Wie wählt und gestaltet man LED-Wachstumslampen?

Als wichtiger Zweig der modernen Landwirtschaft erfreut sich das Konzept der Pflanzenfabriken großer Beliebtheit. In der Indoor-Pflanzumgebung ist die Pflanzenbeleuchtung eine wesentliche Energiequelle für die Photosynthese.LED-Wachstumslicht verfügt über überwältigende Vorteile, die herkömmliche Zusatzleuchten nicht bieten, und wird mit Sicherheit die erste Wahl für Haupt- oder Zusatzleuchten in großen kommerziellen Anwendungen wie vertikalen Farmen und Gewächshäusern werden.

Pflanzen gehören zu den komplexesten Lebensformen auf diesem Planeten. Das Pflanzen von Pflanzen ist einfach, aber schwierig und komplex. Zusätzlich zur Wachstumsbeleuchtung beeinflussen sich viele Variablen gegenseitig. Das Ausbalancieren dieser Variablen ist eine hervorragende Kunst, die Züchter verstehen und beherrschen müssen. Doch auch bei der Pflanzenbeleuchtung gibt es noch viele Faktoren, die sorgfältig bedacht werden müssen.

Lassen Sie uns zunächst das Spektrum der Sonne und die Absorption des Spektrums durch Pflanzen verstehen. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, ist das Sonnenspektrum ein kontinuierliches Spektrum, in dem das blaue und grüne Spektrum stärker sind als das rote Spektrum und das sichtbare Lichtspektrum zwischen 380 und 780 nm liegt. Es gibt mehrere wichtige Absorptionsfaktoren beim Pflanzenwachstum, und die Lichtabsorptionsspektren mehrerer wichtiger Auxine, die das Pflanzenwachstum beeinflussen, unterscheiden sich erheblich. Daher ist die Anwendung vonLED-Wachstumslichtist keine einfache Angelegenheit, sondern sehr zielgerichtet. Hier ist es notwendig, die Konzepte der beiden wichtigsten photosynthetischen Pflanzenwachstumselemente einzuführen.

Die Photosynthese von Pflanzen beruht auf Chlorophyll im Blattchloroplasten, einem der wichtigsten Pigmente im Zusammenhang mit der Photosynthese. Es kommt in allen Organismen vor, die Photosynthese betreiben können, einschließlich Grünpflanzen und prokaryotischen Pflanzen. Blaualgen (Cyanobakterien) und eukaryontische Algen. Chlorophyll absorbiert die Energie des Lichts und wandelt Kohlendioxid und Wasser in Kohlenwasserstoffe um.

Chlorophyll a ist blaugrün und absorbiert hauptsächlich rotes Licht; Chlorophyll B ist gelbgrün und absorbiert hauptsächlich blauviolettes Licht. Hauptsächlich zur Unterscheidung von Schattenpflanzen und Sonnenpflanzen. Das Verhältnis von Chlorophyll b zu Chlorophyll a von Schattenpflanzen ist gering, sodass Schattenpflanzen blaues Licht stark nutzen und sich an das Wachstum im Schatten anpassen können. Es gibt zwei starke Absorptionen von Chlorophyll a und Chlorophyll b: den roten Bereich mit einer Wellenlänge von 630–680 nm und den blauvioletten Bereich mit einer Wellenlänge von 400–460 nm.

Carotinoide (Carotinoide) ist ein allgemeiner Begriff für eine Klasse wichtiger natürlicher Pigmente, die häufig in gelben, orangeroten oder roten Pigmenten bei Tieren, höheren Pflanzen, Pilzen und Algen vorkommen. Bisher wurden mehr als 600 natürliche Carotinoide entdeckt. In Pflanzenzellen produzierte Carotinoide absorbieren und übertragen nicht nur Energie, um die Photosynthese zu unterstützen, sondern haben auch die Funktion, Zellen vor der Zerstörung durch angeregte Sauerstoffmoleküle mit Einzelelektronenbindung zu schützen. Die Lichtabsorption von Carotinoiden umfasst den Bereich von 303 bis 505 nm. Es sorgt für die Farbe der Nahrung und beeinflusst die Nahrungsaufnahme des menschlichen Körpers; Bei Algen, Pflanzen und Mikroorganismen kann seine Farbe nicht dargestellt werden, da es von Chlorophyll bedeckt ist.

Im Design- und Auswahlprozess vonLED-WachstumslichterEs gibt mehrere Missverständnisse, die vermieden werden müssen, vor allem in den folgenden Aspekten.

1. Das Verhältnis der roten zur blauen Wellenlänge der Lichtwellenlänge

Als die beiden Hauptabsorptionsbereiche für die Photosynthese zweier Pflanzen gilt das von ihnen emittierte SpektrumLED-WachstumslichtEs sollte hauptsächlich rotes und blaues Licht sein. Aber es kann nicht einfach am Verhältnis von Rot zu Blau gemessen werden. Das Verhältnis von Rot zu Blau beträgt beispielsweise 4:1, 6:1, 9:1 und so weiter.

Es gibt viele verschiedene Pflanzenarten mit unterschiedlichen Gewohnheiten und unterschiedliche Wachstumsstadien erfordern auch unterschiedliche Lichtfokussierung. Das für das Pflanzenwachstum erforderliche Spektrum sollte ein kontinuierliches Spektrum mit einer bestimmten Verteilungsbreite sein. Es ist offensichtlich ungeeignet, eine Lichtquelle zu verwenden, die aus zwei spezifischen Wellenlängenchips (Rot und Blau) mit einem sehr schmalen Spektrum besteht. In Versuchen wurde festgestellt, dass Pflanzen eher gelblich sind, die Blattstiele sehr hell und die Blattstiele sehr dünn sind. Es gibt zahlreiche Studien zur Reaktion von Pflanzen auf verschiedene Spektren im Ausland, wie zum Beispiel die Wirkung des Infrarotanteils auf die Photoperiode, die Wirkung des Gelbgrünanteils auf den Schattierungseffekt und die Wirkung des Der violette Teil hängt von der Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten, Nährstoffen usw. ab.

