Cum să alegeți și să proiectați lumini de creștere cu LED?

Ca ramură importantă a agriculturii moderne, conceptul de fabrici de plante a devenit foarte popular. În mediul de plantare interioară, iluminatul plantelor este o sursă de energie esențială pentru fotosinteză.Lumină LED Grow are avantaje copleșitoare pe care nu le au luminile suplimentare tradiționale și cu siguranță va deveni prima alegere pentru luminile principale sau suplimentare în aplicații comerciale mari, cum ar fi fermele verticale și sere.

Plantele sunt una dintre cele mai complexe forme de viață de pe această planetă. Plantarea plantelor este simplă, dar dificilă și complexă. Pe lângă iluminarea de cultivare, multe variabile se afectează reciproc, echilibrarea acestor variabile este o artă superbă pe care cultivatorii trebuie să o înțeleagă și să o stăpânească. Dar în ceea ce privește iluminarea plantelor, există încă mulți factori care trebuie luați în considerare cu atenție.

În primul rând, să înțelegem spectrul soarelui și absorbția spectrului de către plante. După cum se poate observa din figura de mai jos, spectrul solar este un spectru continuu, în care spectrul albastru și verde sunt mai puternice decât spectrul roșu, iar spectrul luminii vizibile variază de la 380 la 780 nm. Există mai mulți factori cheie de absorbție în creșterea plantelor, iar spectrele de absorbție a luminii ale mai multor auxine cheie care afectează creșterea plantelor sunt semnificativ diferite. Prin urmare, aplicarea luiLumină cu LED-urinu este o chestiune simplă, dar foarte vizată. Aici este necesar să se introducă conceptele celor mai importante două elemente fotosintetice de creștere a plantelor.

Fotosinteza plantelor se bazează pe clorofila din cloroplastul frunzelor, care este unul dintre cei mai importanți pigmenți legați de fotosinteză. Există în toate organismele care pot crea fotosinteza, inclusiv plantele verzi și plantele procariote. Alge albastre-verzi (cianobacterii) și alge eucariote. Clorofila absoarbe energia luminii si sintetizeaza dioxidul de carbon si apa in hidrocarburi.

Clorofila a este albastru-verde și absoarbe în principal lumina roșie; clorofila b este galben-verde și absoarbe în principal lumina albastră-violetă. În principal pentru a distinge plantele de umbră de plantele solare. Raportul dintre clorofila b și clorofila a al plantelor de umbră este mic, astfel încât plantele de umbră pot folosi puternic lumina albastră și se pot adapta la creșterea la umbră. Există două absorbții puternice ale clorofilei a și clorofilei b: regiunea roșie cu o lungime de undă de 630~680 nm și regiunea albastru-violet cu o lungime de undă de 400~460 nm.

Carotenoizi (carotenoizi) este un termen general pentru o clasă de pigmenți naturali importanți, care se găsesc în mod obișnuit în pigmenții galbeni, portocalii-roșii sau roșii la animale, plante superioare, ciuperci și alge. Au fost descoperite până acum peste 600 de carotenoizi naturali. Carotenoizii produși în celulele vegetale nu numai că absorb și transferă energie pentru a ajuta la fotosinteză, dar au și funcția de a proteja celulele împotriva distrugerii de către moleculele de oxigen excitate cu un singur electron. Absorbția de lumină a carotenoidelor acoperă intervalul de 303 ~ 505 nm. Oferă culoarea alimentelor și afectează aportul de alimente de către organismul uman; la alge, plante si microorganisme culoarea sa nu poate fi prezentata deoarece este acoperita de clorofila.

În procesul de proiectare și selecție aLED-uri de creștere, există mai multe neînțelegeri care trebuie evitate, în principal în următoarele aspecte.

1. Raportul dintre lungimea de undă roșie și albastră a lungimii de undă a luminii

Fiind cele două regiuni principale de absorbție pentru fotosinteza a două plante, spectrul emis deLumină cu LED-uriar trebui să fie în principal lumină roșie și lumină albastră. Dar nu poate fi măsurat pur și simplu prin raportul dintre roșu și albastru. De exemplu, raportul dintre roșu și albastru este 4:1, 6:1, 9:1 și așa mai departe.

Există multe specii diferite de plante cu obiceiuri diferite și diferitele etape de creștere au, de asemenea, nevoi diferite de focalizare a luminii. Spectrul necesar pentru creșterea plantelor ar trebui să fie un spectru continuu cu o anumită lățime de distribuție. Este evident nepotrivit să folosiți o sursă de lumină formată din două cipuri de lungime de undă specifice de roșu și albastru cu un spectru foarte îngust. În experimente, s-a constatat că plantele tind să fie gălbui, tulpinile frunzelor sunt foarte ușoare, iar tulpinile frunzelor sunt foarte subțiri. Au existat un număr mare de studii privind răspunsul plantelor la diferite spectre în țări străine, cum ar fi efectul părții infraroșii asupra fotoperioadei, efectul părții galben-verde asupra efectului de umbrire și efectul partea violetă privind rezistența la dăunători și boli, nutrienți și așa mai departe.

