毫无疑问室内耕作这个行业的增长每个月都有新的农场进入该行业,新技术提高了生产效率和食品质量,全世界开展了数百项研究项目。这一行业增长的标志是室内农场的人工照明的发展。LED照明随着技术的飞速发展,我们对如何最大程度地使用它的知识正在努力追赶,但让​​我们从基础开始

植物如何利用光的基础

光既以波又以粒子的形式发射。光子基本上是能量束。每个光子中的能量大小决定了波峰到波峰的长度。波长可能在纳米到米之间变化,植物色素只能使用特定的波长。纳米在频谱上

种植者应努力使自己的工厂的照明设备尽可能满足他们的需求,同时考虑成本和效率电子表格等对于此目的非常有用的工作。照明效率是工厂每瓦特或千瓦时可使用的光量用来BY或光合有效辐射是植物最有用的光植物色素吸收特定波长的光并利用能量光合作用种植者需要处理的三种主要颜料是

  • 叶绿素a的吸收峰在λ1和λ2的波长处
  • 叶绿素b的吸收峰位于波长约为和nm
  • 类胡萝卜素吸收峰的波长大约为nm

吸收最多的波长出现在和周围

光强度光的有用测量

光强度通常以三种方式测量光度PAR和PPFD。光度或流明是衡量人眼所看到的光的亮度的一种度量,它不仅限于有用的光。发光强度光度值很小如果波长已知,则可以将光度转换为PAR

以微摩尔秒为单位测量的PAR是在空间中给定点上对植物的光合作用活性辐射或有用光能的量度。PAR量测法本身没什么用,但知道相对于光源在哪里进行测量让您了解强度。一些LED公司在显示具有PAR测量值的图表时表现出色,这些图表在标签上不同高度的不同点覆盖了不同点。这是您可以获得的最佳信息。

以微摩尔秒为单位测量的PPFD代表光合作用的光子通量密度,是已知确切光谱成分时PAR中真正有用的光子的量度PPFD仅测量PAR的可用部分,但其功能类似于PAR的效率等级。保持PAR诚实

日光积分

日光积分DLI是将PAR或PPFD值实际转换为实际生长时间的过程,它描述了光和时间的组合,并表示了每天间隔内有效生长特定农作物所需的PAR量。种植者可能知道在某些波长下有多少光每秒达到一平方米,但是工厂需要多少秒的光呢?这就是DLI回答的问题

DLI是用PAR米以mol m d进行测量的。请注意,它仅在一天的情况下以与PAR相似的单位进行测量。例如,mol m d是温室中生菜生产的推荐DLI,果农作物甚至需要更高的DLI值

不同类型的植物灯

  • 高强度放电灯为作物提供高强度且光谱良好的光,但要以高热量输出和最终光生产效率为代价,两种照明方式占据主导地位HID阶段MH金属卤化物灯和高压钠HPS
  • 高压钠灯产生比金属卤化物更多的红色和橙色光,并产生大量热量,导致高昂的运营成本。它们的光谱范围广,这使其成为最受欢迎的HID灯
  • 金属卤化物灯产生蓝色的强光大多数MH灯都受到使用寿命短的限制,高能耗和处理挑战灯泡不能接触包括指尖上的油在内的油
  • 日光灯已经在室内操作中使用了很长时间,但是它们缺乏用于大量生产的强度。与HID灯相比,荧光灯的资本支出和操作成本相当低。更换和处置成本以及易碎性和非特定光谱限制了荧光灯的使用在较大的室内操作中
  • 感应照明类似于荧光灯,是利用磁场而不是灯丝来发光。感应灯的使用寿命长且效率中等。在农业领域,它们尚未找到重要的吸引力。
  • 发光二极管属于快速增长且成本不断降低的行业诸如耐用性效率下降,制造成本降低,运营成本低以及频谱特异性之类的优势使规模扩大,有利于室内种植者使用LED