In der Praxis werden Sämlinge häufig verbrannt oder verdorren. Daher muss die Gestaltung dieses Parameters entsprechend der Pflanzenart, der Wachstumsumgebung und den Bedingungen gestaltet werden.

2. Gewöhnliches weißes Licht und volles Spektrum

Der Lichteffekt, den Pflanzen „sehen“, unterscheidet sich vom menschlichen Auge. Unsere häufig verwendeten Weißlichtlampen sind nicht in der Lage, das Sonnenlicht zu ersetzen, wie beispielsweise die in Japan weit verbreiteten Drei-Primär-Weißlichtröhren usw. Die Verwendung dieser Spektren hat einen gewissen Einfluss auf das Pflanzenwachstum, der Effekt ist jedoch nicht der Fall genauso gut wie die Lichtquelle aus LEDs. .

Bei Leuchtstoffröhren mit drei Primärfarben, die in früheren Jahren üblicherweise verwendet wurden, wird zwar Weiß synthetisiert, die roten, grünen und blauen Spektren werden jedoch getrennt, und die Breite des Spektrums ist sehr schmal und der kontinuierliche Teil des Spektrums ist relativ schwach. Gleichzeitig ist die Leistung im Vergleich zu LEDs immer noch relativ groß und beträgt das 1,5- bis 3-fache des Energieverbrauchs. Das gesamte Spektrum an LEDs, die speziell für die Pflanzenbeleuchtung entwickelt wurden, optimiert das Spektrum. Obwohl der visuelle Effekt immer noch weiß ist, enthält es wichtige Lichtanteile, die für die Photosynthese der Pflanzen erforderlich sind.

3. Beleuchtungsintensitätsparameter PPFD

Die Photosyntheseflussdichte (PPFD) ist ein wichtiger Parameter zur Messung der Lichtintensität in Pflanzen. Sie kann entweder durch Lichtquanten oder Strahlungsenergie ausgedrückt werden. Sie bezieht sich auf die effektive Strahlungsflussdichte des Lichts bei der Photosynthese, die die Gesamtzahl der Lichtquanten darstellt, die im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm pro Zeiteinheit und Flächeneinheit auf Pflanzenblattstängel einfallen. Die Einheit istμE·m-2·s-1 (μMol·m-2·s-1). Unter der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) versteht man die gesamte Sonnenstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 700 nm.

Der Lichtkompensationssättigungspunkt von Pflanzen, auch Lichtkompensationspunkt genannt, bedeutet, dass der PPFD höher als dieser Punkt sein muss, seine Photosynthese größer sein kann als die Atmung und das Wachstum der Pflanzen größer ist als der Verbrauch, bevor Pflanzen wachsen können. Unterschiedliche Pflanzen haben unterschiedliche Lichtkompensationspunkte, und es kann nicht einfach davon ausgegangen werden, dass ein bestimmter Index erreicht wird, z. B. ein PPFD von mehr als 200μMol·m-2·s-1.

Die von den in der Vergangenheit verwendeten Beleuchtungsstärkemessgeräten reflektierte Lichtintensität ist die Helligkeit, da sich das Spektrum des Pflanzenwachstums jedoch aufgrund der Höhe der Lichtquelle von der Pflanze, der Abdeckung des Lichts und der Frage, ob das Licht durch die Pflanze dringen kann, ändert Blätter usw., es wird als Licht bei der Untersuchung der Photosynthese verwendet. Starke Indikatoren sind nicht präzise genug und PAR wird heute meist verwendet.

Im Allgemeinen positiver Pflanzen-PPFD > 50μMol·m-2·s-1 kann den Photosynthesemechanismus starten; während die Schattenpflanze PPFD nur 20 benötigtμMol·m-2·s-1. Daher können Sie bei der Installation der LED-Pflanzenleuchte diese entsprechend diesem Referenzwert installieren und einstellen, die entsprechende Installationshöhe wählen und den idealen PPFD-Wert und die Gleichmäßigkeit auf der Blattoberfläche erzielen.

4. Leichte Formel

Die Lichtformel ist ein kürzlich vorgeschlagenes neues Konzept, das hauptsächlich drei Faktoren umfasst: Lichtqualität, Lichtmenge und Dauer. Verstehen Sie einfach, dass die Lichtqualität das Spektrum ist, das für die Photosynthese von Pflanzen am besten geeignet ist. Lichtmenge ist der entsprechende PPFD-Wert und die Gleichmäßigkeit; Dauer ist der kumulative Wert der Einstrahlung und das Verhältnis von Tag- zu Nachtzeit. Niederländische Landwirte haben herausgefunden, dass Pflanzen das Verhältnis von Infrarot- zu Rotlicht nutzen, um den Tag- und Nachtwechsel zu beurteilen. Bei Sonnenuntergang steigt der Infrarotanteil deutlich an und Pflanzen reagieren schnell auf den Schlaf. Ohne diesen Prozess würde es mehrere Stunden dauern, bis die Pflanzen diesen Prozess abgeschlossen hätten.

In der praktischen Anwendung ist es notwendig, durch Tests Erfahrungen zu sammeln und die beste Kombination auszuwählen.