Како да изберете и дизајнирате LED светла за растење?

Како важна гранка на современото земјоделство, концептот на фабрики за растенија стана многу популарен. Во внатрешната средина за садење, осветлувањето на растенијата е суштински извор на енергија за фотосинтеза.LED светло за растење има огромни предности што ги немаат традиционалните дополнителни светла и сигурно ќе станат прв избор за главни или дополнителни светла во големи комерцијални апликации како што се вертикални фарми и оранжерии.

Растенијата се една од најсложените форми на живот на оваа планета. Садењето на растенијата е едноставно, но тешко и сложено. Покрај растечкото осветлување, многу променливи влијаат една на друга, балансирањето на овие променливи е одлична уметност што одгледувачите треба да ја разберат и совладаат. Но, во однос на осветлувањето на растенијата, сè уште има многу фактори кои треба внимателно да се разгледаат.

Прво, да го разбереме спектарот на сонцето и апсорпцијата на спектарот од растенијата. Како што може да се види од сликата подолу, сончевиот спектар е континуиран спектар, во кој синиот и зелениот спектар се посилни од црвениот спектар, а спектарот на видливата светлина се движи од 380 до 780 nm. Постојат неколку клучни фактори на апсорпција во растот на растенијата, а спектрите на апсорпција на светлината на неколку клучни ауксини кои влијаат на растот на растенијата се значително различни. Затоа, примената наLED светло за растењене е едноставна работа, туку многу насочена. Тука е неопходно да се воведат концептите на двата најважни фотосинтетички елементи за раст на растенијата.

Фотосинтезата на растенијата се потпира на хлорофилот во хлоропластот на листовите, кој е еден од најважните пигменти поврзани со фотосинтезата. Постои во сите организми кои можат да создадат фотосинтеза, вклучувајќи зелени растенија и прокариотски растенија. Сино-зелени алги (цијанобактерии) и еукариотски алги. Хлорофилот ја апсорбира енергијата на светлината и синтетизира јаглерод диоксид и вода во јаглеводороди.

Хлорофилот а е сино-зелен и главно ја апсорбира црвената светлина; хлорофилот б е жолто-зелен и главно апсорбира сино-виолетова светлина. Главно за да се разликуваат растенијата во сенка од сончевите растенија. Односот на хлорофилот b и хлорофилот a на растенијата во сенка е мал, така што растенијата во сенка можат силно да ја користат сината светлина и да се прилагодат на одгледување во сенка. Постојат две силни апсорпции на хлорофилот a и хлорофилот b: црвениот регион со бранова должина од 630~680 nm и сино-виолетовиот регион со бранова должина од 400~460 nm.

Каротеноиди (каротеноиди) е општ термин за класа на важни природни пигменти, кои вообичаено се наоѓаат во жолтите, портокалово-црвените или црвените пигменти кај животните, повисоките растенија, габите и алгите. Досега се откриени повеќе од 600 природни каротеноиди. Каротеноидите произведени во растителните клетки не само што апсорбираат и пренесуваат енергија за да помогнат во фотосинтезата, туку имаат и функција да ги заштитат клетките од уништување од возбудени молекули на кислород со единечна електронска врска. Апсорпцијата на светлината на каротеноидите опфаќа опсег од 303-505 nm. Ја обезбедува бојата на храната и влијае на внесувањето храна од човечкото тело; кај алгите, растенијата и микроорганизмите нејзината боја не може да се прикаже бидејќи е покриена со хлорофил.

Во процесот на дизајнирање и селекција наLED светла за растење, има неколку недоразбирања кои треба да се избегнат, главно во следните аспекти.

1. Односот на црвената и сината бранова должина на светлосната бранова должина

Како два главни региони на апсорпција за фотосинтеза на две растенија, спектарот емитиран одLED светло за растењетреба да биде главно црвено светло и сино светло. Но, тоа не може едноставно да се мери со односот на црвено и сино. На пример, односот на црвено со сино е 4:1, 6:1, 9:1 и така натаму.

Постојат многу различни растителни видови со различни навики, а различните фази на раст имаат и различни потреби за фокусирање на светлината. Спектарот потребен за раст на растенијата треба да биде континуиран спектар со одредена ширина на дистрибуција. Очигледно е несоодветно да се користи извор на светлина направен од два чипови со специфична бранова должина од црвена и сина боја со многу тесен спектар. Во експериментите, беше откриено дека растенијата имаат тенденција да бидат жолтеникави, стеблата на листовите се многу лесни, а стеблата на листовите се многу тенки. Имаше голем број студии за одговорот на растенијата на различни спектри во странски земји, како што е ефектот на инфрацрвениот дел на фотопериодот, ефектот на жолто-зелениот дел врз ефектот на засенчување и ефектот на виолетовиот дел на отпорност на штетници и болести, хранливи материи и сл.