În aplicațiile practice, răsadurile sunt adesea arse sau ofilite. Prin urmare, proiectarea acestui parametru trebuie proiectată în funcție de specia de plante, mediul de creștere și condițiile.

2. Lumină albă obișnuită și spectru complet

Efectul de lumină „văzut” de plante este diferit de ochiul uman. Lămpile noastre cu lumină albă utilizate în mod obișnuit nu sunt capabile să înlocuiască lumina soarelui, cum ar fi tuburile de lumină albă cu trei primare utilizate pe scară largă în Japonia etc. Utilizarea acestor spectre are un anumit efect asupra creșterii plantelor, dar efectul nu este la fel de bun ca sursa de lumină realizată de LED-uri. .

Pentru tuburile fluorescente cu trei culori primare utilizate în mod obișnuit în anii precedenți, deși albul este sintetizat, spectrele roșu, verde și albastru sunt separate, iar lățimea spectrului este foarte îngustă, iar partea continuă a spectrului este relativ slabă. În același timp, puterea este încă relativ mare în comparație cu LED-urile, de 1,5 până la 3 ori consumul de energie. Spectrul complet de LED-uri concepute special pentru iluminarea plantelor optimizează spectrul. Deși efectul vizual este încă alb, conține părți importante de lumină necesare pentru fotosinteza plantelor.

3. Parametrul intensității luminii PPFD

Densitatea fluxului de fotosinteză (PPFD) este un parametru important pentru măsurarea intensității luminii la plante. Poate fi exprimat fie prin cuante de lumină, fie prin energie radiantă. Se referă la densitatea efectivă a fluxului radiant al luminii în fotosinteză, care reprezintă numărul total de cuante de lumină incidente pe tulpinile frunzelor plantei în intervalul de lungimi de undă de 400 până la 700 nm pe unitate de timp și unitate de suprafață. Unitatea esteμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Radiația fotosintetic activă (PAR) se referă la radiația solară totală cu o lungime de undă în intervalul 400 până la 700 nm.

Punctul de saturație de compensare a luminii al plantelor, numit și punct de compensare a luminii, înseamnă că PPFD-ul trebuie să fie mai mare decât acest punct, fotosinteza sa poate fi mai mare decât respirația, iar creșterea plantelor este mai mare decât consumul înainte ca plantele să poată crește. Diferitele plante au puncte diferite de compensare a luminii și nu poate fi considerat pur și simplu ca atinge un anumit indice, cum ar fi PPFD mai mare de 200μmol·m-2·s-1.

Intensitatea luminii reflectată de contorul de iluminare utilizat în trecut este luminozitatea, dar deoarece spectrul de creștere a plantelor se modifică datorită înălțimii sursei de lumină din plantă, acoperirii luminii și dacă lumina poate trece prin frunze etc., este folosit ca lumină atunci când studiază fotosinteza. Indicatorii puternici nu sunt suficient de precisi, iar acum PAR este utilizat în cea mai mare parte.

În general, PPFD de plante pozitive> 50μmol·m-2·s-1 poate porni mecanismul de fotosinteză; în timp ce planta de umbră PPFD are nevoie doar de 20μmol·m-2·s-1. Prin urmare, atunci când instalați lumina LED pentru plante, o puteți instala și seta în funcție de această valoare de referință, puteți alege înălțimea de instalare adecvată și puteți obține valoarea PPFD și uniformitatea ideală pe suprafața frunzei.

4. Formula usoara

Formula de lumină este un concept nou propus recent, care include în principal trei factori: calitatea luminii, cantitatea luminii și durata. Pur și simplu înțelegeți că calitatea luminii este spectrul cel mai potrivit pentru fotosinteza plantelor; cantitatea de lumină este valoarea și uniformitatea PPFD corespunzătoare; durata este valoarea cumulativă a iradierii și raportul dintre zi și noapte. Agricultorii olandezi au descoperit că plantele folosesc raportul dintre lumina infraroșu și roșie pentru a aprecia schimbările de zi și de noapte. Raportul infraroșu crește semnificativ la apus, iar plantele răspund rapid la somn. Fără acest proces, plantelor ar dura câteva ore pentru a finaliza acest proces.

În aplicațiile practice, este necesar să acumulați experiență prin testare și să selectați cea mai bună combinație.