Як індивідуальні світлодіодні спектральні рішення підвищують урожайність і якість

Основою дослідження світла є спектроскопія, а якість світла потребує спектрального аналізу. Спектр світлодіодних світильників для вирощування рослин є особливо важливим, тому необхідний спеціалізований дизайн, адаптований до технологій вирощування, а не просто копіювання.

Технологія світлового спектру для вирощування рослин служить критичним інтерфейсом між культиваційним обладнанням і технікою. Важливо визнати, що процеси культивування диктують дизайн спектра. Розробка та виробництво освітлювальних приладів для рослин має забезпечувати якість освітлення, необхідну для досягнення оптимальної ефективності технологій вирощування. Ці характеристики рослинного світла визначають складність і різноманітність, притаманну дизайну рослинного спектру.

Програми Spectral діляться на візуальні та не{0}}візуальні категорії. Освітлення є візуальним застосуванням, а освітлення рослин — не-візуальним застосуванням. Фізичні розміри самого спектру принципово відрізняються між візуальними та не-візуальними програмами.

Спектральне дослідження фотосинтезу рослин по суті аналізує моделі розподілу та кількісні значення (якість світла) потужності випромінювання або фотонів за довжинами хвиль. Цей аналіз здійснюється за допомогою спектральних даних і спектральних графіків.

1) Сонячний спектр

Вирощування рослин вимагає вивчення сонячного спектру. Сонячний спектр, виміряний на рівні землі, є спектром поглинання. У той час як спектральне освітлення змінюється залежно від географічного розташування та пори року, спектральна форма залишається незмінною.

Сонячний спектр забезпечує вирішальний орієнтир для розробки спектрів світла рослин, але не є визначальним.

2) Світлодіодний спектр світлового освітлення

Спектр світлодіодних світильників для росту може бути розроблений відповідно до конкретних вимог вирощування. Крім того, технологія затемнення дозволяє змінювати спектр. Світлодіодні джерела світла на даний момент є єдиною світловою технологією, здатною досягати змінних спектрів. Ця технологія змінного спектру в першу чергу спрямована на контроль фотоморфогенезу, пропонуючи обмежені переваги-збереження енергії. Звичайні світильники для вирощування можуть досягти економії енергії за рахунок коригування фотоперіоду, тоді як впровадження технології змінного спектру значно збільшує витрати на застосування.

Спектральний дизайн світлодіодних світильників для вирощування рослин демонструє здатність обладнання підтримувати вимоги процесу вирощування. Це безпосередньо впливає на конкурентоспроможність виробника на ринку та служить основним показником його технічного досвіду та виробничих процесів. Цей дизайн відображає вибір виробника світлодіодних чіпів і упаковки. Він також відображає можливості виробника в спектральному аналізі та обчисленні, проектуванні оптичного розподілу, контролі однорідності квантового поля світла, технології драйверів, технології розсіювання тепла, контролі надійності продукту та проектуванні конструкції установки. Цей комплексний рівень виробництва свідчить про технологічну силу виробника на ринку.

1) Виробничий процес впливає на значення PPFD

Як правило, технології культивування вимагають щоденних рівнів радіації на основі певних якостей освітленості або значень PPFD на поверхні росту (деякі методи вимагають значень YPFD) у поєднанні з фотоперіодами. Добова радіація визначає значення PPFD і фотоперіоди. Розробники обчислюють значення PPF (або YPF) світлодіодних джерел світла на основі значень PPFD, а потім продовжують спектральний проект. Важливо відзначити, що за ідентичних значень PPF для джерела світла варіації в конструкції оптичного розподілу, тепловому управлінні та конструкції драйвера можуть призвести до значних відмінностей у значеннях PPFD.

Виробничі процеси суттєво впливають на електричну енергоефективність світильників для рослин, яку можна виміряти значеннями PPF та PPFD на ват електроенергії. Вищі значення свідчать про більшу ефективність.

Для світлодіодних джерел світла: PPF/ват; для зростаючих поверхонь: PPFD/ват. Порівняння цих двох показників для рослинних світильників з однаковими спектральними профілями дозволяє оцінити якість виробничого процесу виробника.

2) Немає єдиного «найкращого» спектру світла для рослин-тільки найбільш прийнятного

Оскільки світлодіодні світлові спектри рослин можна налаштувати, вони демонструють значну різноманітність. Наголошуємо: жоден спектр не є універсально оптимальним; існує тільки найбільш відповідний спектр для конкретного методу культивування. Спроба створити універсальний світлодіодний спектр не є правильною практикою проектування. Високосумісні конструкції спектру досягаються ціною зниження ефективності культивування та марної витрати енергії.

