Kao važna grana moderne poljoprivrede, koncept tvornica biljaka postao je vrlo popularan. U zatvorenom okruženju za sadnju, rasvjeta biljaka bitan je izvor energije za fotosintezu. LED svjetla za biljke imaju ogromne prednosti koje tradicionalna dodatna svjetla nemaju, i zasigurno će postati prvi izbor za glavna ili dopunska svjetla u velikim komercijalnim primjenama, poput vertikalnih farmi i staklenika.
Biljke su jedan od najsloženijih oblika života na ovoj planeti. Sadnja biljaka iznimno je jednostavna, ali i teška i složena. Osim rasvjete biljaka, mnoge varijable utječu jedna na drugu, balansiranje ovih varijabli vrhunska je umjetnost koju uzgajivači moraju razumjeti i svladati. No, što se tiče rasvjete biljaka, još uvijek postoji mnogo čimbenika koje treba pažljivo razmotriti.
Prvo, neka&razumije spektar Sunca i apsorpciju spektra od strane biljaka. Kao što se može vidjeti sa donje slike, solarni spektar je kontinuirani spektar, u kojem su plavi i zeleni spektar jači od crvenog, a spektar vidljive svjetlosti u rasponu od 380 do 780 nm. Postoji nekoliko ključnih čimbenika apsorpcije za rast biljaka, a spektri apsorpcije svjetlosti nekoliko ključnih auksina koji utječu na rast biljaka značajno se razlikuju. Stoga primjena LED svjetala za rast biljaka nije jednostavna stvar, već vrlo ciljana. Ovdje je potrebno uvesti koncepte dva najvažnija fotosintetička elementa rasta biljaka.
Fotosinteza biljaka oslanja se na klorofil u kloroplastu lista, koji je jedan od najvažnijih pigmenata povezanih s fotosintezom. Postoji u svim organizmima koji mogu stvoriti fotosintezu, uključujući zelene biljke i prokariotske biljke. Plavo-zelene alge (cijanobakterije) i eukariotske alge. Klorofil apsorbira energiju svjetlosti i sintetizira ugljikov dioksid i vodu u ugljikovodike.
Klorofil a je plavo-zelen i uglavnom upija crveno svjetlo; klorofil b je žuto-zelen i uglavnom apsorbira plavo-ljubičastu svjetlost. Uglavnom za razlikovanje biljaka u sjeni od biljaka sunca. Omjer klorofila b prema klorofilu a sjenovitih biljaka je mali, pa zasjenjene biljke mogu snažno koristiti plavo svjetlo i prilagoditi se rastu u sjeni. Postoje dvije jake apsorpcije klorofila a i klorofila b: crveno područje s valnom duljinom od 630 ~ 680 nm i plavo-ljubičasto područje s valnom duljinom od 400 ~ 460 nm.
Karotenoidi (karotenoidi) opći su izraz za klasu važnih prirodnih pigmenata, koji se obično nalaze u žutim, narančastocrvenim ili crvenim pigmentima kod životinja, viših biljaka, gljiva i algi. Do sada je otkriveno više od 600 prirodnih karotenoida. Karotenoidi proizvedeni u biljnim stanicama ne samo da apsorbiraju i prenose energiju kako bi pomogli napredak fotosinteze, već imaju i funkciju zaštite stanica od uništenja pobuđenim molekulama kisika s jednom elektronskom vezom. Karotenoidi apsorbiraju svjetlost u rasponu od 303 ~ 505 nm. Oni daju boju hrani i utječu na unos hrane ljudskim tijelom' u algama, biljkama i mikroorganizmima njihova se boja ne može prikazati jer je prekrivena klorofilom.
U procesu projektiranja i odabira LED biljnih svjetala postoji nekoliko nesporazuma koje treba izbjeći, uglavnom u sljedećim aspektima.
1. Omjer valne duljine svjetlosne i crvene valne duljine
Kao dva glavna apsorpcijska područja za fotosintezu dviju biljaka, spektar koji emitiraju LED biljna svjetla trebao bi biti uglavnom crveno svjetlo i plavo svjetlo. Ali to se ne može jednostavno izmjeriti omjerom crvene i plave boje. Na primjer, omjer crvene i plave boje je 4: 1, 6: 1, 9: 1 i tako dalje.
Biljne vrste su vrlo raznolike i imaju različite navike, a različite faze rasta također imaju različite potrebe za svjetlosnim fokusom. Spektar potreban za rast biljaka trebao bi biti kontinuirani spektar s određenom širinom raspodjele. Očito je neprikladno koristiti izvor svjetlosti izrađen od dva čipa specifične valne duljine, crvenog i plavog s vrlo uskim spektrom. U pokusima je utvrđeno da biljke imaju tendenciju biti žućkaste, lisne stabljike su vrlo lagane, a stabljike lišća vrlo tanke. U inozemstvu je proveden veliki broj studija o odzivu biljaka na različite spektre, poput utjecaja infracrvenog dijela na fotoperiod, utjecaja žuto-zelenog dijela na efekt zasjenjivanja i učinka ljubičasti dio o otpornosti na štetočine i bolesti, hranjivim tvarima i tako dalje.
