Hogyan válasszunk és tervezzünk LED-es lámpákat?

A modern mezőgazdaság egyik fontos ágaként a növénygyárak koncepciója igen népszerűvé vált. Beltéri ültetési környezetben a növényi világítás a fotoszintézis elengedhetetlen energiaforrása.LED Grow fény elsöprő előnyökkel rendelkezik, amelyekkel a hagyományos kiegészítő lámpák nem rendelkeznek, és minden bizonnyal az első választás lesz a fő- vagy kiegészítő lámpákhoz nagy kereskedelmi alkalmazásokban, például függőleges gazdaságokban és üvegházakban.

A növények az egyik legösszetettebb életforma ezen a bolygón. A növények ültetése egyszerű, de nehéz és összetett. A termesztés megvilágításán kívül számos változó hatással van egymásra, ezeknek a változóknak a kiegyensúlyozása nagyszerű művészet, amelyet a termelőknek meg kell érteniük és el kell sajátítaniuk. De ami a növények megvilágítását illeti, még mindig sok tényezőt kell alaposan mérlegelni.

Először is ismerjük meg a nap spektrumát és a spektrum növények általi elnyelését. Amint az alábbi ábrán látható, a napspektrum egy folytonos spektrum, amelyben a kék és zöld színkép erősebb, mint a vörös, a látható fény spektruma pedig 380-780 nm között mozog. A növények növekedésében számos kulcsfontosságú abszorpciós tényező van, és számos kulcsfontosságú auxin fényelnyelési spektruma, amely befolyásolja a növény növekedését, jelentősen eltér. Ezért az alkalmazásaLED-es növekedési fénynem egyszerű dolog, hanem nagyon célzott. Itt szükséges bemutatni a két legfontosabb fotoszintetikus növényi növekedési elem fogalmát.

A növények fotoszintézise a levélkloroplasztiszban található klorofillra támaszkodik, amely a fotoszintézishez kapcsolódó egyik legfontosabb pigment. Minden olyan organizmusban megtalálható, amely képes fotoszintézist létrehozni, beleértve a zöld növényeket és a prokarióta növényeket is. Kék-zöld algák (cianobaktériumok) és eukarióta algák. A klorofill elnyeli a fény energiáját, és szén-dioxidot és vizet szintetizál szénhidrogénekké.

A klorofill a kékeszöld, és főként a vörös fényt nyeli el; A klorofill b sárgászöld, és főként kék-ibolya fényt nyel el. Főleg az árnyékos növények megkülönböztetésére a napos növényektől. Az árnyékos növények klorofill b és klorofil a aránya kicsi, ezért az árnyékos növények erősen tudják használni a kék fényt, és alkalmazkodni tudnak az árnyékban történő növekedéshez. A klorofill a és b klorofillnak két erős abszorpciója van: a vörös tartomány 630-680 nm hullámhosszú és a kék-ibolya régió 400-460 nm hullámhosszal.

A karotinoidok (karotinoidok) egy általános kifejezés a fontos természetes pigmentek osztályára, amelyek általában sárga, narancsvörös vagy vörös pigmentekben találhatók meg állatokban, magasabbrendű növényekben, gombákban és algákban. Eddig több mint 600 természetes karotinoidot fedeztek fel. A növényi sejtekben termelődő karotinoidok nem csak energiát nyelnek el és továbbítanak a fotoszintézis elősegítése érdekében, hanem az a funkciójuk is, hogy megvédjék a sejteket a gerjesztett egyelektronos kötés oxigénmolekulák általi elpusztításától. A karotinoidok fényelnyelése a 303-505 nm tartományt fedi le. Biztosítja az étel színét, és befolyásolja az emberi szervezet táplálékfelvételét; algákban, növényekben és mikroorganizmusokban színe nem mutatható ki, mert klorofill borítja.

A tervezési és kiválasztási folyamatbanLED-es növekedési lámpák, több félreértést is el kell kerülni, főleg a következő szempontokat illetően.

1. A fény hullámhosszának vörös és kék hullámhosszának aránya

Két növény fotoszintézisének két fő abszorpciós régiójaként a kibocsátott spektrumLED-es növekedési fényelsősorban piros és kék fénynek kell lennie. De ezt nem lehet egyszerűen a vörös és a kék arányával mérni. Például a piros és a kék aránya 4:1, 6:1, 9:1 és így tovább.

Számos különböző növényfaj létezik, amelyek eltérő szokásokkal rendelkeznek, és a különböző növekedési szakaszoknak eltérő fényfókusz-igényük is van. A növények növekedéséhez szükséges spektrum egy folytonos spektrum legyen, bizonyos eloszlási szélességgel. Nyilvánvalóan nem helyénvaló olyan fényforrást használni, amely két meghatározott hullámhosszú vörös és kék chipből áll, nagyon szűk spektrummal. A kísérletek során azt találták, hogy a növények hajlamosak sárgás színűek, a levélszárak nagyon világosak, a levélszárak pedig nagyon vékonyak. Külföldön nagyszámú tanulmány készült a növények különböző spektrumokra adott válaszairól, mint például az infravörös rész hatása a fotoperiódusra, a sárga-zöld rész hatása az árnyékoló hatásra, illetve a ibolya része a kártevőkkel és betegségekkel szembeni ellenállásról, a tápanyagokról és így tovább.

