Hur väljer och designar man LED-odlingslampor?

Som en viktig gren av modernt jordbruk har konceptet med växtfabriker blivit mycket populärt. I planteringsmiljön inomhus är växtbelysning en viktig energikälla för fotosyntes.LED Grow-ljus har överväldigande fördelar som traditionella tilläggslampor inte har, och kommer säkerligen att bli förstahandsvalet för huvud- eller kompletterande lampor i stora kommersiella applikationer som vertikala gårdar och växthus.

Växter är en av de mest komplexa livsformerna på denna planet. Planteringen av växter är enkel, men svår och komplex. Förutom odlingsbelysning påverkar många variabler varandra, att balansera dessa variabler är en fantastisk konst som odlare måste förstå och behärska. Men när det gäller växtbelysning är det fortfarande många faktorer som måste övervägas noggrant.

Låt oss först förstå solens spektrum och växternas absorption av spektrumet. Som framgår av figuren nedan är solspektrumet ett kontinuerligt spektrum, där det blå och gröna spektrumet är starkare än det röda spektrumet, och det synliga ljusspektrumet sträcker sig från 380 till 780 nm. Det finns flera viktiga absorptionsfaktorer i växttillväxt, och ljusabsorptionsspektra för flera viktiga auxiner som påverkar växttillväxten är signifikant olika. Därför tillämpasLED växande ljusär inte en enkel sak, men väldigt målinriktad. Här är det nödvändigt att introducera begreppen för de två viktigaste fotosyntetiska växttillväxtelementen.

Fotosyntesen av växter är beroende av klorofyll i bladkloroplast, som är ett av de viktigaste pigmenten relaterade till fotosyntes. Det finns i alla organismer som kan skapa fotosyntes, inklusive gröna växter och prokaryota växter. Blågröna alger (cyanobakterier) och eukaryota alger. Klorofyll absorberar ljusets energi och syntetiserar koldioxid och vatten till kolväten.

Klorofyll a är blågrönt och absorberar huvudsakligen rött ljus; klorofyll b är gulgrönt och absorberar främst blåviolett ljus. Främst för att skilja skuggväxter från solväxter. Förhållandet mellan klorofyll b och klorofyll a hos skuggväxter är litet, så skuggväxter kan använda blått ljus starkt och anpassa sig till att växa i skugga. Det finns två starka absorptioner av klorofyll a och klorofyll b: det röda området med en våglängd på 630~680 nm och det blåvioletta området med en våglängd på 400~460 nm.

Karotenoider (karotenoider) är en allmän term för en klass av viktiga naturliga pigment, som vanligtvis finns i gula, orangeröda eller röda pigment hos djur, högre växter, svampar och alger. Mer än 600 naturliga karotenoider har upptäckts hittills. Karotenoider som produceras i växtceller absorberar och överför inte bara energi för att hjälpa fotosyntesen, utan har också funktionen att skydda cellerna från att förstöras av exciterade enelektronbindningssyremolekyler. Ljusabsorptionen av karotenoider täcker intervallet 303 ~ 505 nm. Det ger färgen på maten och påverkar människokroppens intag av mat; i alger, växter och mikroorganismer kan dess färg inte presenteras eftersom den är täckt av klorofyll.

I design- och urvalsprocessen avLED-odlingslampor, det finns flera missförstånd som måste undvikas, främst i följande aspekter.

1. Förhållandet mellan röd och blå våglängd av ljus våglängd

Som de två huvudsakliga absorptionsregionerna för fotosyntes av två växter, spektrumet som emitteras avLED växande ljusbör huvudsakligen vara rött ljus och blått ljus. Men det kan inte bara mätas med förhållandet mellan rött och blått. Till exempel är förhållandet mellan rött och blått 4:1, 6:1, 9:1 och så vidare.

Det finns många olika växtarter med olika vanor, och olika tillväxtstadier har också olika ljusfokusbehov. Det spektrum som krävs för växttillväxt bör vara ett kontinuerligt spektrum med en viss spridningsbredd. Det är uppenbarligen olämpligt att använda en ljuskälla gjord av två specifika våglängdschips av rött och blått med ett mycket smalt spektrum. I experiment fann man att växter tenderar att vara gulaktiga, bladstjälkarna är mycket ljusa och bladstjälkarna är mycket tunna. Det har gjorts ett stort antal studier om växternas svar på olika spektra i främmande länder, såsom effekten av den infraröda delen på fotoperioden, effekten av den gulgröna delen på skuggningseffekten och effekten av violett del på motståndskraft mot skadedjur och sjukdomar, näringsämnen och så vidare.

