Πώς να επιλέξετε και να σχεδιάσετε φώτα ανάπτυξης LED;

Ως σημαντικός κλάδος της σύγχρονης γεωργίας, η έννοια των εργοστασίων φυτών έχει γίνει πολύ δημοφιλής. Στο περιβάλλον φύτευσης εσωτερικού χώρου, ο φωτισμός των φυτών είναι απαραίτητη πηγή ενέργειας για τη φωτοσύνθεση.Λυχνία LED Grow έχει συντριπτικά πλεονεκτήματα που δεν έχουν τα παραδοσιακά συμπληρωματικά φώτα και σίγουρα θα γίνει η πρώτη επιλογή για κύρια ή συμπληρωματικά φώτα σε μεγάλες εμπορικές εφαρμογές, όπως κάθετες φάρμες και θερμοκήπια.

Τα φυτά είναι μια από τις πιο περίπλοκες μορφές ζωής σε αυτόν τον πλανήτη. Η φύτευση των φυτών είναι απλή, αλλά δύσκολη και πολύπλοκη. Εκτός από τον αυξητικό φωτισμό, πολλές μεταβλητές επηρεάζουν η μία την άλλη, η εξισορρόπηση αυτών των μεταβλητών είναι μια εξαιρετική τέχνη που οι καλλιεργητές πρέπει να κατανοήσουν και να κυριαρχήσουν. Αλλά όσον αφορά τον φωτισμό των φυτών, υπάρχουν ακόμα πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν προσεκτικά υπόψη.

Αρχικά, ας κατανοήσουμε το φάσμα του ήλιου και την απορρόφηση του φάσματος από τα φυτά. Όπως φαίνεται από το παρακάτω σχήμα, το ηλιακό φάσμα είναι ένα συνεχές φάσμα, στο οποίο το μπλε και το πράσινο φάσμα είναι ισχυρότερο από το κόκκινο φάσμα και το φάσμα του ορατού φωτός κυμαίνεται από 380 έως 780 nm. Υπάρχουν αρκετοί βασικοί παράγοντες απορρόφησης στην ανάπτυξη των φυτών και τα φάσματα απορρόφησης φωτός αρκετών βασικών αυξινών που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών είναι σημαντικά διαφορετικά. Ως εκ τούτου, η εφαρμογή τουLED αυξανόμενο φωςδεν είναι απλή υπόθεση, αλλά πολύ στοχευμένη. Εδώ είναι απαραίτητο να εισαχθούν οι έννοιες των δύο σημαντικότερων φωτοσυνθετικών στοιχείων ανάπτυξης των φυτών.

Η φωτοσύνθεση των φυτών βασίζεται στη χλωροφύλλη του χλωροπλάστου των φύλλων, η οποία είναι μια από τις πιο σημαντικές χρωστικές που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση. Υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς που μπορούν να δημιουργήσουν φωτοσύνθεση, συμπεριλαμβανομένων των πράσινων φυτών και των προκαρυωτικών φυτών. Γαλαζοπράσινα φύκια (κυανοβακτήρια) και ευκαρυωτικά φύκια. Η χλωροφύλλη απορροφά την ενέργεια του φωτός και συνθέτει διοξείδιο του άνθρακα και νερό σε υδρογονάνθρακες.

Η χλωροφύλλη α είναι μπλε-πράσινη και απορροφά κυρίως το κόκκινο φως. Η χλωροφύλλη β είναι κιτρινοπράσινη και απορροφά κυρίως το μπλε-ιώδες φως. Κυρίως για να διακρίνει τα φυτά σκιάς από τα φυτά του ήλιου. Η αναλογία της χλωροφύλλης b προς τη χλωροφύλλη α των φυτών σκιάς είναι μικρή, επομένως τα σκιερά φυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν έντονα το μπλε φως και να προσαρμοστούν στην ανάπτυξη στη σκιά. Υπάρχουν δύο ισχυρές απορροφήσεις της χλωροφύλλης α και της χλωροφύλλης β: η κόκκινη περιοχή με μήκος κύματος 630~680 nm και η μπλε-ιώδες περιοχή με μήκος κύματος 400~460 nm.

