Посібник із світлодіодного освітлення в приміщенні - Знання

PAR (фотосинтетично активне випромінювання) відноситься до випромінювання в межах певного діапазону довжин хвиль 400–700 нанометрів, яке рослини використовують для фотосинтезу. Діапазон довжин хвиль світла, до якого чутливі рослини, відрізняється від того, який сприймає людське око, і одиниці для опису інтенсивності світла також відрізняються. Людське око більш чутливе до жовто-зеленого світла, інтенсивність світла вимірюється в люменах (лм) і люксах (лк). Навпаки, рослини більш чутливі до червоного та синього світла, і їхня інтенсивність світла кількісно визначається в мікро-молях на секунду (мкмоль/с) і мікро-молях на квадратний метр на секунду (мкмоль/м²/с).

Для фотосинтезу рослини в основному покладаються на світло в діапазоні довжин хвиль 400–700 нм, що є саме тим, що ми зазвичай називаємо фотосинтетично активним випромінюванням (PAR). PAR виражається у двох одиницях:

Фотосинтетичне опромінення(Вт/м²), який в основному використовується в дослідженнях фотосинтезу під природним сонячним світлом.

Фотосинтетична щільність потоку фотонів (PPFD)(мкмоль/м²/с), який переважно застосовується для дослідження впливу як штучних джерел світла, так і природного сонячного світла на фотосинтез рослин.

PPFD представляє кількість фотонів (у межах діапазону PAR), отриманих за секунду на певній освітленій поверхні, а саме щільність потоку фотосинтетичних фотонів, з одиницею вимірювання мкмоль/м²/с. Це ключовий показник для оцінки фактичної ефективності освітлення систем освітлення рослин, оскільки він безпосередньо впливає на фотосинтез і ріст рослин. Як показано на малюнку, кількість фотонів, отриманих за секунду на поверхні площею 1-квадратний метр, становить 33 мкмоль/м²/с.

QQ20260126-180405

PAR вимірює енергію випромінювання, яку рослини використовують для фотосинтезу. PPF кількісно визначає загальну кількість фотосинтетично активних фотонів, випромінюваних джерелом світла за секунду, але він прямо не вказує, чи досягають ці фотони поверхні рослини.

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) має вирішальне значення для освітлення рослин, оскільки він не лише вимірює загальний вихід фотонів системи освітлення, але й оцінює вплив різних джерел світла на ріст рослин. Вищий PPFD пов’язаний зі збільшенням швидкості фотосинтезу та підвищеною врожайністю рослин; PPFD використовується для оцінки фактичної інтенсивності світла, що досягає рослин, і є ключовим показником для оптимізації середовища росту рослин.

На доданому малюнку показано звіт про випробування складного світлодіодного освітлення рослин потужністю 1000 Вт, виробленого компанією Benwei LED, із фотосинтетичним фотонним потоком (PPF) 2895,35 мкмоль/с.

QQ20260126-181310

280–315 нм: Мінімальний вплив на морфологічні та фізіологічні процеси.

315–400 нм (УФ‑A): Низьке поглинання хлорофілу впливає на фотоперіодичні ефекти та перешкоджає подовженню стебла.

400–520 нм (блакитне світло): Найвищий коефіцієнт поглинання хлорофілу та каротиноїдів найбільше впливає на фотосинтезPMC.

520–610 нм (зелене світло): Низький рівень поглинання пігменту.

610–720 нм (червоне світло): Низький рівень поглинання хлорофілу, але значний вплив на фотосинтез і фотоперіодичні ефекти.

720–1000 нм (від далекого червоного до ближнього інфрачервоного): Висока швидкість поглинання, сприяє подовженню клітин, впливає на цвітіння та проростання насіння.

>1000 нм (інфрачервоний): Перетворюється в теплову енергію.

Окрім синього та червоного світла, інші спектри, такі як зелене, фіолетове та ультрафіолетове світло, також справляють певний вплив на ріст рослин. Зелене світло допомагає затримати передчасне старіння листя; фіолетове світло посилює колір і аромат; ультрафіолет регулює синтез рослинних метаболітів. Синергічний ефект цих спектрів імітує природне світлове середовище та сприяє здоровому росту рослин.

Перевага повноспектрального освітлення полягає в далекому червоному світлі, яке забезпечує ефект подвійного посилення світла (ефект Емерсона). Повний діапазон спектру становить 400–800 нм, охоплюючи не лише дальню червону область вище 660–800 нм, але й зелений компонент при 500–540 нм. Експерименти показують, що зелений компонент покращує проникнення світла та покращує квантову ефективність, завдяки чому досягається більш ефективний фотосинтез. Виходячи з «ефекту подвійного посилення світла», додавання червоного світла 650 нм, коли довжина хвилі перевищує 685 нм, може значно покращити квантову ефективність, навіть перевищуючи суму ефектів, коли ці дві довжини хвилі використовуються окремо. Це явище, коли дві довжини хвилі світла разом підвищують ефективність фотосинтезу, відоме як ефект подвійного підсилення світла або ефект Емерсона PMC.

