Как да изберем и проектираме LED лампи за отглеждане?

Като важен отрасъл на съвременното селско стопанство концепцията за фабрики за растения стана много популярна. В околната среда за засаждане на закрито осветлението на растенията е основен източник на енергия за фотосинтезата.LED Grow светлина има огромни предимства, които традиционните допълнителни светлини нямат, и със сигурност ще стане първият избор за основни или допълнителни светлини в големи търговски приложения като вертикални ферми и оранжерии.

Растенията са едни от най-сложните форми на живот на тази планета. Засаждането на растения е просто, но трудно и сложно. В допълнение към осветлението за отглеждане, много променливи влияят една на друга, балансирането на тези променливи е превъзходно изкуство, което производителите трябва да разберат и овладеят. Но по отношение на осветлението на растенията все още има много фактори, които трябва да бъдат внимателно обмислени.

Първо, нека разберем спектъра на слънцето и поглъщането на спектъра от растенията. Както може да се види от фигурата по-долу, слънчевият спектър е непрекъснат спектър, в който синият и зеленият спектър са по-силни от червения спектър, а спектърът на видимата светлина варира от 380 до 780 nm. Има няколко ключови фактора на абсорбция при растежа на растенията и спектрите на абсорбция на светлина на няколко ключови ауксини, които влияят върху растежа на растенията, са значително различни. Следователно приложението наLED светлина за отглежданене е прост въпрос, но много целенасочен. Тук е необходимо да се въведат понятията за двата най-важни фотосинтетични растежни елемента на растенията.

Фотосинтезата на растенията разчита на хлорофила в хлоропласта на листата, който е един от най-важните пигменти, свързани с фотосинтезата. Съществува във всички организми, които могат да създават фотосинтеза, включително зелени растения и прокариотни растения. Синьо-зелени водорасли (цианобактерии) и еукариотни водорасли. Хлорофилът абсорбира енергията на светлината и синтезира въглероден диоксид и вода във въглеводороди.

Хлорофил а е синьо-зелен и абсорбира главно червената светлина; хлорофил b е жълто-зелен и абсорбира предимно синьо-виолетова светлина. Главно за разграничаване на сенчести растения от слънчеви. Съотношението на хлорофил b към хлорофил a в сенчестите растения е малко, така че сенчестите растения могат да използват силно синята светлина и да се адаптират към отглеждане на сянка. Има две силни абсорбции на хлорофил а и хлорофил b: червената област с дължина на вълната от 630~680 nm и синьо-виолетовата област с дължина на вълната 400~460 nm.

Каротеноиди (каротеноиди) е общ термин за клас важни природни пигменти, които обикновено се срещат в жълти, оранжево-червени или червени пигменти при животни, висши растения, гъби и водорасли. Досега са открити повече от 600 естествени каротеноиди. Каротеноидите, произведени в растителните клетки, не само абсорбират и пренасят енергия, за да помогнат на фотосинтезата, но също така имат функцията да предпазват клетките от унищожаване от възбудени кислородни молекули с едноелектронна връзка. Светлинната абсорбция на каротеноидите обхваща диапазона от 303~505 nm. Той осигурява цвета на храната и влияе върху приема на храна от човешкото тяло; при водорасли, растения и микроорганизми цветът му не може да бъде представен, тъй като е покрит с хлорофил.

В процеса на проектиране и подбор наLED светлини за отглеждане, има няколко недоразумения, които трябва да се избягват, главно в следните аспекти.

1. Съотношението на червената към синята дължина на вълната на светлинната вълна

Тъй като двата основни абсорбционни региона за фотосинтеза на две растения, спектърът, излъчван отLED светлина за отглежданетрябва да бъде предимно червена светлина и синя светлина. Но не може просто да се измери чрез съотношението между червено и синьо. Например съотношението на червеното към синьото е 4:1, 6:1, 9:1 и т.н.

Има много различни видове растения с различни навици и различните етапи на растеж също имат различни нужди от фокусиране на светлината. Спектърът, необходим за растежа на растението, трябва да бъде непрекъснат спектър с определена ширина на разпределение. Очевидно е неподходящо да се използва източник на светлина, направен от два чипа със специфична дължина на вълната - червен и син с много тесен спектър. При експерименти беше установено, че растенията обикновено са жълтеникави, стъблата на листата са много светли, а стъблата на листата са много тънки. Има голям брой изследвания върху реакцията на растенията към различни спектри в чужди страни, като ефекта на инфрачервената част върху фотопериода, ефекта на жълто-зелената част върху ефекта на засенчване и ефекта на виолетова част върху устойчивостта на вредители и болести, хранителни вещества и т.н.

