Kako izbrati in oblikovati LED luči za rast?

Kot pomembna veja sodobnega kmetijstva je koncept rastlinskih tovarn postal zelo priljubljen. V okolju sajenja v zaprtih prostorih je osvetlitev rastlin bistven vir energije za fotosintezo.LED Grow light ima izjemne prednosti, ki jih tradicionalne dodatne luči nimajo, in bo zagotovo postala prva izbira za glavne ali dodatne luči v velikih komercialnih aplikacijah, kot so navpične kmetije in rastlinjaki.

Rastline so ena najbolj zapletenih oblik življenja na tem planetu. Sajenje rastlin je preprosto, vendar težko in zapleteno. Poleg rastne osvetlitve številne spremenljivke vplivajo druga na drugo, uravnoteženje teh spremenljivk je vrhunska umetnost, ki jo morajo pridelovalci razumeti in obvladati. Toda v zvezi z osvetlitvijo rastlin je še vedno veliko dejavnikov, ki jih je treba skrbno upoštevati.

Najprej razumejmo spekter sonca in absorpcijo spektra s strani rastlin. Kot je razvidno iz spodnje slike, je sončni spekter zvezen spekter, v katerem sta modri in zeleni spekter močnejša od rdečega spektra, spekter vidne svetlobe pa sega od 380 do 780 nm. Pri rasti rastlin obstaja več ključnih absorpcijskih dejavnikov in spektri absorpcije svetlobe več ključnih avksinov, ki vplivajo na rast rastlin, se bistveno razlikujejo. Zato je uporabaLED lučka za rastzadeva ni enostavna, ampak zelo usmerjena. Tukaj je potrebno predstaviti pojma dveh najpomembnejših fotosintetskih rastnih elementov rastlin.

Fotosinteza rastlin temelji na klorofilu v listnem kloroplastu, ki je eden najpomembnejših pigmentov, povezanih s fotosintezo. Obstaja v vseh organizmih, ki lahko ustvarijo fotosintezo, vključno z zelenimi rastlinami in prokariontskimi rastlinami. Modrozelene alge (cianobakterije) in evkariontske alge. Klorofil absorbira svetlobno energijo in sintetizira ogljikov dioksid in vodo v ogljikovodike.

Klorofil a je modrozelen in absorbira predvsem rdečo svetlobo; klorofil b je rumeno-zelen in absorbira predvsem modro-vijolično svetlobo. Predvsem za razlikovanje senčnih rastlin od sončnih. Razmerje med klorofilom b in klorofilom a rastlin v senci je majhno, zato lahko rastline v senci močno uporabljajo modro svetlobo in se prilagodijo rasti v senci. Obstajata dve močni absorpciji klorofila a in klorofila b: rdeče območje z valovno dolžino 630–680 nm in modro-vijolično območje z valovno dolžino 400–460 nm.

Karotenoidi (karotenoidi) je splošni izraz za razred pomembnih naravnih pigmentov, ki jih običajno najdemo v rumenih, oranžno-rdečih ali rdečih pigmentih pri živalih, višjih rastlinah, glivah in algah. Do sedaj so odkrili več kot 600 naravnih karotenoidov. Karotenoidi, proizvedeni v rastlinskih celicah, ne le absorbirajo in prenašajo energijo za pomoč pri fotosintezi, temveč imajo tudi funkcijo zaščite celic pred uničenjem z vzbujenimi molekulami kisika z enoelektronsko vezjo. Absorpcija svetlobe karotenoidov pokriva območje 303~505 nm. Zagotavlja barvo hrane in vpliva na vnos hrane v človeško telo; pri algah, rastlinah in mikroorganizmih njene barve ni mogoče predstaviti, ker je prekrita s klorofilom.

V procesu oblikovanja in izbireLED luči za rast, obstaja več nesporazumov, ki se jim je treba izogniti, predvsem v naslednjih vidikih.

1. Razmerje med valovno dolžino rdeče in modre svetlobe

Kot dve glavni absorpcijski regiji za fotosintezo dveh rastlin je spekter, ki ga oddajaLED lučka za rastnaj bo v glavnem rdeča luč in modra luč. Vendar je ni mogoče preprosto izmeriti z razmerjem med rdečo in modro. Na primer, razmerje med rdečo in modro je 4:1, 6:1, 9:1 in tako naprej.

Obstaja veliko različnih rastlinskih vrst z različnimi navadami, različne stopnje rasti pa imajo tudi različne potrebe po ostrenju svetlobe. Spekter, potreben za rast rastline, mora biti zvezen spekter z določeno širino porazdelitve. Očitno je neprimerno uporabljati svetlobni vir, sestavljen iz dveh čipov z določeno valovno dolžino rdečega in modrega z zelo ozkim spektrom. V poskusih je bilo ugotovljeno, da so rastline običajno rumenkaste, da so listna stebla zelo svetla in da so listna stebla zelo tanka. V tujini je bilo izvedenih veliko študij o odzivu rastlin na različne spektre, kot so vpliv infrardečega dela na fotoperiodo, vpliv rumeno-zelenega dela na učinek senčenja in vpliv vijolični del na odpornost proti škodljivcem in boleznim, hranila in tako naprej.