Світильники для вирощування рослин розроблені з прийнятним спектральним співвідношенням, що охоплює діапазон довжин хвиль 380–800 нм. Вони забезпечують рослини ідеальним спектральним співвідношенням, необхідним для росту, одночасно доповнюючи природне освітлення. Це робить рослини здоровішими та пишнішими, придатними для будь-якої стадії росту та придатними як для гідропонного, так і для ґрунтового вирощування. Вони ідеально підходять для кімнатних садів, кімнатних рослин, вирощування розсади, розмноження, ферм, теплиць тощо.

Хлорофіл а і b мають піки поглинання при 660 нм (червоне світло) і 450 нм (синє світло) відповідно. Комбіноване червоно-синє світло точно охоплює основний спектральний діапазон для фотосинтезу, збільшуючи ефективність перетворення світлової енергії більш ніж на 20%. Червоне світло активує Photosystem II, тоді як синє світло керує Photosystem I; їх синергічний ефект прискорює виробництво АТФ і НАДФН під час світлозалежних реакцій, забезпечуючи достатню кількість енергії для циклу Кальвіна (світлонезалежні реакції).

Синє світло покращує компактність рослини, перешкоджаючи подовженню стебла, сприяючи потовщенню листя та збільшуючи механічну міцність; червоне світло стимулює подовження стебла і прискорює репродуктивний ріст. Поєднання цих двох досягає балансу між структурою рослини та врожайністю. Синє світло сприяє накопиченню вторинних метаболітів, таких як вітаміни та антоціани, тоді як червоне світло збільшує вміст розчинного цукру. Комбіноване світло оптимізує синтез як поживних, так і смакових сполук PMC.

Для листових овочів на стадії розсади необхідне більш високе співвідношення синього світла (4:1–7:1), щоб сприяти росту стебла та листя. На етапах цвітіння та плодоношення перехід на більш високе співвідношення червоного світла (9:1) може збільшити врожайність.

Порівняно з джерелами світла з повним спектром, комбіноване червоно-синє світло фокусується на діапазоні ефективних довжин хвиль, зменшуючи споживання енергії, викликане неефективними спектрами, таким чином досягаючи більшого виходу біомаси на одиницю електричної енергії.

Інтелектуальні системи керування можуть інтегрувати ультрафіолетові хвилі для досягнення складних функцій, таких як розвиток коренів, інгібування витягування розсади та покращення кольору квітів. Наприклад, сукуленти можуть досягти компактної форми рослин і яскравих кольорів за допомогою технології динамічного затемнення.

Нижче наведено загальні співвідношення червоно-синього світла для різних установок для довідки при проектуванні чи закупівлі:

1. Підходить для листових овочів або широколистяних декоративних рослин, таких як салат, шпинат і пекінська капуста.

QQ20260126-182021

2. Підходить для рослин, які потребують додаткового освітлення протягом усього циклу росту, наприклад для сукулентів.

QQ20260126-182609

3. Підходить для квітучих і плодоносних рослин, таких як помідори, баклажани та огірки.

QQ20260126-182732

Природне освітлення зазвичай не відповідає вимогам для здорового росту культур. Використовуючи світлодіодні лампи для вирощування, ви можете ефективно контролювати тенденцію росту сільськогосподарських культур і підвищувати врожайність. Незалежно від того, чи вирощуєте овочі, фрукти чи квіти в теплицях, системах вертикального землеробства чи інших закритих приміщеннях, світлодіодні світильники можуть забезпечити оптимальний догляд, адаптований до конкретних характеристик кожної культури. Доведено, що світлодіодні лампи для вирощування, виготовлені компанією Sena Optoelectronics, сприяють рівномірному росту врожаю, тим самим підвищуючи якість і врожайність.

Експериментальні дослідження показали, що додаткове освітлення покращує світлове середовище, що призводить до збільшення довжини стебла рослини, діаметра стебла та розміру листя. Після додавання світла фактичну інтенсивність світла можна відповідно відрегулювати, щоб покращити загальну ефективність використання світлової енергії. Урожайність може збільшитися приблизно на 25%, а ефективність використання води може підвищитися на 3,1%.

