Kaip išsirinkti ir suprojektuoti LED auginimo šviestuvus?

Augalų gamyklų koncepcija, kaip svarbi šiuolaikinio žemės ūkio šaka, tapo labai populiari. Kambarių sodinimo aplinkoje augalų apšvietimas yra esminis fotosintezės energijos šaltinis.LED Grow lemputė turi didžiulių pranašumų, kurių neturi tradiciniai papildomi šviestuvai, ir tikrai taps pirmuoju pagrindinių ar papildomų žibintų pasirinkimu didelėse komercinėse srityse, pavyzdžiui, vertikaliuose ūkiuose ir šiltnamiuose.

Augalai yra viena iš sudėtingiausių gyvybės formų šioje planetoje. Augalų sodinimas yra paprastas, bet sunkus ir sudėtingas. Be auginimo apšvietimo, daugelis kintamųjų veikia vienas kitą, o šių kintamųjų subalansavimas yra puikus menas, kurį augintojai turi suprasti ir įvaldyti. Tačiau kalbant apie augalų apšvietimą, vis dar yra daug veiksnių, kuriuos reikia atidžiai apsvarstyti.

Pirmiausia supraskime saulės spektrą ir augalų spektro sugertį. Kaip matyti iš žemiau esančio paveikslo, saulės spektras yra ištisinis spektras, kuriame mėlynas ir žalias spektras yra stipresnis už raudonąjį, o matomos šviesos spektras svyruoja nuo 380 iki 780 nm. Yra keletas pagrindinių augalų augimo sugerties faktorių, o kelių pagrindinių auksinų, turinčių įtakos augalų augimui, šviesos sugerties spektrai labai skiriasi. Todėl taikantLED augimo lemputėnėra paprastas dalykas, bet labai tikslingas. Čia būtina supažindinti su dviejų svarbiausių fotosintetinių augalų augimo elementų sąvokomis.

Augalų fotosintezė priklauso nuo lapų chloroplasto chlorofilo, kuris yra vienas iš svarbiausių pigmentų, susijusių su fotosinteze. Jis egzistuoja visuose organizmuose, galinčiuose sukurti fotosintezę, įskaitant žaliuosius ir prokariotinius augalus. Melsvadumbliai (cianobakterijos) ir eukariotiniai dumbliai. Chlorofilas sugeria šviesos energiją ir sintezuoja anglies dioksidą bei vandenį į angliavandenilius.

Chlorofilas a yra mėlynai žalios spalvos ir daugiausia sugeria raudoną šviesą; chlorofilas b yra geltonai žalios spalvos ir daugiausia sugeria mėlynai violetinę šviesą. Daugiausia atskirti šešėlinius augalus nuo saulės augalų. Pavėsyje esančių augalų chlorofilo b ir chlorofilo a santykis yra mažas, todėl pavėsyje esantys augalai gali stipriai panaudoti mėlyną šviesą ir prisitaikyti prie auginimo pavėsyje. Yra dvi stiprios chlorofilo a ir chlorofilo b absorbcijos: raudonoji sritis, kurios bangos ilgis yra 630–680 nm, ir mėlynai violetinė sritis, kurios bangos ilgis yra 400–460 nm.

Karotinoidai (karotinoidai) yra bendras terminas, apibūdinantis svarbių natūralių pigmentų, kurie dažniausiai randami geltonuose, oranžinės-raudonuose arba raudonuosiuose gyvūnų, aukštesniųjų augalų, grybų ir dumblių pigmentuose, klasei. Iki šiol buvo atrasta daugiau nei 600 natūralių karotinoidų. Augalų ląstelėse gaminami karotinoidai ne tik sugeria ir perduoda energiją, kad padėtų fotosintezei, bet ir turi funkciją apsaugoti ląsteles nuo sunaikinimo sužadintos vieno elektrono ryšio deguonies molekulių. Karotinoidų šviesos sugertis apima 303–505 nm diapazoną. Jis suteikia maistui spalvą ir turi įtakos žmogaus organizmo suvartojamo maisto kiekiui; dumbliuose, augaluose ir mikroorganizmuose jo spalva negali būti pateikta, nes yra padengta chlorofilu.

Projektavimo ir atrankos proceseLED auginimo lemputės, yra keletas nesusipratimų, kurių reikia vengti, daugiausia dėl šių aspektų.

1. Šviesos bangos ilgio raudonos ir mėlynos bangos ilgio santykis

Kaip dvi pagrindinės dviejų augalų fotosintezės absorbcijos sritys, skleidžiamas spektrasLED augimo lemputėdaugiausia turėtų būti raudona ir mėlyna šviesa. Tačiau jo negalima tiesiog išmatuoti raudonos ir mėlynos spalvos santykiu. Pavyzdžiui, raudonos ir mėlynos spalvos santykis yra 4:1, 6:1, 9:1 ir pan.

