Като важен клон на съвременното земеделие концепцията за растителни фабрики стана много популярна. В средата за засаждане на закрито растителното осветление е основен енергиен източник за фотосинтеза. LED растителни светлини имат преобладаващи предимства, които традиционните допълнителни светлини нямат, и със сигурност ще се превърне в първия избор за основни или допълнителни светлини в големи търговски приложения като вертикални ферми и оранжерии.
Растенията са една от най-сложните форми на живот на тази планета. Засаждането на растения е изключително просто, но и трудно и сложно. В допълнение към растително осветление, много променливи си влияят взаимно, балансиране на тези променливи е превъзходно изкуство, което производителите трябва да разберат и овладеят. Но по отношение на растителното осветление, все още има много фактори, които трябва да бъдат внимателно разгледани.
Първо, нека да разберем спектъра на слънцето и усвояването на спектъра от растенията. Както може да се види от фигурата по-долу, слънчевият спектър е непрекъснат спектър, при който синият и зеленият спектър са по-силни от червения спектър, а видимият светлинен спектър варира от 380 до 780 nm. Има няколко ключови абсорбционни фактора за растежа на растенията, а светлопоглъщащите спектри на няколко ключови оукси, които влияят върху растежа на растенията, са значително различни. Ето защо, прилагането на LED светлини за растеж на растенията не е проста материя, а много целенасочена. Тук е необходимо да се въведат понятията на двата най-важни фотосинтетични елемента за растеж на растенията.
Фотосинтезата на растенията разчита на хлорофил в листния хлоропласт, който е един от най-важните пигменти, свързани с фотосинтезата. Той съществува във всички организми, които могат да създадат фотосинтеза, включително зелени растения и прокариотни растения. Синьо-зелени водорасли (цианобактерии) и еукариотни водорасли. Хлорофилът абсорбира енергията на светлината и синтезира въглеродния диоксид и водата във въглеводороди.
Хлорофил а е синьо-зелен и основно абсорбира червена светлина; хлорофил b е жълто-зелен и абсорбира главно синьо-виолетова светлина. Главно да се разграничат нюанси растения от слънчеви растения. Съотношението на хлорофил б към хлорофил а от сенчести растения е малко, така че сенчестите растения могат да използват синя светлина силно и да се адаптират към отглеждането на сянка. Има две силни абсорбции на хлорофил а и хлорофил b: червената област с дължина на вълната 630 ~ 680 nm, и синьо-виолетовия регион с дължина на вълната 400 ~ 460 nm.
Каротеноидите (каротеноиди) са общ термин за клас важни естествени пигменти, които обикновено се срещат в жълти, оранжево-червени или червени пигменти при животни, висши растения, гъбички, и водорасли. Досега са открити повече от 600 естествени каротеноиди. Каротеноидите, произведени в растителните клетки, не само абсорбират и прехвърлят енергия, за да помогнат за напредъка на фотосинтезата, но и имат функцията да предпазват клетките от унищожаване от развълнувани кислородни молекули с едноелектронна връзка. Каротеноидите абсорбират светлината в диапазона от 303 ~ 505 nm. Те осигуряват цвета на храната и влияят върху приема на храна от човешкото тяло; в водораслите, растенията и микроорганизмите техният цвят не може да бъде представен поради това, че е покрит от хлорофил.
В процеса на проектиране и избор на LED растителни светлини има няколко недоразумения, които трябва да бъдат избегнати, главно в следните аспекти.
1.Съотношение на дължината на червената и синята вълна на дължината на светлинните вълни
Като двата основни абсорбционни региона за фотосинтеза на две растения, спектърът, излъчван от LED растителни светлини, трябва да бъде предимно червена светлина и синя светлина. Но тя не може да бъде просто измерена чрез съотношението на червено към синьо. Например съотношението червено към синьо е 4:1, 6:1, 9:1 и така нататък.
Растителните видове са много разнообразни и имат различни навици, а различните етапи на растеж също имат различни нужди от светлинен фокус. Спектърът, необходим за растежа на растенията, следва да бъде непрекъснат спектър с определена ширина на разпределение. Очевидно е неподходящо да се използва източник на светлина, изработен от два специфични чипа дължина на вълната от червено и синьо с много тесен спектър. В експериментите беше установено, че растенията са склонни да бъдат жълтеникави, листните стъбла са много леки, а листните стъбла са много тънки. Налице са голям брой изследвания за реакцията на растенията на различни спектри в чужди страни, като например ефекта на инфрачервената част върху фотопериод, ефекта на жълто-зелената част върху засенчващия ефект и ефекта на лилавото част върху устойчивостта на вредители и заболявания, хранителни вещества и така нататък.