Крім того, при використанні додаткового світлодіодного освітлення в теплицях взимку, щоб максимізувати ефект додаткового освітлення, необхідно належним чином контролювати температуру теплиці, що може збільшити споживання енергії на опалення. Це допоможе всебічно оптимізувати стратегію світлодіодного додаткового освітлення та підвищити ефективність тепличного виробництва та економічні вигоди. Поширені форми додаткового освітлення такі: a) Комбінація червоного-синього світла: червоне світло (660 нм) сприяє синтезу хлорофілу, цвітінню та плодоношенню, тоді як синє світло (450 нм) посилює ріст стебла та листя. Поєднання обох покращує ефективність фотосинтезу.b) Освітлення повного-спектру: імітує природне світло, підходить для-тривалих потреб у додатковому освітленні та запобігає надмірному витягуванню рослин або зниженню опору.c) Ксенонові лампи: інтенсивність світла близька до природного освітлення, підходить для-цінних рослин, але вони генерують значну кількість тепла, споживають велику кількість енергії та мають високу вартість.

У похмурі або дощові дні необхідно забезпечити додаткове освітлення протягом дня. У сонячні дні, коли природного освітлення стає менше, освітлення можна вмикати після 15-16 години, забезпечуючи контрольовану загальну добову тривалість освітлення від 10 до 12 годин. Постійне додаткове освітлення більше 16 годин може спричинити фотоінгібіцію, що характеризується опіком або пожовтінням країв листя.

Додаткове освітлення повинно бути реалізовано, коли температура навколишнього середовища перевищує або дорівнює 15 градусам. Низькі температури гальмують фотосинтез. Взимку або при недостатньому природному освітленні тривалість додаткового освітлення можна збільшити до 14 годин, але слід вносити корективи залежно від виду рослин.

Коли інтенсивність природного світла падає нижче 100 мкмоль/м²·с, необхідно активувати додаткове освітлення, щоб підтримувати щільність потоку фотосинтетичних фотонів (PPFD) між 200 і 1000 мкмоль/м²·с. Для контролю рівномірності світла на листках слід використовувати світлові датчики, уникаючи локального пере-опромінення або недостатнього освітлення. Щоб запобігти пошкодженню листя ультрафіолетовим випромінюванням, слід використовувати -джерела світла високої інтенсивності разом із шторами або диммерами.

Для балконних або кімнатних рослин (таких як рослини-павуки або хлорофітум звичайний) доцільно використовувати додаткове світлодіодне освітлення малої-потужності протягом 8–12 годин на день.

У теплицях можна інтегрувати автоматизовані системи для динамічного регулювання висоти додаткового освітлення відповідно до висоти рослини, тим самим зменшуючи споживання енергії. Поєднуючи науковий дизайн освітлення з точним доглядом, зелені рослини можуть зберігати яскравий вигляд і прискорювати ріст. Покращення ефективності додаткового освітлення слід оптимізувати в поєднанні з температурою та-управлінням добривами.

Коли кілька культур вирощуються в закритих приміщеннях з недостатньою кількістю природного освітлення, світлодіодні лампи часто використовують для прискорення росту рослин і сприяння здоровому розвитку. Незалежно від того, вирощуєте ви овочі чи фрукти в приміщенні, світлодіодні світильники можуть доповнити природне освітлення, оптимізувати спектральний склад і підвищити інтенсивність світла, не виробляючи надлишку тепла.

Крім того, світлодіодне освітлення ефективно підвищує яскравість, одночасно зменшуючи споживання енергії. Вибір світильників для вирощування, адаптованих до вирощування листових овочів, допомагає виробникам підвищити врожайність на одиницю площі, одночасно враховуючи унікальні характеристики культур-, такі як покращення смаку, підвищення поживної цінності та подовження терміну зберігання. Різні освітлювальні прилади відрізняються спектральним діапазоном і інтенсивністю освітлення, що безпосередньо впливає на ріст і розвиток листових овочів. Загалом найбільш підходящими є світильники для росту, що поєднують синє та червоне світло.

Для більшості листових овочів на стадії вегетативного росту (фаза розвитку стебла та листя) рекомендоване співвідношення червоного-до-синього світла 4:1. Це співвідношення врівноважує роль червоного світла у посиленні фотосинтезу та перевагу синього світла в регулюванні морфології листя. Наприклад, звичайна листова зелень, як-от салат і шпинат, забезпечує ефективне накопичення вуглеводів і скоординований ріст стебла-листя за такого співвідношення освітлення.

Співвідношення червоного-синього світла для вирощування листових овочів у закритому грунті слід динамічно регулювати відповідно до стадії росту:

Стадія розсади

Домінуюча фаза-блакитного світла: співвідношення червоного-до-синього світла3:1 до 5:1є оптимальним. Збільшення частки синього світла до 30–50% сприяє розвитку коренів і диференціації листя, запобігає надмірному подовженню стебла та значно підвищує силу розсади.

Стадія швидкого росту

Фаза-підсиленого червоного світла: поступово змінюйте співвідношення червоного-до-синього світла4:1 до 5:1. Збільшення частки червоного світла (630–660 нм) підвищує швидкість фотосинтезу. У поєднанні з інтенсивністю світла 200–300 мкмоль/м²/с це може збільшити добову швидкість росту більш ніж на 30%.