Τα καροτενοειδή (καροτενοειδή) είναι ένας γενικός όρος για μια κατηγορία σημαντικών φυσικών χρωστικών, οι οποίες βρίσκονται συνήθως σε κίτρινες, πορτοκαλοκόκκινες ή κόκκινες χρωστικές σε ζώα, ανώτερα φυτά, μύκητες και φύκια. Μέχρι στιγμής έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από 600 φυσικά καροτενοειδή. Τα καροτενοειδή που παράγονται στα φυτικά κύτταρα όχι μόνο απορροφούν και μεταφέρουν ενέργεια για να βοηθήσουν στη φωτοσύνθεση, αλλά έχουν επίσης τη λειτουργία της προστασίας των κυττάρων από την καταστροφή τους από διεγερμένα μόρια οξυγόνου δεσμού ενός ηλεκτρονίου. Η απορρόφηση φωτός των καροτενοειδών καλύπτει το εύρος των 303~505 nm. Παρέχει το χρώμα των τροφίμων και επηρεάζει την πρόσληψη τροφής από το ανθρώπινο σώμα. σε φύκια, φυτά και μικροοργανισμούς, το χρώμα του δεν μπορεί να παρουσιαστεί γιατί καλύπτεται από χλωροφύλλη.

Στη διαδικασία σχεδιασμού και επιλογής τουΦώτα ανάπτυξης LED, υπάρχουν αρκετές παρεξηγήσεις που πρέπει να αποφευχθούν, κυρίως στις ακόλουθες πτυχές.

1. Η αναλογία κόκκινου προς μπλε μήκους κύματος φωτός

Ως οι δύο κύριες περιοχές απορρόφησης για τη φωτοσύνθεση δύο φυτών, το φάσμα που εκπέμπεται απόLED αυξανόμενο φωςθα πρέπει να είναι κυρίως κόκκινο φως και μπλε φως. Αλλά δεν μπορεί να μετρηθεί απλώς με την αναλογία κόκκινου προς μπλε. Για παράδειγμα, η αναλογία κόκκινου προς μπλε είναι 4:1, 6:1, 9:1 και ούτω καθεξής.

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη φυτών με διαφορετικές συνήθειες και διαφορετικά στάδια ανάπτυξης έχουν επίσης διαφορετικές ανάγκες εστίασης στο φως. Το φάσμα που απαιτείται για την ανάπτυξη των φυτών πρέπει να είναι ένα συνεχές φάσμα με ορισμένο πλάτος κατανομής. Είναι προφανώς ακατάλληλο να χρησιμοποιείτε μια πηγή φωτός που αποτελείται από δύο τσιπ συγκεκριμένου μήκους κύματος κόκκινου και μπλε με πολύ στενό φάσμα. Σε πειράματα, διαπιστώθηκε ότι τα φυτά τείνουν να είναι κιτρινωπά, οι μίσχοι των φύλλων είναι πολύ ανοιχτόχρωμοι και οι μίσχοι των φύλλων είναι πολύ λεπτοί. Έχει γίνει μεγάλος αριθμός μελετών σχετικά με την απόκριση των φυτών σε διαφορετικά φάσματα σε ξένες χώρες, όπως η επίδραση του υπέρυθρου τμήματος στη φωτοπερίοδο, η επίδραση του κιτρινοπράσινου τμήματος στο φαινόμενο σκίασης και η επίδραση του βιολετί μέρος για την αντοχή σε παράσιτα και ασθένειες, θρεπτικά συστατικά και ούτω καθεξής.

Σε πρακτικές εφαρμογές, τα σπορόφυτα συχνά καίγονται ή μαραίνονται. Επομένως, ο σχεδιασμός αυτής της παραμέτρου πρέπει να σχεδιάζεται σύμφωνα με το είδος του φυτού, το περιβάλλον ανάπτυξης και τις συνθήκες.

2. Συνηθισμένο λευκό φως και πλήρες φάσμα

Το εφέ φωτός που «βλέπουν» τα φυτά είναι διαφορετικό από το ανθρώπινο μάτι. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες λάμπες λευκού φωτός δεν μπορούν να αντικαταστήσουν το φως του ήλιου, όπως οι τρεις κύριοι σωλήνες λευκού φωτός που χρησιμοποιούνται ευρέως στην Ιαπωνία κ.λπ. Η χρήση αυτών των φασμάτων έχει κάποια επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών, αλλά το αποτέλεσμα δεν είναι τόσο καλή όσο η πηγή φωτός που παράγεται από LED. .

Για σωλήνες φθορισμού με τρία βασικά χρώματα που χρησιμοποιούνται συνήθως τα προηγούμενα χρόνια, αν και συντίθεται το λευκό, τα φάσματα κόκκινου, πράσινου και μπλε διαχωρίζονται και το πλάτος του φάσματος είναι πολύ στενό και το συνεχές τμήμα του φάσματος είναι σχετικά ασθενές. Ταυτόχρονα, η ισχύς εξακολουθεί να είναι σχετικά μεγάλη σε σύγκριση με τα LED, 1,5 έως 3 φορές την κατανάλωση ενέργειας. Το πλήρες φάσμα των LED που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τον φωτισμό φυτών βελτιστοποιεί το φάσμα. Αν και το οπτικό αποτέλεσμα είναι ακόμα λευκό, περιέχει σημαντικά φωτεινά μέρη που απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση των φυτών.