При практически приложения разсадът често се изгаря или изсъхва. Следователно дизайнът на този параметър трябва да бъде проектиран в съответствие с видовете растения, средата на растеж и условията.

2. Обикновена бяла светлина и пълен спектър

Светлинният ефект, „виждан“ от растенията, е различен от човешкото око. Нашите често използвани лампи с бяла светлина не са в състояние да заменят слънчевата светлина, като тръбите с бяла светлина с три първични светлини, широко използвани в Япония и т.н. Използването на тези спектри има известен ефект върху растежа на растенията, но ефектът не е толкова добър, колкото източникът на светлина, направен от светодиоди. .

За флуоресцентни тръби с три основни цвята, използвани обикновено през предходните години, въпреки че бялото е синтезирано, червеният, зеленият и синият спектър са разделени и ширината на спектъра е много тясна, а непрекъснатата част от спектъра е относително слаба. В същото време мощността все още е сравнително голяма в сравнение със светодиодите, 1,5 до 3 пъти консумацията на енергия. Пълният спектър от светодиоди, проектиран специално за осветление при отглеждане на растения, оптимизира спектъра. Въпреки че визуалният ефект все още е бял, той съдържа важни светлинни части, необходими за фотосинтезата на растенията.

3. Параметър на интензитета на осветяване PPFD

Плътността на фотосинтезния поток (PPFD) е важен параметър за измерване на интензитета на светлината в растенията. Тя може да бъде изразена или чрез светлинни кванти, или чрез лъчиста енергия. Отнася се за ефективната плътност на лъчистия поток на светлината при фотосинтезата, която представлява общия брой светлинни кванти, падащи върху стъблата на листата на растението в диапазона на дължина на вълната от 400 до 700 nm за единица време и единица площ. Единицата еμE·m-2·s-1 (μмол·m-2·s-1). Фотосинтетично активната радиация (PAR) се отнася до общата слънчева радиация с дължина на вълната в диапазона от 400 до 700 nm.

Точката на насищане на растенията за компенсация на светлината, наричана още точка на компенсация на светлината, означава, че PPFD трябва да е по-висока от тази точка, нейната фотосинтеза може да бъде по-голяма от дишането и растежът на растенията е по-голям от консумацията, преди растенията да могат да растат. Различните растения имат различни точки на компенсация на светлината и не може просто да се разглежда като достигане на определен индекс, като например PPFD, по-голям от 200μмол·m-2·s-1.

Интензитетът на светлината, отразен от измервателя на осветеност, използван в миналото, е яркостта, но тъй като спектърът на растеж на растенията се променя поради височината на източника на светлина от растението, покритието на светлината и дали светлината може да премине през листа и др., използва се като светлина при изучаване на фотосинтезата. Силните индикатори не са достатъчно точни и сега се използва предимно PAR.

Като цяло, положителен завод PPFD> 50μмол·m-2·s-1 може да стартира механизма на фотосинтезата; докато засенченото растение PPFD се нуждае само от 20μмол·m-2·s-1. Следователно, когато инсталирате LED осветлението за растения, можете да го инсталирате и настроите според тази референтна стойност, да изберете подходящата височина на монтаж и да постигнете идеалната стойност на PPFD и равномерност на повърхността на листата.

4. Лека формула

Светлинната формула е нова концепция, предложена наскоро, която включва основно три фактора: качество на светлината, количество светлина и продължителност. Просто разберете, че качеството на светлината е спектърът, който е най-подходящ за фотосинтезата на растенията; количеството светлина е подходящата стойност на PPFD и равномерност; продължителността е кумулативната стойност на облъчването и съотношението между деня и нощта. Холандски земеделци са открили, че растенията използват съотношението на инфрачервената към червената светлина, за да преценят промените през деня и нощта. Инфрачервеното съотношение се увеличава значително при залез слънце и растенията реагират бързо на заспиване. Без този процес ще са необходими няколко часа на растенията, за да завършат този процес.

При практически приложения е необходимо да се натрупа опит чрез тестване и да се избере най-добрата комбинация.