多次估算，最终达到了与传统金属卤化物灯相当的价格。