Pri praktični uporabi se sadike pogosto sežgejo ali posušijo. Zato je treba zasnovo tega parametra oblikovati glede na rastlinsko vrsto, rastno okolje in pogoje.

2. Navadna bela svetloba in polni spekter

Svetlobni učinek, ki ga "vidijo" rastline, se razlikuje od človeškega očesa. Naše običajno uporabljene sijalke z belo svetlobo ne morejo nadomestiti sončne svetlobe, kot so tri-primarne bele svetlobne cevi, ki se pogosto uporabljajo na Japonskem itd. Uporaba teh spektrov ima določen učinek na rast rastlin, vendar učinek ni tako dober kot svetlobni vir LED. .

Pri fluorescenčnih ceveh s tremi osnovnimi barvami, ki so se običajno uporabljale v prejšnjih letih, čeprav je sintetizirana bela, so rdeči, zeleni in modri spektri ločeni, širina spektra pa je zelo ozka, zvezni del spektra pa je relativno šibek. Hkrati je moč še vedno relativno velika v primerjavi z LED diodami, 1,5- do 3-kratna poraba energije. Celoten spekter LED diod, zasnovanih posebej za osvetlitev rastlin, optimizira spekter. Čeprav je vizualni učinek še vedno bel, vsebuje pomembne svetlobne dele, potrebne za fotosintezo rastlin.

3. Parameter jakosti osvetlitve PPFD

Gostota toka fotosinteze (PPFD) je pomemben parameter za merjenje intenzivnosti svetlobe v rastlinah. Lahko se izrazi bodisi s svetlobnimi kvanti bodisi s sevalno energijo. Nanaša se na efektivno gostoto sevalnega toka svetlobe v fotosintezi, ki predstavlja skupno število svetlobnih kvantov, ki vpadejo na stebla rastlinskih listov v območju valovnih dolžin od 400 do 700 nm na enoto časa in enoto površine. Enota jeμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosintetsko aktivno sevanje (PAR) se nanaša na skupno sončno sevanje z valovno dolžino v območju od 400 do 700 nm.

Točka nasičenosti rastlin s kompenzacijo svetlobe, imenovana tudi točka kompenzacije svetlobe, pomeni, da mora biti PPFD višja od te točke, njena fotosinteza je lahko večja od dihanja in je rast rastlin večja od porabe, preden rastline lahko rastejo. Različne rastline imajo različne svetlobne kompenzacijske točke in ni mogoče preprosto šteti, da dosegajo določen indeks, kot je PPFD, večji od 200μmol·m-2·s-1.

Intenzivnost svetlobe, ki jo odbija merilnik osvetlitve, ki se je uporabljal v preteklosti, je svetlost, ker pa se spekter rasti rastlin spreminja zaradi višine vira svetlobe od rastline, pokritosti svetlobe in ali lahko svetloba preide skozi listi itd., se uporablja kot svetloba pri proučevanju fotosinteze. Močni indikatorji niso dovolj natančni in zdaj se večinoma uporablja PAR.

Na splošno je pozitiven PPFD rastlin > 50μmol·m-2·s-1 lahko zažene mehanizem fotosinteze; medtem ko rastlina za senčenje PPFD potrebuje samo 20μmol·m-2·s-1. Zato lahko pri namestitvi LED luči za rastline namestite in nastavite glede na to referenčno vrednost, izberete ustrezno višino namestitve in dosežete idealno vrednost PPFD in enakomernost na površini listov.

4. Lahka formula

Svetlobna formula je nedavno predlagan nov koncept, ki vključuje predvsem tri dejavnike: kakovost svetlobe, količino svetlobe in trajanje. Preprosto razumejte, da je kakovost svetlobe spekter, ki je najbolj primeren za fotosintezo rastlin; količina svetlobe je ustrezna vrednost PPFD in enakomernost; trajanje je kumulativna vrednost obsevanja in razmerje med dnevnim in nočnim časom. Nizozemski kmetje so odkrili, da rastline uporabljajo razmerje med infrardečo in rdečo svetlobo, da ocenijo spremembe dneva in noči. Infrardeče razmerje se znatno poveča ob sončnem zahodu in rastline se hitro odzovejo na spanje. Brez tega postopka bi rastline potrebovale več ur, da ta proces dokončajo.

Pri praktičnih aplikacijah je potrebno s testiranjem nabrati izkušnje in izbrati najboljšo kombinacijo.