LED 성장 조명을 선택하고 디자인하는 방법은 무엇입니까?

현대 농업의 중요한 분야로서 식물공장이라는 개념이 매우 대중화되었습니다. 실내 식재 환경에서 식물 조명은 광합성에 필수적인 에너지원입니다.LED 성장 조명 기존 보조 조명에는 없는 압도적인 장점을 갖고 있으며 수직 농장이나 온실과 같은 대규모 상업용 응용 분야에서 주 조명 또는 보조 조명으로 가장 먼저 선택될 것입니다.

식물은 지구상에서 가장 복잡한 생명체 중 하나입니다. 식물을 심는 일은 간단하지만 어렵고 복잡하다. 조명 재배 외에도 많은 변수가 서로 영향을 미치며, 이러한 변수의 균형을 맞추는 것은 재배자가 이해하고 숙달해야 하는 훌륭한 기술입니다. 그러나 식물 조명의 경우 신중하게 고려해야 할 요소가 여전히 많습니다.

먼저 태양의 스펙트럼과 식물의 스펙트럼 흡수를 이해해 봅시다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이 태양 스펙트럼은 연속 스펙트럼으로 청색과 녹색 스펙트럼이 적색 스펙트럼보다 강하고 가시광선 스펙트럼 범위가 380~780 nm입니다. 식물 성장에는 몇 가지 주요 흡수 요인이 있으며, 식물 성장에 영향을 미치는 여러 주요 옥신의 광 흡수 스펙트럼은 크게 다릅니다. 따라서,LED 성장 조명단순한 문제가 아니지만 매우 목표가 정해져 있습니다. 여기서 가장 중요한 두 가지 광합성 식물 성장 요소의 개념을 소개할 필요가 있습니다.

식물의 광합성은 광합성과 관련된 가장 중요한 색소 중 하나인 잎 엽록체의 엽록소에 의존합니다. 녹색 식물, 원핵 식물 등 광합성을 할 수 있는 모든 유기체에 존재합니다. 청록색 조류(시아노박테리아) 및 진핵 조류. 엽록소는 빛의 에너지를 흡수하여 이산화탄소와 물을 탄화수소로 합성합니다.

엽록소 a는 청록색이며 주로 적색광을 흡수합니다. 엽록소 b는 황록색이며 주로 청자색 빛을 흡수합니다. 주로 음지 식물과 태양 식물을 구별합니다. 음지식물은 엽록소b와 엽록소a의 비율이 작아서 음지식물은 청색광을 강하게 이용하여 음지에서 자라는데 적응할 수 있다. 엽록소 a와 엽록소 b에는 두 가지 강한 흡수가 있습니다. 파장이 630~680nm인 빨간색 영역과 파장이 400~460nm인 청자색 영역입니다.

카로티노이드(carotenoid)는 동물, 고등 식물, 곰팡이 및 조류의 노란색, 주황색-빨간색 또는 빨간색 색소에서 흔히 발견되는 중요한 천연 색소 클래스에 대한 일반적인 용어입니다. 지금까지 600개 이상의 천연 카로티노이드가 발견되었습니다. 식물 세포에서 생산되는 카로티노이드는 에너지를 흡수하고 전달하여 광합성을 도울 뿐만 아니라 여기된 단일 전자 결합 산소 분자에 의해 세포가 파괴되는 것을 방지하는 기능도 가지고 있습니다. 카로티노이드의 광흡수 범위는 303~505 nm입니다. 이는 음식의 색을 제공하고 인체의 음식 섭취에 영향을 미칩니다. 조류, 식물, 미생물의 경우 엽록소로 덮여 있어 색을 나타낼 수 없습니다.

디자인과 선정 과정에서LED 성장 조명, 주로 다음 측면에서 피해야 할 몇 가지 오해가 있습니다.

1. 빛의 파장 중 적색과 청색 파장의 비율

두 식물의 광합성을 위한 두 가지 주요 흡수 영역으로서,LED 성장 조명주로 빨간색 빛과 파란색 빛이어야 합니다. 그러나 단순히 빨간색과 파란색의 비율로 측정할 수는 없습니다. 예를 들어 빨간색과 파란색의 비율은 4:1, 6:1, 9:1 등입니다.

다양한 습관을 가진 다양한 식물 종이 있으며, 다양한 성장 단계에도 빛의 초점 요구 사항이 다릅니다. 식물생장에 필요한 스펙트럼은 일정한 분포폭을 갖는 연속스펙트럼이어야 한다. 매우 좁은 스펙트럼을 갖는 빨간색과 파란색의 두 가지 특정 파장 칩으로 구성된 광원을 사용하는 것은 분명히 부적절합니다. 실험 결과, 식물은 황색을 띠는 경향이 있고, 잎 줄기는 매우 가볍고, 잎 줄기는 매우 가늘다는 사실이 밝혀졌습니다. 외국에서는 적외선 부분이 광주기에 미치는 영향, 황록색 부분이 음영 효과에 미치는 영향, 빛의 영향 등 다양한 스펙트럼에 대한 식물의 반응에 대한 많은 연구가 이루어져 왔습니다. 해충 및 질병, 영양분 등에 대한 저항력에 대한 보라색 부분.

