Как выбрать и спроектировать светодиодные светильники для выращивания растений?

Как важная отрасль современного сельского хозяйства, концепция заводов по производству растений стала очень популярной. При выращивании в помещении освещение растений является важным источником энергии для фотосинтеза.Светодиодный светильник для выращивания растений имеет подавляющие преимущества, которых нет у традиционных дополнительных источников света, и, несомненно, станет лучшим выбором для основного или дополнительного освещения в крупных коммерческих объектах, таких как вертикальные фермы и теплицы.

Растения – одна из самых сложных форм жизни на этой планете. Посадка растений дело простое, но сложное и сложное. Помимо освещения, многие переменные влияют друг на друга, баланс этих переменных — это превосходное искусство, которое гроверы должны понять и освоить. Но с точки зрения освещения растений все еще существует множество факторов, которые необходимо тщательно учитывать.

Во-первых, давайте разберемся со спектром Солнца и поглощением спектра растениями. Как видно из рисунка ниже, солнечный спектр представляет собой непрерывный спектр, в котором синий и зеленый спектр сильнее красного, а спектр видимого света колеблется от 380 до 780 нм. Существует несколько ключевых факторов поглощения при росте растений, и спектры поглощения света нескольких ключевых ауксинов, влияющих на рост растений, существенно различаются. Поэтому применениеСветодиодный светильник для выращивания растенийдело не простое, но весьма целенаправленное. Здесь необходимо ввести понятия о двух важнейших фотосинтетических элементах роста растений.

Фотосинтез растений основан на хлорофилле в хлоропластах листьев, который является одним из наиболее важных пигментов, связанных с фотосинтезом. Он существует во всех организмах, способных осуществлять фотосинтез, включая зеленые растения и прокариотические растения. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии) и эукариотические водоросли. Хлорофилл поглощает энергию света и синтезирует углекислый газ и воду в углеводороды.

Хлорофилл а имеет сине-зеленый цвет и поглощает преимущественно красный свет; хлорофилл b имеет желто-зеленый цвет и поглощает преимущественно сине-фиолетовый свет. Главным образом, чтобы отличить тенистые растения от солнечных. Отношение хлорофилла b к хлорофиллу а у тенистых растений невелико, поэтому тенистые растения могут активно использовать синий свет и адаптироваться к росту в тени. Есть два сильных поглощения хлорофилла а и хлорофилла b: красная область с длиной волны 630–680 нм и сине-фиолетовая область с длиной волны 400–460 нм.

Каротиноиды (каротиноиды) — общий термин для класса важных природных пигментов, которые обычно содержатся в желтых, оранжево-красных или красных пигментах у животных, высших растений, грибов и водорослей. На данный момент обнаружено более 600 природных каротиноидов. Каротиноиды, вырабатываемые в растительных клетках, не только поглощают и передают энергию, помогая фотосинтезу, но также выполняют функцию защиты клеток от разрушения возбужденными молекулами кислорода с одноэлектронной связью. Светопоглощение каротиноидов охватывает диапазон 303–505 нм. Он обеспечивает цвет пищи и влияет на потребление пищи организмом человека; у водорослей, растений и микроорганизмов его цвет не может быть представлен, поскольку он покрыт хлорофиллом.

В процессе проектирования и выбораСветодиодные светильники для выращивания растений, есть несколько недоразумений, которых следует избегать, главным образом в следующих аспектах.

1. Отношение красной и синей длин волн света.

В качестве двух основных областей поглощения для фотосинтеза двух растений спектр, излучаемыйСветодиодный светильник для выращивания растенийдолжен быть в основном красный свет и синий свет. Но его нельзя просто измерить соотношением красного и синего. Например, соотношение красного и синего составляет 4:1, 6:1, 9:1 и так далее.