В действителните приложения разсадът често се изгаря или изсъхва. Следователно, проектирането на този параметър трябва да бъде проектирано в съответствие с растителните видове, околната среда на растеж и условията.
2. Обикновена бяла светлина и пълен спектър
Светлинният ефект "видян" от растенията е различен от човешкото око. Често използваните ни лампи за бяла светлина не могат да заменят слънчевата светлина, като например три-първичните бели светлинни тръби, широко използвани в Япония. Използването на тези спектъри има определен ефект върху растежа на растенията, но ефектът не е толкова добър, колкото светлинният източник, направен от светодиодите. .
За луминесцентни тръби с три първични цвята, често използвани през предходните години, въпреки че бялото се синтезира, червените, зелените и сините спектри са разделени, а ширината на спектъра е много тясна, а непрекъснатата част от спектъра е сравнително слаба. В същото време мощността все още е сравнително голяма в сравнение с светодиодите, 1,5 до 3 пъти по-голяма от консумацията на енергия. Пълният спектър от светодиоди, предназначени специално за растително осветление, оптимизира спектъра. Въпреки че визуалният ефект все още е бял, той съдържа важната част от светлината, необходима за растителна фотосинтеза.
3. Параметър на интензивността на осветяване PPFD
Фотосинтезираната плътност на флукса (PPFD) е важен параметър за измерване на интензивността на светлината на растенията. Тя може да се изрази или чрез лека quanta, или чрез сияйна енергия. Той се отнася до ефективната плътност на радиационния поток на светлината при фотосинтезата, която представлява общия брой инцидент с лека куанта върху стъблата на растителните листа в диапазона на дължината на вълната от 400 до 700 nm за единица време и единица площ. Неговата единица е μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Фотосинтетично активната радиация (PAR) се отнася до общото слънчево лъчение с дължина на вълната в диапазона от 400 до 700 nm.
Светлокомпенсационният пункт на растенията, наричан още светлокомпенсация точка, означава, че PPFD трябва да бъде по-висока от тази точка, за да може фотосинтезата да бъде по-голяма от дишането, а растежът на растенията е по-голям от консумацията, преди растенията да могат да растат. Различните растения имат различни точки за компенсация на светлината и не може просто да се разглежда като достигане на определен индекс, като PPFD по-голям от 200μmol·m-2·s-1.
Светлинната интензивност на светлинния метър, използван в миналото, е яркостта, но тъй като спектърът на растежа на растенията се променя поради височината на източника на светлина от растението, покритието на светлината и дали светлината може да премине през листата и т.н., тя се използва като светлина при изучаване на фотосинтезата. Силните показатели не са достатъчно точни, а PAR сега се използва най-вече.
По принцип механизмът за фотосинтеза може да бъде иницииран от положителното растение PPFD> 50 μmol·m-2·s-1; докато заводът за сянка PPFD се нуждае само от 20 μmol·m-2·s-1. Затова при инсталирането на LED растителната светлина можете да я инсталирате и зададете според тази референтна стойност, да изберете подходящата височина на монтажа и да постигнете идеалната стойност и еднаквост на PPFD върху повърхността на листата.
4. Лека формула
Леката формула е ново понятие, предложено наскоро, което включва главно три фактора: качество на светлината, леко количество и продължителност. Просто разберете, че качеството на светлината е спектърът, най-подходящ за растителна фотосинтеза; леко количество е подходящата стойност и еднаквост на PPFD; продължителност е кумулативната стойност на облъчването и съотношението ден към нощно време. Холандските аграри са открили, че растенията използват съотношението на инфрачервена към червена светлина, за да преценят промяната през деня. Инфрачервеното съотношение се увеличава значително при залез слънце, а растенията реагират бързо на сън. Без този процес, би отнело няколко часа за растението, за да завърши този процес.
В практическите приложения е необходимо да се натрупа опит чрез тестване и да се избере най-добрата комбинация.
