Bagaimana untuk memilih dan mereka bentuk lampu tumbuh LED?

Sebagai cabang penting dalam pertanian moden, konsep kilang tumbuhan telah menjadi sangat popular. Dalam persekitaran penanaman dalaman, pencahayaan tumbuhan adalah sumber tenaga penting untuk fotosintesis.Lampu Tumbuh LED mempunyai kelebihan luar biasa yang tidak dimiliki oleh lampu tambahan tradisional dan pastinya akan menjadi pilihan pertama untuk lampu utama atau tambahan dalam aplikasi komersial besar seperti ladang menegak dan rumah hijau.

Tumbuhan adalah salah satu bentuk kehidupan yang paling kompleks di planet ini. Penanaman tumbuhan adalah mudah, tetapi sukar dan kompleks. Selain pencahayaan, banyak pembolehubah mempengaruhi satu sama lain, mengimbangi pembolehubah ini merupakan seni hebat yang perlu difahami dan dikuasai oleh penanam. Tetapi dari segi pencahayaan tumbuhan, masih terdapat banyak faktor yang perlu dipertimbangkan dengan teliti.

Mula-mula, mari kita fahami spektrum matahari dan penyerapan spektrum oleh tumbuhan. Seperti yang dapat dilihat dari rajah di bawah, spektrum suria ialah spektrum berterusan, di mana spektrum biru dan hijau lebih kuat daripada spektrum merah, dan spektrum cahaya kelihatan berjulat dari 380 hingga 780 nm. Terdapat beberapa faktor penyerapan utama dalam pertumbuhan tumbuhan, dan spektrum penyerapan cahaya beberapa auksin utama yang mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan adalah berbeza dengan ketara. Oleh itu, penerapanLampu tumbuh LEDbukanlah perkara yang mudah, tetapi sangat disasarkan. Di sini adalah perlu untuk memperkenalkan konsep dua unsur pertumbuhan tumbuhan fotosintesis yang paling penting.

Fotosintesis tumbuhan bergantung pada klorofil dalam kloroplas daun, yang merupakan salah satu pigmen terpenting yang berkaitan dengan fotosintesis. Ia wujud dalam semua organisma yang boleh mencipta fotosintesis, termasuk tumbuhan hijau dan tumbuhan prokariotik. Alga biru-hijau (cyanobacteria) dan alga eukariotik. Klorofil menyerap tenaga cahaya dan mensintesis karbon dioksida dan air menjadi hidrokarbon.

Klorofil a berwarna biru-hijau dan terutamanya menyerap cahaya merah; klorofil b berwarna kuning-hijau dan terutamanya menyerap cahaya biru-ungu. Terutamanya untuk membezakan tumbuhan teduh daripada tumbuhan matahari. Nisbah klorofil b kepada klorofil a tumbuhan teduh adalah kecil, jadi tumbuhan teduh boleh menggunakan cahaya biru dengan kuat dan menyesuaikan diri dengan tumbuh di tempat teduh. Terdapat dua penyerapan kuat klorofil a dan klorofil b: kawasan merah dengan panjang gelombang 630~680 nm, dan rantau biru-ungu dengan panjang gelombang 400~460 nm.

Karotenoid (karotenoid) ialah istilah umum untuk kelas pigmen semula jadi yang penting, yang biasanya ditemui dalam pigmen kuning, jingga-merah atau merah pada haiwan, tumbuhan tinggi, kulat dan alga. Lebih daripada 600 karotenoid semulajadi telah ditemui setakat ini. Karotenoid yang dihasilkan dalam sel tumbuhan bukan sahaja menyerap dan memindahkan tenaga untuk membantu fotosintesis, tetapi juga mempunyai fungsi melindungi sel daripada dimusnahkan oleh molekul oksigen ikatan elektron tunggal yang teruja. Penyerapan cahaya karotenoid meliputi julat 303~505 nm. Ia memberikan warna makanan dan menjejaskan pengambilan makanan badan manusia; dalam alga, tumbuhan dan mikroorganisma, warnanya tidak dapat ditunjukkan kerana ia dilindungi oleh klorofil.

Dalam proses reka bentuk dan pemilihanLampu tumbuh LED, terdapat beberapa salah faham yang perlu dielakkan, terutamanya dalam aspek berikut.

1. Nisbah panjang gelombang merah kepada biru bagi panjang gelombang cahaya

Sebagai dua kawasan penyerapan utama untuk fotosintesis dua tumbuhan, spektrum yang dipancarkan olehLampu tumbuh LEDmestilah terutamanya lampu merah dan cahaya biru. Tetapi ia tidak boleh hanya diukur dengan nisbah merah kepada biru. Contohnya, nisbah merah kepada biru ialah 4:1, 6:1, 9:1 dan seterusnya.

Terdapat banyak spesies tumbuhan yang berbeza dengan tabiat yang berbeza, dan peringkat pertumbuhan yang berbeza juga mempunyai keperluan fokus cahaya yang berbeza. Spektrum yang diperlukan untuk pertumbuhan tumbuhan hendaklah spektrum berterusan dengan lebar taburan tertentu. Jelas sekali tidak sesuai untuk menggunakan sumber cahaya yang diperbuat daripada dua cip panjang gelombang tertentu merah dan biru dengan spektrum yang sangat sempit. Dalam eksperimen, didapati bahawa tumbuhan cenderung kekuningan, batang daun sangat ringan, dan batang daun sangat nipis. Terdapat sejumlah besar kajian mengenai tindak balas tumbuhan terhadap spektrum yang berbeza di negara asing, seperti kesan bahagian inframerah pada fotokala, kesan bahagian kuning-hijau pada kesan teduhan, dan kesan bahagian violet pada ketahanan terhadap perosak dan penyakit, nutrien dan sebagainya.

