Valgusuuringute vundament seisneb spektroskoopias ja valguse kvaliteet nõuab spektraalanalüüsi. LED-taimede kasvuvalgustite spekter on eriti oluline, mistõttu on vaja spetsiaalset disaini, mis on kohandatud kultiveerimistehnikatele, mitte lihtsalt replikatsioonile.
Taimekasvatuse valgusspektri tehnoloogia toimib kriitilise liidesena kultiveerimisseadmete ja -tehnikate vahel. Oluline on mõista, et kultiveerimisprotsessid määravad spektri kujundamise. Taimevalgustite projekteerimine ja valmistamine peab tagama, et kultiveerimistehnikatele vajalik valguskvaliteet saavutab optimaalse efektiivsuse. Need taimevalgustite omadused määravad taimede spektri kujundamisele omase keerukuse ja mitmekesisuse.
1. Spectra mitte-visuaalsed rakendused
Spektrirakendused jagunevad visuaalseteks ja mitte{0}}visuaalseteks kategooriateks. Valgustus kujutab endast visuaalset rakendust, taimede valgustus aga mitte-visuaalset rakendust. Spektri füüsilised mõõtmed erinevad visuaalsete ja mitte-{4}}visuaalsete rakenduste vahel põhimõtteliselt.
Taimede fotosünteesi spektraaluuringud analüüsivad sisuliselt kiirgusvõimsuse või footonite jaotusmustreid ja kvantitatiivseid väärtusi (valguse kvaliteeti) lainepikkustel. See analüüs saavutatakse spektraalandmete ja spektraalgraafikute abil.
1) Päikesespekter
Taimekasvatus nõuab päikesespektri uurimist. Maapinnal mõõdetud päikesespekter on neeldumisspekter. Kuigi spektraalne kiirgustihedus varieerub sõltuvalt geograafilisest asukohast ja aastaajast, jääb spektraalne kuju ühtlaseks.
Päikese spekter on taimede valgusspektri kujundamisel ülioluline võrdlusalus, kuid see ei ole määrav.
2) LED Grow Light Spectrum
LED-kasvuvalgustite spektrit saab konstrueerida nii, et see vastaks konkreetsetele viljelusnõuetele. Lisaks võimaldab hämardamise tehnoloogia spektri muutuvat juhtimist. LED-valgusallikad on praegu ainus kasvuvalgustehnoloogia, mis suudab saavutada muutuvaid spektreid. See muutuva spektriga tehnoloogia on suunatud peamiselt fotomorfogeneesi juhtimisele, pakkudes piiratud energiasäästueeliseid. Tavalised kasvuvalgustid võivad fotoperioodi reguleerimise kaudu energiasäästu saavutada, samas kui muutuva spektritehnoloogia rakendamine suurendab oluliselt rakenduskulusid.
LED taimekasvatusvalgustite spektraaldisain esindab seadmete võimet toetada kultiveerimisprotsessi nõudeid. See mõjutab otseselt tootja konkurentsivõimet turul ning on nende tehniliste teadmiste ja tootmisprotsesside peamine näitaja. See disain peegeldab tootja LED-kiipide ja pakendite valikut. Samuti peegeldab see tootja võimalusi spektraalanalüüsi ja arvutuste, optilise jaotuse disaini, valguse kvantvälja ühtluse juhtimise, draiveritehnoloogia, soojuse hajumise tehnoloogia, toote töökindluse kontrolli ja paigaldusstruktuuri projekteerimise vallas. See kõikehõlmav tootmistase tähistab tootja tehnoloogilist tugevust turul.