U stvarnim primjenama, sadnice se često spaljuju ili uvenu. Stoga se dizajn ovog parametra mora osmisliti prema biljnim vrstama, okolišu rasta i uvjetima.
2. Obično bijelo svjetlo i cijeli spektar
Svjetlosni efekt&"viđen &" po biljkama se razlikuje od ljudskog oka. Naše uobičajeno korištene svjetiljke za bijelo svjetlo ne mogu zamijeniti sunčevo svjetlo, kao što su tri primarne cijevi za bijelo svjetlo koje se široko koriste u Japanu. Korištenje ovih spektara ima određeni učinak na rast biljaka, ali učinak nije tako dobar kao izvor svjetlosti koji stvaraju LED diode. .
Za fluorescentne cijevi s tri osnovne boje koje su se uobičajeno koristile prethodnih godina, iako se sintetizira bijela, crveni, zeleni i plavi spektar su razdvojeni, a širina spektra je vrlo uska, a kontinuirani dio spektra relativno slab. Istodobno, snaga je i dalje relativno velika u usporedbi s LED diodama, 1,5 do 3 puta veća od potrošnje energije. Cijeli spektar LED dioda dizajniran posebno za rasvjetu biljaka optimizira spektar. Iako je vizualni efekt još uvijek bijel, on sadrži važan dio svjetla potrebno za fotosintezu biljaka.
3. Parametar intenziteta osvjetljenja PPFD
Gustoća protoka fotosinteze (PPFD) važan je parametar za mjerenje intenziteta svjetlosti biljaka. Može se izraziti svjetlosnim kvantima ili zračećom energijom. Odnosi se na efektivnu gustoću svjetlosnog toka u fotosintezi, koja predstavlja ukupan broj svjetlosnih kvanti koji padaju na stabljike listova biljaka u rasponu valnih duljina od 400 do 700 nm po jedinici vremena i jedinici površine. Njegova jedinica je μE · m-2 · s-1 (μmol · m-2 · s-1). Fotosintetski aktivno zračenje (PAR) odnosi se na ukupno sunčevo zračenje s valnom duljinom u rasponu od 400 do 700 nm.
Točka kompenzacije svjetlosti biljaka, koja se naziva i svjetlosna kompenzacijska točka, znači da PPFD mora biti viši od ove točke da bi fotosinteza bila veća od disanja, a rast biljaka veći od potrošnje prije nego što biljke mogu rasti. Različite biljke imaju različite točke kompenzacije svjetlosti i to se ne može jednostavno smatrati postizanjem određenog indeksa, kao što je PPFD veći od 200μmol · m-2 · s-1.
Intenzitet svjetla mjerača osvjetljenja koji se koristio u prošlosti je svjetlina, ali zato što se spektar rasta biljaka mijenja zbog visine izvora svjetlosti iz biljke, pokrivenosti svjetlom i može li svjetlost proći kroz lišće itd., koristi se kao svjetlo pri proučavanju fotosinteze. Jaki pokazatelji nisu dovoljno točni, a sada se uglavnom koristi PAR.
Općenito, mehanizam fotosinteze može pokrenuti pozitivna biljka PPFD> 50 μmol · m-2 · s-1; dok sjenila PPFD treba samo 20 μmol · m-2 · s-1. Stoga, prilikom ugradnje LED biljnog svjetla, možete ga instalirati i postaviti prema ovoj referentnoj vrijednosti, odabrati odgovarajuću visinu ugradnje i postići idealnu vrijednost i ujednačenost PPFD -a na površini lista.
4. Lagana formula
Svjetlosna formula novi je koncept nedavno predložen, koji uglavnom uključuje tri faktora: kvalitetu svjetla, količinu svjetlosti i trajanje. Jednostavno shvatite da je kvaliteta svjetlosti spektar najprikladniji za fotosintezu biljaka; svjetlosna količina je odgovarajuća vrijednost i ujednačenost PPFD -a; trajanje je kumulativna vrijednost zračenja i omjer dana i noći. Nizozemski poljoprivrednici otkrili su da biljke koriste omjer infracrvenog i crvenog svjetla za procjenu promjene dana i noći. Infracrveni omjer značajno se povećava pri zalasku sunca, a biljke brzo reagiraju na san. Bez ovog procesa, biljci bi trebalo nekoliko sati da dovrši ovaj proces.
U praktičnim primjenama potrebno je akumulirati iskustvo testiranjem i odabrati najbolju kombinaciju.