3) Надайте пріоритет рівномірності радіаційного поля по всій освітленій зоні

Для освітлювальних приладів для рослин, які поєднують декілька світлодіодів із одно-довжиною хвилі, слід враховувати однорідність об’єднаного поля випромінювання по всій освітленій області. Ключові фактори включають розташування світлодіодів, дизайн оптичного розподілу та висоту монтажу світильників. Однорідність радіаційного поля впливає на ефективність фотосинтезу. Для багато-багаторівневих вертикальних систем землеробства бажано використовувати розподіл Ламберта. Для додаткового освітлення теплиць лінзами рівномірність випромінювання вимагає ще більшої уваги. Зауважте, що збільшення висоти установки для покращення рівномірності зменшує значення PPFD зі швидкістю, пропорційною квадрату відстані.

4) Пріоритет ефективності світильників при освітленні рослин

Ефективність світильника — це відношення PPF світильника до PPF джерела світла. Це значення стосується конструкції вторинного оптичного розподілу. Ефективність світлодіодних світильників зазвичай коливається від 0,9 до 0,5. Ефективність світильників впливає як на показники енергоспоживання, так і на ефективність вирощування. Світильники для рослин із використанням конструкції лінз рідко перевищують 0,8 ефективності світильника.

5) Щодо спектрального складу

На сьогоднішній день багато ламп для росту все ще описують спектральний склад за допомогою коефіцієнтів світлодіодних мікросхем. Оскільки коефіцієнти мікросхеми не відображають радіаційний потік, розуміння технічних характеристик світлодіодних мікросхем має вирішальне значення. Світлодіодні мікросхеми класифікуються та постачаються на основі вихідної потужності випромінювання для ідентичних розмірів мікросхем. Спектральні дані, отримані за допомогою коефіцієнтів світлодіодного чіпа, можуть мати відхилення до 30%, сприяючи варіаціям культивування між партіями ідентичних продуктів. Для точного спектрального складу потрібне вимірювання відношення потужності випромінювання в діапазонах RGB у діапазоні довжин хвиль PAR, що забезпечує-підтримку даних специфікацій продукту. Нижче наведено наш аналіз даних конкретного продукту для довідки.

6) Вимоги до спектрів, включаючи УФ та ІЧ діапазони

Додавання сегментів УФ та ІЧ спектру в першу чергу служить для контролю фотоморфогенезу рослин у процесах культивування. Для світлодіодних світильників для вирощування, що включають УФ- та ІЧ-діапазони, ці сегменти слід виражати не в мікромолях, а скоріше через параметри випромінювання. Обидва значення PPF і YPF повинні бути надані; інакше вимоги до УФ- та ІЧ-випромінювання, визначені протоколами культивування, не можуть бути точно передані.

Дизайн освітлення рослин базується на техніці вирощування. Наприклад, надмірне щоденне опромінення салату може спричинити фізіологічні розлади дефіциту кальцію та потенційно призвести до фотоінгібіції. Встановлення належної швидкості фотосинтезу має вирішальне значення. Методи культивування включають щоденне опромінення для фотосинтезу рослин, загальне опромінення протягом циклу культивування, сорт рослини та джерело насіння (включно з LDP або SDP), методи культивування та субстрати, середовище культивування та засоби контролю тощо. Профіль світлового спектру рослини та добові рівні радіації, тісно пов’язані з культивуванням, в основному визначаються технікою культивування для конкретного сорту рослин. Щоденні рівні радіації визначають PPFD і фотоперіод, PPFD визначає PPF, PPF визначає дизайн і технологію освітлення рослин, PPFD визначає висоту та кількість світильників, а PPFD також впливає на об’єм вентиляції та додавання CO₂. Усі ці параметри можна розрахувати, а загальний рівень радіації можна використовувати для оцінки витрат на вирощування. Це демонструє, що спектральні профілі та рівні випромінювання (якість світла) спочатку повинні визначити середовище культивування, методи та сорти рослин, щоб правильно спроектувати світлодіодні світлові спектри рослин. Техніка вирощування рослин є невід’ємним фактором, що зв’язує сільськогосподарське виробництво з промисловим контролем. Тому спектральний дизайн світла для рослин може ґрунтуватися лише на вимогах процесу вирощування.

1) Додаткове освітлення теплиці змішаного-типу

Для тепличних культур і гібридних заводів, які поєднують сонячне світло з додатковим освітленням, точний підхід передбачає проведення спектрального аналізу радіаційного поля природного світла для визначення потреб у додатковому освітленні. Для сайтів, де немає можливостей спектрального аналізу, можна виміряти середні значення освітленості. Ділення середньої освітленості на 55 дає значення PPFD для поверхні культивації під сонячним світлом. Потім це значення використовується для визначення додаткового світлового потоку світильників рослин. Цей спрощений метод виявляється дуже цінним для планування проекту та оцінки вартості. Додаткове освітлення гібридної теплиці може зменшити або усунути спектр зеленого світла. Необхідність додавання зеленого світла слід визначати шляхом вимірювання рівнів випромінювання зеленого світла як під прямим, так і при розсіяному сонячному світлі.