Во практична примена, садници често се изгорени или овенати. Затоа, дизајнот на овој параметар мора да биде дизајниран според видот на растенијата, средината за раст и условите.

2. Обична бела светлина и полн спектар

Светлосниот ефект „виден“ од растенијата е различен од човечкото око. Нашите вообичаено користени светилки со бела светлина не можат да ја заменат сончевата светлина, како што се трите примарни бели светлосни цевки кои се широко користени во Јапонија, итн. Употребата на овие спектри има одреден ефект врз растот на растенијата, но ефектот не е исто толку добар како изворот на светлина направен од LED диоди. .

За флуоресцентни цевки со три основни бои кои најчесто се користат во претходните години, иако белата се синтетизира, црвените, зелените и сините спектри се одвоени, а ширината на спектарот е многу тесна, а континуираниот дел од спектарот е релативно слаб. Во исто време, моќноста е сè уште релативно голема во споредба со LED диодите, 1,5 до 3 пати поголема од потрошувачката на енергија. Целосниот спектар на LED диоди дизајнирани специјално за осветлување на растението го оптимизира спектарот. Иако визуелниот ефект е сè уште бел, тој содржи важни светлосни делови потребни за фотосинтеза на растенијата.

3. Параметар за интензитет на осветлување PPFD

Густината на флуксот на фотосинтезата (PPFD) е важен параметар за мерење на интензитетот на светлината кај растенијата. Може да се изрази или со светлосни кванти или со зрачна енергија. Тоа се однесува на ефективната зрачна густина на светлината во фотосинтезата, што го претставува вкупниот број на светлосни кванти кои се слетуваат на стеблата на листовите на растенијата во опсегот на бранова должина од 400 до 700 nm по единица време и единица површина. Единицата еμE·m-2·s-1 (μмол·m-2·s-1). Фотосинтетички активното зрачење (PAR) се однесува на вкупното сончево зрачење со бранова должина во опсег од 400 до 700 nm.

Точката на заситеност на компензацијата на светлината на растенијата, исто така наречена точка на компензација на светлината, значи дека PPFD треба да биде повисока од оваа точка, нејзината фотосинтеза може да биде поголема од дишењето, а растот на растенијата е поголем од потрошувачката пред растенијата да растат. Различни растенија имаат различни точки на компензација на светлината и не може едноставно да се смета дека достигнува одреден индекс, како што е PPFD поголем од 200μмол·m-2·s-1.

Интензитетот на светлината што се рефлектира од мерачот на осветлување што се користеше во минатото е осветленоста, но бидејќи спектарот на раст на растенијата се менува поради висината на изворот на светлина од растението, покриеноста на светлината и дали светлината може да помине низ лисја и сл., се користи како светлина при проучување на фотосинтезата. Силните индикатори не се доволно прецизни, а ПАР сега најмногу се користи.

Општо земено, позитивно растение PPFD> 50μмол·m-2·s-1 може да го започне механизмот за фотосинтеза; додека фабриката за сенка PPFD има потреба од само 20μмол·m-2·s-1. Затоа, при инсталирање на LED светилката за постројка, можете да ја инсталирате и поставите според оваа референтна вредност, да ја изберете соодветната висина на инсталација и да ја постигнете идеалната вредност PPFD и униформноста на површината на листот.

4. Лесна формула

Лесната формула е нов концепт неодамна предложен, кој главно вклучува три фактори: квалитет на светлина, количина на светлина и времетраење. Едноставно разберете дека квалитетот на светлината е најсоодветен спектар за фотосинтеза на растенијата; количината на светлина е соодветна вредност и униформност на PPFD; времетраењето е кумулативната вредност на зрачењето и односот на дневното и ноќното време. Холандските земјоделци открија дека растенијата го користат односот на инфрацрвеното и црвено светло за да ги проценат промените во денот и ноќта. Инфрацрвениот сооднос значително се зголемува на зајдисонце, а растенијата брзо реагираат на спиење. Без овој процес, на растенијата ќе им бидат потребни неколку часа да го завршат овој процес.

Во практичната примена, неопходно е да се акумулира искуство преку тестирање и да се избере најдобрата комбинација.