2. LED Grow Light spektraaldisaini põhipunktid
1) Tootmisprotsess mõjutab PPFD väärtusi
Tavaliselt nõuavad kultiveerimismeetodid igapäevaseid kiirgustasemeid, mis põhinevad konkreetsetel valgusomadustel või PPFD väärtustel kasvupinnal (mõned tehnikad nõuavad YPFD väärtusi), kombineerituna fotoperioodidega. Päevane kiirgus määrab PPFD väärtused ja fotoperioodid. Disainerid arvutavad LED-valgusallikate PPF (või YPF) väärtused PPFD väärtuste põhjal ja jätkavad seejärel spektraaldisainiga. Oluline on märkida, et valgusallika identsete PPF väärtuste korral võivad optilise jaotuse disaini, soojusjuhtimise ja draiveri disaini variatsioonid põhjustada olulisi erinevusi PPFD väärtustes.
Tootmisprotsessid mõjutavad oluliselt taimevalgustite elektrienergiatõhusust, mida saab mõõta PPF ja PPFD väärtustega elektrivõimsuse vati kohta. Kõrgemad väärtused näitavad suuremat tõhusust.
LED-valgusallikatele: PPF/vatt; kasvupindadele: PPFD/vatt. Nende kahe mõõdiku võrdlemine identse spektraalprofiiliga taimevalgustite lõikes võimaldab hinnata tootja tootmisprotsessi kvaliteeti.
2) Pole olemas ühte "parimat" taime valgusspektrit,{1}}on ainult kõige sobivam
Kuna LED-taimede valgusspektrid on kohandatavad, on neil märkimisväärne mitmekesisus. Rõhutame: ükski spekter pole universaalselt optimaalne; on olemas ainult konkreetse kultiveerimismeetodi jaoks kõige sobivam spekter. Universaalse LED-spektri loomise katse ei ole hea disainipraktika. Väga ühilduvate spektrilahenduste hind on vähenenud viljelusefektiivsusest ja raisatud energiast.
3) seadke esikohale kiirgusvälja ühtsus kogu valgustatud alal
Taimevalgustite puhul, mis kombineerivad mitut ühe{0}}lainepikkusega LED-i, tuleb arvestada kombineeritud kiirgusvälja ühtlust kogu valgustatud alal. Peamised tegurid hõlmavad LED-ide paigutust, optilise jaotuse kujundust ja kinnituse paigalduskõrgust. Kiirgusvälja ühtlus mõjutab fotosünteesi efektiivsust. Mitmetasandiliste vertikaalsete põllumajandussüsteemide puhul kasutage eelistatavalt Lamberti jaotust. Kasvuhoonete objektiividega lisavalgustuse puhul nõuab kiirguse ühtlus veelgi suuremat tähelepanu. Pange tähele, et paigalduskõrguse suurendamine ühtluse parandamiseks vähendab PPFD väärtusi proportsionaalselt vahemaa ruuduga.
4) Seada taimede valgustamisel esikohale valgusti efektiivsus
Valgusti efektiivsus on valgusti PPF ja valgusallika PPF suhe. See väärtus on seotud sekundaarse optilise jaotuse disainiga. LED kasvuvalgusti kasutegur jääb üldiselt vahemikku 0,9–0,5. Valgusti efektiivsus mõjutab nii energiatarbimise näitajaid kui ka kasvatamise efektiivsust. Taimsed valgustid, mis kasutavad läätsede disaini, ületavad harva valgusti efektiivsuse 0,8.
5) Spektri koostise kohta
Siiani kirjeldavad paljud kasvuvalgustid spektraalset koostist LED-kiibi suhteid kasutades. Kuna kiibi suhted ei peegelda kiirgusvoogu, on LED-kiibi tarnimise spetsifikatsioonide mõistmine ülioluline. LED-kiibid liigitatakse ja tarnitakse identsete kiipide suuruste kiirgusvõimsuse alusel. LED-kiibi vahekordade kaudu edastatud spektriandmetel võib olla kuni 30% kõrvalekalle, mis aitab kaasa identsete toodete partiide kultiveerimise erinevustele. Täpse spektraalkoostise jaoks on vaja mõõta kiirgusvõimsuse suhteid RGB-ribades PAR-lainepikkuste vahemikus, tagades andmetega{5}toetud toote spetsifikatsioonid. Allpool on meie andmete analüüs konkreetse toote kohta.