Перед{0}}етап збору врожаю

Far-Red Light Supplement: Зберігаючи спектральне співвідношення ядра 4:1, можна додати невелику кількість далеко-червоного світла (720–740 нм). Це сприяє розширенню листя та подовженню клітин, збільшенню свіжої ваги та товарного вигляду листових овочів.

Мульти{0}}сорти врожаю(наприклад, китайська цибуля, шпинат водяний): підтримуйте стабільне співвідношення 4:1, щоб уникнути виснаження поживних речовин.

Різновиди з високим-хлорофілом(наприклад, капуста): збільште частку синього світла до 25%–30%, щоб посилити синтез пігменту.

Примітка: На практиці доцільно вибирати світлодіодні лампи для росту зі спектральною можливістю налаштування. Налаштуйте-налаштування освітлення на основі конкретних сортів культур і середовища вирощування, використовуючи морфологічні показники, такі як товщина листя та жорсткість стебла, як контрольні критерії.

Різні овочі мають різні спектральні вимоги протягом циклів росту, подібно до того, як люди мають харчові переваги. Наприклад, листові овочі потребують відносно високої частки синього світла протягом усього циклу росту. Блакитне світло стимулює ріст листя, що призводить до більш пишного та зеленого листя-наприклад, достатня кількість блакитного світла допомагає салату та шпинату розвинути ширші та ніжніші листя. Для плодоносних овочів, таких як перець і помідори, червоне світло відіграє вирішальну роль на етапах цвітіння та плодоношення: воно стимулює диференціацію квіткових бруньок, сприяє зав’язуванню плодів і формує більші, пухкі плоди. Купуючи лампи для вирощування, завжди перевіряйте спектральні параметри продукту та вибирайте моделі, які дозволяють гнучко регулювати спектральні співвідношення відповідно до конкретних потреб росту ваших овочів.

Інтенсивність світла, виміряна вPPFD (щільність потоку фотосинтетичних фотонів)з одиницею мкмоль/м²・с, є ключовим показником продуктивності світла для вирощування. Листові овочі потребують достатнього освітлення, але надмірна інтенсивність освітлення або тривалий вплив може негативно вплинути на їх ріст.

Як правило, добову тривалість освітлення слід контролювати приблизно на рівні10–12 годин. Розсада ніжна і потребує лише інтенсивності освітлення80–150 мкмоль/м²・сдля забезпечення ніжного догляду та міцного росту. Коли овочі вступають у стадію швидкого росту, потреба в інтенсивності освітлення зростає-приблизно200–400 мкмоль/м²・снеобхідний для задоволення потреб фотосинтезу та забезпечення достатньої енергії для активного росту. На етапі цвітіння та плодоношення деякі овочі можуть навіть вимагати перевищення інтенсивності освітлення500 мкмоль/м²・ссприяти розвитку плодів.

Тому дуже важливо вибрати світлодіодні світильники для ростурегульовані діапазони інтенсивності світлаякі відповідають вимогам різних стадій росту овочів.

У той час як освітлювальні прилади забезпечують рослини освітленням, постачання поживних речовин і води є не менш важливим. При вирощуванні салату необхідно забезпечити достатню кількість поживного розчину і води для забезпечення його росту і розвитку. Помірне внесення азотних добрив (наприклад, добрив для сої) може сприяти синтезу хлорофілу, а магній-як основний компонент хлорофілу-також слід регулярно поповнювати.

Крім того, додавання розкладеної шкаралупи горіхів (наприклад, шкаралупи насіння соняшнику) до ґрунту може покращити повітропроникність і збільшити здатність коренів поглинати грунт. Крім того, слід проводити вентиляцію та регулювання газу (збільшення концентрації вуглекислого газу), а також контроль температури та вологості (підтримуючи відносну вологість 50–70%), щоб запобігти захворюванням, спричиненим високою температурою та вологістю.

Лампи для росту відрізняються за потужністю та відповідною інтенсивністю світла. Вибираючи лампу для вирощування, враховуйте її висоту встановлення-високо{2}}потужні додаткові лампи зазвичай забезпечують відносно вищу інтенсивність світла.

Загалом, чим ближче джерело світла до рослин, тим вищим буде PPFD (щільність потоку фотосинтетичних фотонів), тобто рослини можуть отримувати ефективніше освітлення. Однак зі збільшенням відстані від джерела світла площа освітлення збільшується, а інтенсивність світла відповідно зменшується. Світильники для росту без професійної оптичної конструкції демонструють значну різницю між центральним і периферійним освітленням, що, як правило, призводить до нерівномірного додаткового освітлення та марної витрати світлової енергії.