실제 적용에서는 묘목이 타거나 시드는 경우가 많습니다. 따라서 이 매개변수의 설계는 식물 종, 성장 환경 및 조건에 따라 설계되어야 합니다.

2. 일반적인 백색광 및 전체 스펙트럼

식물이 "보는" 조명 효과는 인간의 눈과 다릅니다. 일반적으로 사용되는 백색광 램프는 일본 등에서 널리 사용되는 삼원 백색광 튜브와 같이 햇빛을 대체할 수 없습니다. 이러한 스펙트럼의 사용은 식물의 성장에 일정한 영향을 미치지만 그 효과는 그렇지 않습니다. LED로 만든 광원만큼 좋습니다. .

예년에 흔히 사용되던 삼원색 형광등의 경우 백색이 합성되었으나 적색, 녹색, 청색의 스펙트럼이 분리되어 스펙트럼의 폭이 매우 좁고 스펙트럼의 연속부분이 상대적으로 약하다. 동시에 전력은 여전히 ​​LED에 비해 상대적으로 크며 에너지 소비량의 1.5~3배입니다. 식물 성장 조명을 위해 특별히 설계된 LED의 전체 스펙트럼은 스펙트럼을 최적화합니다. 시각적 효과는 여전히 흰색이지만 식물의 광합성에 필요한 중요한 빛 부분이 포함되어 있습니다.

3. 조도 매개변수 PPFD

광합성 유속 밀도(PPFD)는 식물의 빛 강도를 측정하는 중요한 매개변수입니다. 이는 빛양자 또는 복사에너지로 표현될 수 있습니다. 광합성에서 빛의 유효 복사속 밀도를 말하며, 단위 시간과 단위 면적당 파장 범위 400~700 nm에서 식물 잎 줄기에 입사하는 빛 양자의 총 개수를 나타냅니다. 단위는μE·m-2·s-1 (μ몰·m-2·s-1). 광합성 활성 방사선(PAR)은 400~700 nm 범위의 파장을 갖는 총 태양 복사를 말합니다.

빛 보상점이라고도 불리는 식물의 빛 보상 포화점은 PPFD가 이 지점보다 높아야 하고, 광합성이 호흡보다 더 클 수 있으며, 식물이 자랄 수 있기 전에 식물의 성장이 소비보다 더 크다는 것을 의미합니다. 식물마다 빛 보상점이 다르며 단순히 PPFD가 200보다 큰 특정 지수에 도달했다고 간주할 수는 없습니다.μ몰·m-2·s-1.

기존에 사용하던 조도계에서 반사되는 빛의 세기가 밝기가 되지만, 식물에서 나오는 광원의 높이, 빛이 닿는 범위, 빛이 통과할 수 있는지 여부에 따라 식물의 성장 스펙트럼이 달라지기 때문에 나뭇잎 등은 광합성을 연구할 때 빛으로 사용됩니다. 강력한 지표는 충분히 정확하지 않으며 현재는 PAR이 대부분 사용됩니다.

일반적으로 양성 식물 PPFD> 50μ몰·m-2·s-1은 광합성 메커니즘을 시작할 수 있습니다. 그늘 식물 PPFD는 20개만 필요합니다.μ몰·m-2·s-1. 따라서 LED 플랜트 조명을 설치할 때 이 기준값에 따라 설치 및 설정하고 적절한 설치 높이를 선택하면 이상적인 PPFD 값과 잎 표면의 균일성을 얻을 수 있습니다.

4. 가벼운 포뮬라

빛 공식은 최근 제안된 새로운 개념으로, 주로 빛의 품질, 빛의 양, 지속 시간의 세 가지 요소를 포함합니다. 빛의 질은 식물 광합성에 가장 적합한 스펙트럼이라는 점을 간단히 이해하십시오. 광량은 적절한 PPFD 값과 균일성입니다. 기간은 조사의 누적 값과 낮과 밤의 비율입니다. 네덜란드 농업학자들은 식물이 낮과 밤의 변화를 판단하기 위해 적외선과 적색광의 비율을 사용한다는 사실을 발견했습니다. 적외선 비율은 일몰 시 크게 증가하며 식물은 잠에 빠르게 반응합니다. 이 과정이 없으면 식물이 이 과정을 완료하는 데 몇 시간이 걸릴 것입니다.

실제 적용에서는 테스트를 통해 경험을 축적하고 최상의 조합을 선택하는 것이 필요합니다.