| Üksus | Sisu | Kirjeldus |
|---|---|---|
| Toote spetsifikatsioon ja etikett | 2835 200PCS | Näidissildi alusel |
| Võimsus P (W) | 18.2 | Toode on konfigureeritud draiveri toiteallikaga |
| Kiirgusvõimsus Pr (W) | 5.2733 | Lainepikkuste vahemik: 380-800 nm |
| Kiirgusefektiivsus (Pr/P) | 0.28974 | Lainepikkuste vahemik: 380-800 nm |
| Valgusvoog (LM) | 722.499 | Lainepikkuste vahemik: 380-800 nm |
| Valgusefektiivsus (lm/W) | 39.6977 | Lainepikkuste vahemik: 380-800 nm |
| tipplainepikkus (nm) | 655 | |
| PPF (μmol/s) | 22.358 | Lainepikkuste vahemik: 400-700 nm |
| PPF/W (μmol/s·W) | 1.2285 | Lainepikkuste vahemik: 400-700 nm |
| Korrigeerimata YPF (μmol/s) | 28.075 | Lainepikkuste vahemik: 380-800 nm |
| UV-kiirguse võimsus (W) ja proportsioon | 0.000558 / 0.0011% | Lainepikkuste vahemik: 380–399 nm |
| Sinine kiirgusvõimsus (W) ja proportsioon | 0.50991 / 9.6698% | Lainepikkuste vahemik: 400–499 nm |
| Rohelise kiirguse võimsus (W) ja proportsioon | 0.62578 / 11.8671% | Lainepikkuste vahemik: 500–599 nm |
| Punase kiirguse võimsus (W) ja proportsioon | 3.1774 / 60.2551% | Lainepikkuste vahemik: 600–699 nm |
| Kaugpunase kiirguse võimsus (W) ja proportsioon | 0.9601 / 18.2070% | Lainepikkuste vahemik: 700–800 nm |
6) Nõue spektritele, sealhulgas UV- ja IR-ribadele
UV- ja IR-spektri segmentide lisamine teenib peamiselt taimede fotomorfogeneesi kontrolli kultiveerimisprotsessides. UV- ja IR-riba sisaldavate LED-valgustite puhul ei tohiks neid segmente väljendada mikromoolides, vaid pigem kiirgusparameetrite kaudu. Tuleb esitada nii PPF kui ka YPF väärtused; vastasel juhul ei saa viljelusprotokollidega ettenähtud UV- ja IR-kiirguse nõudeid täpselt edastada.
3. Selgitage, et kultiveerimismeetodid määravad taimede valgusspektri disaini
Taimede valguskujundus põhineb kultiveerimistehnikatel. Näiteks võib salati igapäevane liigne kiiritus põhjustada füsioloogilisi kaltsiumipuuduse häireid ja potentsiaalselt põhjustada fotoinhibitsiooni. Sobivate fotosünteesikiiruste määramine on ülioluline. Kultiveerimismeetodid hõlmavad igapäevast kiirgust taime fotosünteesiks, kogu kiirgust kultiveerimistsükli ajal, taimesorti ja seemneallikat (sealhulgas LDP või SDP), kultiveerimismeetodeid ja substraate, kultiveerimiskeskkonda ja kontrolle jne. Taime valgusspektri profiil ja igapäevased kiirgustasemed, mis on tihedalt seotud kultiveerimisega, määratakse peamiselt konkreetse sordi kasvatamise tehnikaga. Päevased kiirgustasemed määravad PPFD ja fotoperioodi, PPFD määrab PPF, PPF määrab tehase valguse disaini ja tehnoloogia, PPFD määrab armatuuri paigalduskõrguse ja koguse ning PPFD mõjutab ka ventilatsiooni mahtu ja CO₂ lisamist. Kõiki neid parameetreid saab arvutada ja kogu kiirgustaset saab kasutada viljeluskulude hindamiseks. See näitab, et spektraalprofiilid ja kiirgustasemed (valguse kvaliteet) peavad esmalt määrama kasvatuskeskkonna, meetodid ja taimesordid, et õigesti kujundada LED-taimede valgusspektrid. Taimekasvatustehnikad on põhitegur, mis seob põllumajandustootmise tööstusliku kontrolliga. Seetõttu saab taimede valgusspektri kujundamisel lähtuda ainult kultiveerimisprotsessi nõuetest.