Yra daug skirtingų augalų rūšių, turinčių skirtingus įpročius, o skirtingi augimo etapai taip pat turi skirtingus šviesos fokusavimo poreikius. Augalų augimui reikalingas spektras turi būti ištisinis spektras, turintis tam tikrą pasiskirstymo plotį. Akivaizdu, kad netikslinga naudoti šviesos šaltinį, pagamintą iš dviejų specifinių raudonos ir mėlynos bangos ilgio lustų, turinčių labai siaurą spektrą. Atliekant eksperimentus buvo nustatyta, kad augalai būna gelsvi, lapų stiebai labai lengvi, o lapkočiai labai ploni. Užsienio šalyse atlikta daug tyrimų apie augalų reakciją į skirtingus spektrus, pavyzdžiui, infraraudonosios dalies poveikis fotoperiodui, geltonai žalios dalies poveikis šešėliavimo efektui ir violetinė dalis apie atsparumą kenkėjams ir ligoms, maistines medžiagas ir pan.

Praktikoje sodinukai dažnai sudeginami arba nuvysta. Todėl šio parametro konstrukcija turi būti projektuojama atsižvelgiant į augalų rūšį, augimo aplinką ir sąlygas.

2. Įprasta balta šviesa ir visas spektras

Augalų „matomas“ šviesos efektas skiriasi nuo žmogaus akies. Mūsų dažniausiai naudojamos baltos šviesos lempos negali pakeisti saulės šviesos, pvz., Japonijoje plačiai naudojami trijų pirminių baltos šviesos vamzdžiai ir tt Šių spektrų naudojimas daro tam tikrą poveikį augalų augimui, tačiau poveikis nėra toks pat geras kaip šviesos šaltinis, pagamintas iš LED. .

Liuminescencinėms lempoms su trimis pagrindinėmis spalvomis, paprastai naudojamomis ankstesniais metais, nors ir sintetinama balta spalva, raudonos, žalios ir mėlynos spalvos spektrai yra atskirti, o spektro plotis yra labai siauras, o ištisinė spektro dalis yra gana silpna. Tuo pačiu metu galia vis dar yra palyginti didelė, palyginti su šviesos diodais, 1,5–3 kartus daugiau nei energijos suvartojimas. Visas šviesos diodų spektras, sukurtas specialiai augalų auginimo apšvietimui, optimizuoja spektrą. Nors vizualinis efektas vis dar baltas, jame yra svarbių šviesių dalių, reikalingų augalų fotosintezei.

3. Apšvietimo intensyvumo parametras PPFD

Fotosintezės srauto tankis (PPFD) yra svarbus parametras, matuojant šviesos intensyvumą augaluose. Jis gali būti išreikštas šviesos kvantais arba spinduliavimo energija. Tai reiškia efektyvų šviesos srauto tankį fotosintezėje, kuris parodo bendrą šviesos kvantų, patenkančių ant augalų lapų stiebų bangos ilgių diapazone nuo 400 iki 700 nm, skaičių per laiko ir ploto vienetą. Vienetas yraμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosintetiškai aktyvioji spinduliuotė (PAR) reiškia bendrą saulės spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra nuo 400 iki 700 nm.

Augalų šviesos kompensavimo prisotinimo taškas, dar vadinamas šviesos kompensavimo tašku, reiškia, kad PPFD turi būti didesnis už šį tašką, jo fotosintezė gali būti didesnė nei kvėpavimas, o augalų augimas didesnis nei suvartojimas, kol augalai gali augti. Skirtingi augalai turi skirtingus šviesos kompensavimo taškus, todėl negalima tiesiog laikyti, kad jis pasiekia tam tikrą indeksą, pvz., PPFD didesnis nei 200μmol·m-2·s-1.

Praeityje naudoto apšvietimo matuoklio atspindėtas šviesos intensyvumas yra ryškumas, bet dėl ​​to, kad augalų augimo spektras keičiasi dėl šviesos šaltinio aukščio nuo augalo, šviesos aprėpties ir ar šviesa gali prasiskverbti pro lapai ir kt., ji naudojama kaip šviesa tiriant fotosintezę. Stiprūs rodikliai nėra pakankamai tikslūs, o dabar dažniausiai naudojamas PAR.

Paprastai teigiamas augalo PPFD> 50μmol·m-2·s-1 gali paleisti fotosintezės mechanizmą; o šešėliniam augalui PPFD reikia tik 20μmol·m-2·s-1. Todėl, montuodami LED augalų šviestuvą, galite jį sumontuoti ir nustatyti pagal šią atskaitos vertę, pasirinkti tinkamą montavimo aukštį ir pasiekti idealią PPFD vertę bei vienodumą lapo paviršiuje.

4. Šviesos formulė

Šviesos formulė yra nauja neseniai pasiūlyta koncepcija, kurią daugiausia sudaro trys veiksniai: šviesos kokybė, šviesos kiekis ir trukmė. Tiesiog supraskite, kad šviesos kokybė yra augalų fotosintezei tinkamiausias spektras; šviesos kiekis yra atitinkama PPFD reikšmė ir vienodumas; trukmė – tai kumuliacinė švitinimo vertė ir dienos bei nakties laiko santykis. Nyderlandų žemdirbiai išsiaiškino, kad augalai naudoja infraraudonųjų spindulių ir raudonos šviesos santykį, kad įvertintų dienos ir nakties pokyčius. Saulėlydžio metu infraraudonųjų spindulių santykis žymiai padidėja, o augalai greitai reaguoja į miegą. Be šio proceso augalams šį procesą užbaigti prireiktų kelių valandų.

Praktikoje būtina kaupti patirtį atliekant bandymus ir pasirinkti geriausią derinį.