专注于LED

由于越来越多的种植者选择LED为农场照明,并且越来越多的制造商进入LED领域,因此了解LED的指南将使种植者受益

LED的解剖

发光二极管是一种器件,当能量通过时会发出一个特定波长的光。两种材料结合在一起,形成不同的半导体,从而形成二极管。二极管中的每个半导体都有不同的电荷,一个半导体为负,一个是积极的

当能量通过结合的半导体时,负半导体中的电子和正半导体中带正电荷的空穴被激活。一个半导体中的带负电荷的电子撞击到另一个半导体中带正电荷的空穴中,因为正电荷和负电荷不是完全相等,它们无法彼此完美抵消多余的能量无处可去,它以光子的形式发出

每个半导体的类型精确地确定存在多少多余能量,并且我们知道光子中的能量大小决定波长。因此,每个发光二极管都会发出一个特定波长的光。二极管被封装为芯片并封装在塑料盖中二极管通常与发射相同或接近相同波长的光的其他二极管配合使用

选择合适的LED照明系统

选择LED灯可能是一个缓慢而令人困惑的过程。基本相似的产品有许多不同的变体。要比较产品,您需要了解效率因素,热量输出和保修。

效率

照明效率是指光能与特定能量输入产生的热能之比。进入光源的所有能量会产生光能或热能。光的效率取决于光能的百分比以及热量的百分比

LED之所以如此受欢迎的主要原因是其高效率与传统的HID LED相比,许多LED灯每产生一摩尔光子消耗的能量更少,还可以发出特定波长的光,这使得产生的大部分光在其他照明类型中可用产生有用波长旁边的无用波长产生无用波长会消耗能量,但不会导致光合作用效率较低的光会产生更多的热量,而高温则会降低光的效率及其寿命

外形尺寸

LED灯具有三种主要形状因子灯具和面板灯具的形状像盒子一样,通常提供高强度的灯光灯具消耗中等至大量的功率并占用较高的空间,并需要较高的初始投资灯具的长度和外形不同在中低强度时消耗中低功率,并有效利用空间形状像细长盒子的面板提供中低强度,并使用中低功率,如条形灯这种类型的照明往往比条形灯贵,但提供更好的覆盖范围

热量输出

尽管LED的效率很高,但它们仍会产生大量的热量。在密闭的生长环境中,光线充足,这意味着大量的HVAC成本。一个常见的误解是LED消除了这一费用,而LED确实降低了散热成本,但成本仍然存在并随着种植者增加种植密度

保持凉爽的LED效率更高,持续时间越长散热影响灯具面板和条的设计LED设计师和工程师有多种选择来冷却LED

  1. 使用低功率的LED将产生的热量降至最低此方法在条形和面板设计中很常见,通常将这些技术限制为降低生菜等对光有需求的农作物
  2. 使用复杂的挤压件或散热片来增加表面积,并能够将热量从光散发到空气中。这种方法在杆和夹具设计中很常见,但会增加总成本
  3. 用风扇强迫对流使空气流通这种方法最常见于固定风扇的装置,这是这三种方法中最有效的排热选择

LED的保修效率等级

选择LED照明系统时,必须同时注意光质保证中列出的年数和小时数,寿命可能以年为单位列出,但该数字有时是基于每天运行时间小时数较低的计算得出的。保修的效率等级意味着一个制造商可以保证几个小时的效率,而其他制造商可以保证几个小时的效率

在这种情况下,种植者可以从阅读小字中受益。种植者也可以从阅读产品的组件更换协议中受益。因为LED阵列通常是大件生产的,而不是单独的可移动部件,一个故障的块可能需要更换整个照明阵列

选择最佳的LED照明系统时,您需要考虑此处概述的所有促成因素。开始或扩大盈利的农场就像参加第一次马拉松一样。成功所需的所有痛苦和准备有时会不知所措,但有成就感当您越过终点线时增加力量,这一切都是值得的