1) Segatüüpi-kasvuhoone lisavalgustus
Kasvuhoonekasvatuse ja hübriidtaimede tehaste puhul, mis kombineerivad päikesevalgust lisavalgustusega, hõlmab täpne lähenemisviis loomuliku valguse kiirgusvälja spektraalanalüüsi läbiviimist, et määrata kindlaks täiendavad valgusvajadused. Kohtade puhul, millel puuduvad spektraalanalüüsi võimalused, saab mõõta keskmisi valgustatuse väärtusi. Keskmise valgustuse jagamisel 55-ga saadakse päikesevalguse käes kultiveerimispinna PPFD väärtus. Seda väärtust kasutatakse seejärel taimevalgustite täiendava valgusvõimsuse määramiseks. See lihtsustatud meetod osutub projekti planeerimisel ja kulude prognoosimisel väga väärtuslikuks. Hübriidkasvuhoone lisavalgustus võib rohelise valguse spektrit vähendada või kõrvaldada. Rohelise valguse lisamise vajadus tuleks kindlaks teha rohelise valguse kiirgustaseme mõõtmisega nii otseses kui hajus päikesevalguses.
2) Täielikult kontrollitud keskkondade spektraalprojekteerimine
Täielikult kontrollitud keskkondades, kuigi punane{0}}sinine spektrivalgustus toob lehtrohelistele märkimisväärselt kasu, on köögiviljade hüdropooniline tekstuur kvaliteedi parandamisel otsustava tähtsusega. Soovitame kasutada valget -pluss-punast spektrit. Spektri kujundamisel sellistes keskkondades tuleb terviklikult arvesse võtta CO₂ kontsentratsiooni, ventilatsioonikiirusi, ümbritseva õhu temperatuuri, substraadi või toitainelahuse juhtimist ja raami struktuuri disaini. Paljud mitmetasandilised vertikaalsed põllumajandussüsteemid minimeerivad toitainelahuse süvendi kõrgust, et suurendada istutuskihte, mis kahjustab toitainete jaotumise ühtlust ja vähendab spektraalse neeldumise efektiivsust. Täielikult kunstlikes keskkondades spektraaldisaini peamine eesmärk on kvaliteedikontroll-kasvatamine, mis lihtsalt lõpetab taimede kasvutsükli ja millel puudub turu konkurentsivõime.
4. Seoses täisspektriga
Mõned LED-tuled, mis on märgistatud kui "täisspekter", võivad viidata rikkalikule spektraalkoostisele. Kriitiline mõiste on see, kuidas 'täis' määratleb-ja ja milline lainepikkuste vahemik on "täis"? Kuigi päikesevalgus pakub kõige laiemat spektrit, kirjeldavad päikesevalguse käes toimuva taimede fotosünteesi uuringud PAR väärtusi ainult 400 nm{6}}700 nm vahemikus. Paljud LED-valgustid, mis on märgistatud kui "täisspekter", sisaldavad UV- ja IR-segmente, kuid kasutavad siiski peamise parameetrina PPFD-d. Kuna PPFD ei võta arvesse UV- ega IR-kiirguse taset, peegeldab see täisspektri{10}}kasvutulede parameetrite määramine tõsist viga. Me väidame, et taimede valguse lainepikkuste vahemik määratleb ainult spektraalse neeldumise efektiivsuse funktsiooni domeeni, mitte selle vahemikku. Spektraalse neeldumise efektiivsus jääb fotosünteesi efektiivsuse hindamise mõõdikuks. Lairiba- või mitmeribaspektri märgistamine täisspektrina ei näita taimevalguse tõhusust ega ühilduvust. "Täisspektri" kasutamine taimevalgustite kirjeldamiseks on ebatäpne ja eksitab kasvatajaid sageli. Spektri lainepikkuste määratlusvahemik jääb seotuks kultiveerimismeetoditega – spektri kujundamise domeeni määravad kindlaks kultiveerimismeetodid, mitte kultiveerimine antud spektri all.