2) Спектральний дизайн для повністю контрольованого середовища

У повністю контрольованому середовищі, у той час як освітлення червоного-синього спектру значно покращує листову зелень, гідропонна текстура овочів залишається вирішальною для покращення якості. Ми рекомендуємо білий-плюс-червоний спектр. Спектральний дизайн у таких середовищах повинен цілісно враховувати концентрацію CO₂, швидкість вентиляції, температуру навколишнього середовища, керування субстратом або поживним розчином і конструкцію стійки. Багато -багаторівневих вертикальних систем землеробства мінімізують висоту жолоба для поживного розчину, щоб збільшити шари посадки, що погіршує рівномірність розподілу поживних речовин і знижує ефективність спектрального поглинання. Основною метою спектрального дизайну в повністю штучних середовищах є контроль якості-вирощування, яке лише завершує цикл росту рослини, не має конкурентоспроможності на ринку.

Деякі світлодіодні світильники для росту, помічені як «повний спектр», можуть означати багатий спектральний склад. Важлива концепція тут полягає в тому, як «повний» визначається-ким і який діапазон довжин хвиль є «повним»? Хоча сонячне світло пропонує найширший спектр, дослідження фотосинтезу рослин під сонячним світлом описують значення PAR лише в діапазоні 400 нм-700 нм. Багато світлодіодних ламп для вирощування, позначених як «повний спектр», включають УФ- та ІЧ-сегменти, але все ще використовують PPFD як основний параметр. Оскільки PPFD не враховує рівні ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювання, ця параметризація світильників повного-спектру відображає фундаментальну помилку. Ми стверджуємо, що діапазон довжин хвиль рослинного світла визначає лише область функції ефективності спектрального поглинання, а не її діапазон. Ефективність спектрального поглинання залишається метрикою для оцінки фотосинтетичної ефективності. Позначення широкосмугових або багато-смугових спектрів як «повний спектр» не вказує на ефективність або сумісність світла для рослин. Використання «повного спектру» для опису світла рослин є неточним і часто вводить виробників в оману. Діапазон визначення спектральних довжин хвиль залишається прив’язаним до методів культивування – саме методи культивування визначають область для спектрального дизайну, а не культивування під заданим спектром.

Для світлодіодних джерел світла: - Ідентичні значення PPFD можуть відповідати різним спектральним профілям. - Ідентичні значення PPFD вимагають різних значень PPF від джерела світла залежно від конструкції вторинної оптики. - Ідентичні значення PPF дають різні значення PPFD через різну ефективність світильників. - Ідентичні значення PPFD можуть призвести до у різній ефективності культивування, якщо спектральний профіль розроблено неправильно. -Навіть за однакових умов результати культивування відрізняються залежно від сорту рослин, середовища зростання та субстрату. Крім того, на ідентичні світлодіодні світильники для росту впливають такі фактори навколишнього середовища, як концентрація CO₂, швидкість вентиляції та контроль температури. Дотримуючись вимог процесу вирощування щодо ефективності та якості, найважливішим аспектом освітлення для вирощування є виробничі процеси, які мінімізують споживання енергії-, що є життєво важливим фактором. Складність спектральних досліджень відображає сучасне розмаїття освітлювальних приладів. Без встановлених стандартів оцінки ринок представляє величезну кількість продуктів, які змагаються за визнання.

Зрештою, спектральні дослідження – це не якісь високі академічні заняття, які обмежуються лабораторіями. Це життєво важлива ланка, що поєднує технології вирощування з технологією освітлення. Незалежно від того, чи використовується в теплицях чи на повністю штучних вертикальних фермах, неоптимальний спектральний дизайн негативно впливає як на врожайність, так і на якість. Люди часто запитують: чи існує «універсальний спектр»? Правда в тому, що ні. Існує лише те спектральне рішення, яке найкраще підходить для конкретного процесу культивування.

Ми доклали значних зусиль у цій сфері. Справа не лише у випадковому поєднанні довжин хвиль. Спочатку ми оцінюємо добову радіаційну потребу вашої культури та налаштування фотоперіоду, а потім проводимо аналіз даних, щоб освоїти такі рішення, якСвітлодіодні світильники повного спектруіЛампи для вирощування регульованого спектру. Ми не просто надаємо освітлювальні прилади-ми допомагаємо вам знайти оптимальне співвідношення між енергоефективністю та високою врожайністю.

Простіше кажучи, ми адаптуємо ексклюзивні світлодіодні спектральні рішення до ваших потреб у вирощуванні. Для великих-операцій ми налаштовуємо комерційні світлодіодні системи вирощування. Для точного контролю ми розробляємо професійні-рішення з регульованою яскравістю та спектром. Дотримуйтеся своїх методів вирощування; залиште дизайн спектра нам. Безпроблемний-і надійний.