I praktiska tillämpningar bränns plantor ofta eller vissnar. Därför måste utformningen av denna parameter utformas efter växtart, tillväxtmiljö och förhållanden.

2. Vanligt vitt ljus och fullt spektrum

Den ljuseffekt som växter "ser" skiljer sig från det mänskliga ögat. Våra vanliga vitljuslampor kan inte ersätta solljuset, såsom de tre primära vita ljusrören som används i stor utsträckning i Japan, etc. Användningen av dessa spektrum har en viss effekt på växternas tillväxt, men effekten är inte lika bra som ljuskällan gjord av lysdioder. .

För lysrör med tre primära färger som vanligen använts under tidigare år, även om vitt syntetiseras, separeras de röda, gröna och blåa spektra, och bredden på spektrumet är mycket smal och den kontinuerliga delen av spektrumet är relativt svag. Samtidigt är effekten fortfarande relativt stor jämfört med lysdioder, 1,5 till 3 gånger energiförbrukningen. Hela spektrumet av lysdioder som är designade speciellt för växtodlingsbelysning optimerar spektrumet. Även om den visuella effekten fortfarande är vit, innehåller den viktiga ljusdelar som krävs för växternas fotosyntes.

3. Belysningsintensitetsparameter PPFD

Fotosyntesflödestätheten (PPFD) är en viktig parameter för att mäta ljusintensiteten i växter. Det kan uttryckas antingen genom ljuskvanta eller strålningsenergi. Det hänvisar till ljusets effektiva strålningsflödestäthet vid fotosyntes, som representerar det totala antalet ljuskvanta som faller in på växtbladstamlar i våglängdsintervallet 400 till 700 nm per tidsenhet och enhetsarea. Enheten ärμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Den fotosyntetiskt aktiva strålningen (PAR) avser den totala solstrålningen med en våglängd i intervallet 400 till 700 nm.

Växters ljuskompensationsmättnadspunkt, även kallad ljuskompensationspunkt, betyder att PPFD måste vara högre än denna punkt, dess fotosyntes kan vara större än andning och växternas tillväxt är större än konsumtionen innan växter kan växa. Olika växter har olika ljuskompensationspunkter, och det kan inte helt enkelt anses nå ett visst index, såsom PPFD större än 200μmol·m-2·s-1.

Ljusintensiteten som reflekteras av belysningsstyrkan som användes tidigare är ljusstyrkan, men eftersom spektrumet av växttillväxt förändras på grund av höjden på ljuskällan från växten, täckningen av ljuset och om ljuset kan passera genom löv etc, det används som ljus när man studerar fotosyntes. Starka indikatorer är inte tillräckligt exakta och PAR används nu mest.

Generellt sett är positiv plant PPFD> 50μmol·m-2·s-1 kan starta fotosyntesmekanismen; medan skuggaväxt PPFD bara behöver 20μmol·m-2·s-1. När du installerar LED-växtlampan kan du därför installera och ställa in den enligt detta referensvärde, välja lämplig installationshöjd och uppnå det ideala PPFD-värdet och enhetligheten på bladytan.

4. Lätt formel

Ljusformel är ett nytt koncept som nyligen föreslagits, som huvudsakligen inkluderar tre faktorer: ljuskvalitet, ljuskvantitet och varaktighet. Förstå helt enkelt att ljuskvalitet är det spektrum som är mest lämpligt för växtfotosyntes; ljuskvantitet är lämpligt PPFD-värde och enhetlighet; varaktighet är det kumulativa värdet av bestrålningen och förhållandet mellan dag och natt. Holländska lantbrukare har upptäckt att växter använder förhållandet mellan infrarött och rött ljus för att bedöma dag- och nattförändringarna. Det infraröda förhållandet ökar avsevärt vid solnedgången, och växter reagerar snabbt på sömn. Utan denna process skulle det ta flera timmar för växterna att slutföra denna process.

I praktiska tillämpningar är det nödvändigt att samla erfarenhet genom att testa och välja den bästa kombinationen.