5. Taimede valgusspektri uurimise keerukus
LED-valgusallikate puhul: - identsed PPFD väärtused võivad vastata erinevatele spektriprofiilidele. - Identne PPFD nõuab valgusallikalt erinevaid PPF väärtusi, olenevalt teisesest optilisest konstruktsioonist. - Identsed PPF väärtused annavad valgustite erineva efektiivsuse tõttu erinevad PPFD väärtused. - PPFD väärtused võivad olla identsed erinev kultiveerimisefektiivsus, kui spektraalprofiil on valesti kavandatud. -Isegi identsetes tingimustes varieeruvad kultiveerimistulemused olenevalt taimesordist, kasvukeskkonnast ja substraadist. Lisaks mõjutavad identseid LED-tulesid keskkonnategurid, nagu CO₂ kontsentratsioon, ventilatsioonikiirus ja temperatuuri reguleerimine. Kuigi kultiveerimisprotsessi tõhususe ja kvaliteedi nõuded on täidetud, on kasvuvalgustite kõige olulisem aspekt tootmisprotsessid, mis vähendavad energiatarbimist{7}}olulise tähtsusega. Spektriuuringute keerukus peegeldab kasvutulede praegust mitmekesisust. Ilma kehtestatud hindamisstandarditeta on turul palju tooteid, mis võistlevad tunnustuse pärast.
Kokkuvõttes
Lõppkokkuvõttes ei ole spektriuuringud mingi kõrgetasemeline akadeemiline tegevus, mis piirdub laboritega. See on oluline lüli, mis ühendab viljelustehnikad valgustustehnoloogiaga. Olenemata sellest, kas neid kasutatakse kasvuhoonetes või täielikult tehislikes vertikaalsetes taludes, seab suboptimaalne spektraaldisain ohtu nii saagikuse kui ka kvaliteedi. Inimesed küsivad sageli: kas on olemas "universaalne spekter"? Tõde on see, et ei. Seal on ainult teie konkreetse kultiveerimisprotsessi jaoks kõige paremini sobiv spektraallahendus.
Oleme sellesse valdkonda teinud märkimisväärseid jõupingutusi. See ei seisne ainult lainepikkuste juhuslikus kombineerimises. Esmalt hindame teie põllukultuuri igapäevaseid kiirgusvajadusi ja fotoperioodi sätteid, seejärel viime läbi andmete analüüsi, et hallata selliseid lahendusi naguTäisspektriga LED kasvuvalgustidjaReguleeritavad spektrikasvu tuled. Me ei paku ainult valgustit-, vaid aitame teil leida energiatõhususe ja suure saagikuse vahel parima koha.
Lihtsamalt öeldes kohandame eksklusiivseid LED-spektri lahendusi teie kasvatamise vajadustele. Suuremahuliste-operatsioonide jaoks konfigureerime kaubanduslikud LED-kasvusüsteemid. Täpseks juhtimiseks kavandame reguleeritava heleduse ja spektriga professionaalseid-lahendusi. Käsitsege oma viljelustehnikaid; jätke spektri kujundamine meie hooleks. Probleemivaba-ja usaldusväärne.