3. Παράμετρος έντασης φωτισμού PPFD

Η πυκνότητα ροής φωτοσύνθεσης (PPFD) είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της έντασης του φωτός στα φυτά. Μπορεί να εκφραστεί είτε με κβάντα φωτός είτε με ενέργεια ακτινοβολίας. Αναφέρεται στην αποτελεσματική πυκνότητα ροής ακτινοβολίας του φωτός στη φωτοσύνθεση, η οποία αντιπροσωπεύει τον συνολικό αριθμό των κβαντών φωτός που προσπίπτουν σε στελέχη φύλλων φυτών στην περιοχή μήκους κύματος από 400 έως 700 nm ανά μονάδα χρόνου και μονάδας επιφάνειας. Η μονάδα είναιμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Η φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία (PAR) αναφέρεται στη συνολική ηλιακή ακτινοβολία με μήκος κύματος στην περιοχή από 400 έως 700 nm.

Το σημείο κορεσμού αντιστάθμισης φωτός των φυτών, που ονομάζεται επίσης σημείο αντιστάθμισης φωτός, σημαίνει ότι το PPFD πρέπει να είναι υψηλότερο από αυτό το σημείο, η φωτοσύνθεσή του μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την αναπνοή και η ανάπτυξη των φυτών είναι μεγαλύτερη από την κατανάλωση πριν τα φυτά αναπτυχθούν. Διαφορετικά φυτά έχουν διαφορετικά σημεία αντιστάθμισης φωτός και δεν μπορεί απλώς να θεωρηθεί ότι φτάνει σε ένα συγκεκριμένο δείκτη, όπως PPFD μεγαλύτερο από 200μmol·m-2·s-1.

Η ένταση φωτός που αντανακλάται από το μετρητή φωτισμού που χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν είναι η φωτεινότητα, αλλά επειδή το φάσμα της ανάπτυξης των φυτών αλλάζει λόγω του ύψους της πηγής φωτός από το φυτό, της κάλυψης του φωτός και του αν το φως μπορεί να περάσει από το φύλλα κ.λπ., χρησιμοποιείται ως φως κατά τη μελέτη της φωτοσύνθεσης. Οι ισχυροί δείκτες δεν είναι αρκετά ακριβείς και το PAR χρησιμοποιείται πλέον κυρίως.

Γενικά, θετικό φυτό PPFD> 50μmol·m-2·Το s-1 μπορεί να ξεκινήσει τον μηχανισμό φωτοσύνθεσης. ενώ το φυτό σκίασης PPFD χρειάζεται μόνο 20μmol·m-2·s-1. Επομένως, κατά την εγκατάσταση του φωτός εγκατάστασης LED, μπορείτε να το εγκαταστήσετε και να το ρυθμίσετε σύμφωνα με αυτήν την τιμή αναφοράς, να επιλέξετε το κατάλληλο ύψος εγκατάστασης και να επιτύχετε την ιδανική τιμή PPFD και ομοιομορφία στην επιφάνεια του φύλλου.

4. Ελαφριά φόρμουλα

Η φόρμουλα Light είναι μια νέα ιδέα που προτάθηκε πρόσφατα, η οποία περιλαμβάνει κυρίως τρεις παράγοντες: ποιότητα φωτός, ποσότητα φωτός και διάρκεια. Απλώς κατανοήστε ότι η ποιότητα του φωτός είναι το πιο κατάλληλο φάσμα για τη φωτοσύνθεση των φυτών. Η ποσότητα φωτός είναι η κατάλληλη τιμή και ομοιομορφία PPFD. Η διάρκεια είναι η αθροιστική τιμή της ακτινοβολίας και ο λόγος της ημέρας προς τη νύχτα. Ολλανδοί γεωπόνοι ανακάλυψαν ότι τα φυτά χρησιμοποιούν την αναλογία υπέρυθρου προς κόκκινο φως για να κρίνουν τις αλλαγές ημέρας και νύχτας. Η αναλογία υπερύθρων αυξάνεται σημαντικά κατά τη δύση του ηλίου και τα φυτά ανταποκρίνονται γρήγορα στον ύπνο. Χωρίς αυτή τη διαδικασία, θα χρειάζονταν αρκετές ώρες για να ολοκληρώσουν τα φυτά αυτή τη διαδικασία.

Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να συσσωρεύσετε εμπειρία μέσω δοκιμών και να επιλέξετε τον καλύτερο συνδυασμό.