A gyakorlati alkalmazások során a palántákat gyakran megégetik vagy elszáradják. Ezért ennek a paraméternek a kialakítását a növényfajnak, a növekedési környezetnek és a feltételeknek megfelelően kell megtervezni.

2. Közönséges fehér fény és teljes spektrum

A növények által "látott" fényhatás eltér az emberi szemtől. Általánosan használt fehér fényű lámpáink nem pótolják a napfényt, mint például a Japánban elterjedt három elsődleges fehér fénycsövek, stb. Ezeknek a spektrumoknak a használata bizonyos hatással van a növények növekedésére, de nem olyan jó, mint a LED-ek által készített fényforrás. .

A korábbi években általánosan használt három alapszínû fénycsövek esetében bár szintetizálják a fehéret, a vörös, zöld és kék színképek elkülönülnek, és a spektrum szélessége nagyon keskeny, a spektrum folytonos része pedig viszonylag gyenge. Ugyanakkor a teljesítmény még mindig viszonylag nagy a LED-ekhez képest, 1,5-3-szorosa az energiafogyasztásnak. A kifejezetten növénytermesztéshez tervezett LED-ek teljes spektruma optimalizálja a spektrumot. Bár a vizuális hatás továbbra is fehér, a növényi fotoszintézishez szükséges fontos fényrészeket tartalmazza.

3. Megvilágítási intenzitás paraméter PPFD

A fotoszintézis fluxussűrűsége (PPFD) fontos paraméter a növények fényintenzitásának mérésére. Ez kifejezhető fénykvantumokkal vagy sugárzási energiával. Ez a fény effektív sugárzási fluxussűrűségére vonatkozik a fotoszintézisben, amely a növényi levélszárra eső fénykvantumok teljes számát jelenti a 400-700 nm hullámhossz-tartományban egységnyi időre és területegységre vetítve. Az egység azμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). A fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR) a teljes napsugárzást jelenti, amelynek hullámhossza 400-700 nm.

A növények fénykompenzációs telítési pontja, amelyet fénykompenzációs pontnak is neveznek, azt jelenti, hogy a PPFD-nek ennél magasabbnak kell lennie, a fotoszintézise nagyobb lehet, mint a légzés, és a növények növekedése nagyobb, mint a fogyasztás, mielőtt a növények növekedhetnek. A különböző növények különböző fénykompenzációs pontokkal rendelkeznek, és nem lehet egyszerűen úgy tekinteni, hogy elér egy bizonyos indexet, például 200-nál nagyobb PPFD-t.μmol·m-2·s-1.

A régebben használt megvilágításmérő által visszavert fényerősség a fényerő, hanem azért, mert a növény növekedési spektruma változik a fényforrás növénytől való magasságától, a fény lefedettségétől, valamint attól, hogy a fény át tud-e jutni a növényen. levelek stb., fényként használják a fotoszintézis tanulmányozásakor. Az erős mutatók nem elég pontosak, és ma már többnyire a PAR-t használják.

Általában a pozitív növény PPFD > 50μmol·m-2·s-1 beindíthatja a fotoszintézis mechanizmust; míg az árnyékoló növénynek a PPFD-nek csak 20-ra van szükségeμmol·m-2·s-1. Ezért a LED-es növényi lámpa beépítésekor ennek a referenciaértéknek megfelelően telepítheti és állíthatja be, kiválaszthatja a megfelelő beépítési magasságot, és elérheti az ideális PPFD értéket és egyenletességét a levélfelületen.

4. Fényképlet

A Light formula a közelmúltban javasolt új koncepció, amely elsősorban három tényezőt foglal magában: a fény minőségét, a fény mennyiségét és az időtartamot. Egyszerűen értse meg, hogy a fényminőség a legmegfelelőbb spektrum a növények fotoszintéziséhez; fénymennyiség a megfelelő PPFD érték és egyenletesség; Az időtartam a besugárzás kumulatív értéke és a nappali és éjszakai idő aránya. A holland mezőgazdasági szakemberek felfedezték, hogy a növények az infravörös és a vörös fény arányát használják a nappali és éjszakai változások megítélésére. Az infravörös arány jelentősen megnő napnyugtakor, és a növények gyorsan reagálnak az alvásra. E folyamat nélkül több órába telne, amíg a növények befejezik ezt a folyamatot.

Gyakorlati alkalmazásokban szükséges a tapasztalatok felhalmozása teszteléssel és a legjobb kombináció kiválasztása.