Существует много разных видов растений с разными привычками, и разные стадии роста также имеют разные потребности в освещении. Спектр, необходимый для роста растений, должен представлять собой непрерывный спектр с определенной шириной распределения. Очевидно, нецелесообразно использовать источник света, состоящий из двух чипов с определенной длиной волны — красного и синего — с очень узким спектром. В опытах установлено, что растения имеют желтоватый цвет, стебли листьев очень светлые, а стебли листьев очень тонкие. В зарубежных странах проведено большое количество исследований реакции растений на различные спектры, таких как влияние инфракрасной части на фотопериод, влияние желто-зеленой части на эффект затенения, влияние фиолетовая часть на устойчивость к вредителям и болезням, питательным веществам и так далее.

В практическом применении саженцы часто сжигаются или засыхают. Следовательно, расчет этого параметра должен быть разработан в соответствии с видом растения, средой произрастания и условиями.

2. Обычный белый свет и полный спектр.

Световой эффект, «видимый» растениями, отличается от человеческого глаза. Наши обычно используемые лампы белого света не способны заменить солнечный свет, как, например, трехосновные лампы белого света, широко используемые в Японии и т. д. Использование этих спектров оказывает определенное влияние на рост растений, но этот эффект не является так же хорош, как источник света, сделанный светодиодами. .

Для люминесцентных ламп с тремя основными цветами, обычно использовавшимися в предыдущие годы, хотя синтезируется белый цвет, красный, зеленый и синий спектры разделены, ширина спектра очень узка, а непрерывная часть спектра относительно слаба. В то же время мощность по-прежнему относительно велика по сравнению со светодиодами: в 1,5–3 раза больше энергопотребления. Полный спектр светодиодов, разработанных специально для освещения растений, оптимизирует спектр. Хотя визуальный эффект по-прежнему белый, он содержит важные части света, необходимые для фотосинтеза растений.

3. Параметр освещенности PPFD

Плотность потока фотосинтеза (PPFD) является важным параметром для измерения интенсивности света в растениях. Оно может выражаться либо квантами света, либо лучистой энергией. Речь идет об эффективной плотности лучистого потока света при фотосинтезе, которая представляет собой общее количество квантов света, падающих на стебли листьев растений в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм в единицу времени и единицу площади. ЕдиницаμE·м-2·с-1 (μмоль·м-2·с-1). Фотосинтетически активное излучение (ФАР) относится к общему солнечному излучению с длиной волны в диапазоне от 400 до 700 нм.

Точка насыщения растений световой компенсацией, также называемая точкой световой компенсации, означает, что PPFD должен быть выше этой точки, его фотосинтез может быть больше, чем дыхание, а рост растений превышает потребление, прежде чем растения смогут расти. Разные растения имеют разные точки компенсации света, и это нельзя просто рассматривать как достижение определенного индекса, например, PPFD более 200.μмоль·м-2·с-1.

Интенсивность света, отраженная измерителем освещенности, использовавшимся в прошлом, является яркостью, но поскольку спектр роста растений меняется в зависимости от высоты источника света от растения, площади освещения и того, может ли свет проходить через листья и т. д., его используют как источник света при изучении фотосинтеза. Сильные индикаторы недостаточно точны, и сейчас в основном используется PAR.

В целом положительное растение PPFD > 50.μмоль·м-2·с-1 может запустить механизм фотосинтеза; в то время как теневое растение PPFD требует всего 20μмоль·м-2·с-1. Таким образом, при установке светодиодного освещения для растений вы можете установить и настроить его в соответствии с этим эталонным значением, выбрать подходящую высоту установки и добиться идеального значения PPFD и однородности на поверхности листа.

4. Легкая формула

Формула света — это недавно предложенная новая концепция, которая в основном включает в себя три фактора: качество света, количество света и продолжительность. Просто поймите, что качество света — это спектр, наиболее подходящий для фотосинтеза растений; количество света соответствует соответствующему значению PPFD и однородности; Продолжительность – это совокупное значение облучения и соотношение дневного и ночного времени. Голландские агрономы обнаружили, что растения используют соотношение инфракрасного и красного света, чтобы судить о смене дня и ночи. Инфракрасное соотношение значительно увеличивается на закате, и растения быстро реагируют на сон. Без этого процесса растениям потребовалось бы несколько часов, чтобы завершить этот процесс.

В практических приложениях необходимо накапливать опыт путем тестирования и выбирать лучшее сочетание.