Dalam aplikasi praktikal, anak benih sering dibakar atau layu. Oleh itu, reka bentuk parameter ini mesti direka mengikut spesies tumbuhan, persekitaran pertumbuhan dan keadaan.

2. Cahaya putih biasa dan spektrum penuh

Kesan cahaya yang "dilihat" oleh tumbuhan adalah berbeza daripada mata manusia. Lampu cahaya putih kami yang biasa digunakan tidak dapat menggantikan cahaya matahari, seperti tiub cahaya putih tiga utama yang digunakan secara meluas di Jepun, dll. Penggunaan spektrum ini mempunyai kesan tertentu ke atas pertumbuhan tumbuhan, tetapi kesannya tidak sebaik sumber cahaya yang dibuat oleh LED. .

Untuk tiub pendarfluor dengan tiga warna utama yang biasa digunakan pada tahun-tahun sebelumnya, walaupun putih disintesis, spektrum merah, hijau, dan biru dipisahkan, dan lebar spektrum adalah sangat sempit, dan bahagian berterusan spektrum agak lemah. Pada masa yang sama, kuasa masih agak besar berbanding dengan LED, 1.5 hingga 3 kali ganda penggunaan tenaga. Spektrum penuh LED yang direka khusus untuk pencahayaan tumbuh tumbuhan mengoptimumkan spektrum. Walaupun kesan visual masih putih, ia mengandungi bahagian cahaya penting yang diperlukan untuk fotosintesis tumbuhan.

3. Parameter keamatan pencahayaan PPFD

Ketumpatan fluks fotosintesis (PPFD) adalah parameter penting untuk mengukur keamatan cahaya dalam tumbuhan. Ia boleh dinyatakan sama ada dengan kuanta cahaya atau tenaga pancaran. Ia merujuk kepada ketumpatan fluks sinaran berkesan cahaya dalam fotosintesis, yang mewakili jumlah bilangan kejadian kuanta cahaya pada batang daun tumbuhan dalam julat panjang gelombang 400 hingga 700 nm seunit masa dan luas unit. Unitnya ialahμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Sinaran aktif fotosintesis (PAR) merujuk kepada jumlah sinaran suria dengan panjang gelombang dalam julat 400 hingga 700 nm.

Titik tepu pampasan cahaya tumbuhan, juga dipanggil titik pampasan cahaya, bermakna PPFD perlu lebih tinggi daripada titik ini, fotosintesisnya boleh lebih besar daripada pernafasan, dan pertumbuhan tumbuhan lebih besar daripada penggunaan sebelum tumbuhan boleh tumbuh. Tumbuhan yang berbeza mempunyai mata pampasan cahaya yang berbeza, dan ia tidak boleh dianggap sebagai mencapai indeks tertentu, seperti PPFD lebih daripada 200μmol·m-2·s-1.

Keamatan cahaya yang dipantulkan oleh meter pencahayaan yang digunakan pada masa lalu ialah kecerahan, tetapi kerana spektrum pertumbuhan tumbuhan berubah disebabkan oleh ketinggian sumber cahaya dari tumbuhan, liputan cahaya, dan sama ada cahaya boleh melalui daun, dsb., ia digunakan sebagai cahaya semasa mengkaji fotosintesis. Penunjuk kuat tidak cukup tepat, dan PAR kini kebanyakannya digunakan.

Secara amnya, loji positif PPFD> 50μmol·m-2·s-1 boleh memulakan mekanisme fotosintesis; manakala PPFD loji teduh hanya memerlukan 20μmol·m-2·s-1. Oleh itu, apabila memasang lampu tumbuhan LED, anda boleh memasang dan menetapkannya mengikut nilai rujukan ini, memilih ketinggian pemasangan yang sesuai, dan mencapai nilai PPFD yang ideal dan keseragaman pada permukaan daun.

4. Formula ringan

Formula ringan ialah konsep baharu yang dicadangkan baru-baru ini, yang merangkumi tiga faktor terutamanya: kualiti cahaya, kuantiti cahaya dan tempoh. Hanya faham bahawa kualiti cahaya adalah spektrum yang paling sesuai untuk fotosintesis tumbuhan; kuantiti cahaya ialah nilai dan keseragaman PPFD yang sesuai; tempoh ialah nilai terkumpul penyinaran dan nisbah waktu siang kepada waktu malam. Pakar pertanian Belanda telah menemui bahawa tumbuhan menggunakan nisbah inframerah kepada cahaya merah untuk menilai perubahan siang dan malam. Nisbah inframerah meningkat dengan ketara pada waktu matahari terbenam, dan tumbuhan bertindak balas dengan cepat untuk tidur. Tanpa proses ini, ia akan mengambil masa beberapa jam untuk tumbuhan menyelesaikan proses ini.

Dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk mengumpul pengalaman melalui ujian dan memilih kombinasi terbaik.