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冬暖花卉大棚LED灯人工补光特点和优势

作者:温室大棚厂家 发布于:2019/3/20 21:00:31 点击量:

发光二极管(LED)从1968年第一批产品问世至今,其技术飞速发展,不仅亮度平均每年提高20倍,而且价格也降低为最初的1/100,特别是近3年来下降了近50%。LED可提供各种波长的单色光,常用的有发光谱峰450nm的蓝光LED,660nm的红光LED和735nm的远红光LED,且光谱宽度小于±30nm。上述发光波长正好与植物光合作用和光形态形成的光谱范围相匹配。普通亮度的LED发光强度小于10mcd;高亮度的LED发光强度介于10-100mcd;超高亮度的LED发光强度大于100mcd。超高亮度高指向性红光LED的最小/一般亮度为22000/25000mcd;超高亮度高指向性蓝光LED的最小/一般亮度为5000/7000mcd。LED的发光强度(法向光强)是表征发光器件发光强弱的重要性能。当偏离正法向不同角度时,光强也随之变化。高指向性的LED其发光强度降低到中心强度的一半时所对应的角度即半值角为5°-20°;标准型的半值角为20°-45°。大于LED的视角,则光强值为零。水平面上任一点与LED的连线与垂直方向所成的角度小于LED的视角时,可依角度-强度回归式计算此角度对应的光强度。角度-强度回归式可由厂家提供的型号参数资料中求得,也可用LED光强角度测试仪测得后进行回归得到。其次,距离LED—定距离的水平面上每一点光照强度值还需依据点光源之倒平方法则。因此,最小/一般亮度为22000/25000mcd的红光LED,其正下方2cm处的光照强度为58750lx,10cm处的为2350lx。而最小/一般亮度5000/7000mcd的蓝光LED,正下方2cm处的光照强度为15000lx,10cm处的为600lx。而一般植物2000k下没有净光合作用,再者要达到植物栽培面的光合成有效光量子流密度分布尽可能均匀,选择距离10cm较合适。由此可见,单颗超高亮度LED还未能提供足够的光照强度以供冬暖花卉大棚植物正常生长,但多颗LED通过组装设计就能满足冬暖花卉大棚植物的光需求。

早在1991年Bula等使用红光LED配上蓝光荧光灯作为组培光源,成功栽培了生菜和天竺葵。1996年Okamoto等使用超高亮度红光LED与蓝光LED,在蓝光与红光光量子数之比为1:2下可正常培育蔬菜。应用LED已成功栽培的组培苗品种还有菠菜,虎头竺,蝴蝶兰,香蕉和马铃暮等。在与使用日光灯管的栽培方式比较后,发现LED作光源的组培苗生长数月后在湿质量、干质量、叶片数、叶宽、根数和根长上并无差异,证实在环控室中使用LED为栽培光源来栽培组培苗是可行的,与其他光源栽培下之苗株在出瓶后的后续生长上亦无发现明显差异。2004年Tamulaitis等开始在冬暖花卉大棚中运用高功率LED栽培植物,使用640nm的红光LED,660nm的红光LED,455nm的蓝光LED和735nm的远红光LED作冬暖花卉大棚人工光源成功栽培了萝卜和生菜,但4种LED没有组合在一起,布置在作物上方的不同位置,LED的高指向性致使照明区域内的R/B和R/FR不均匀。

图:采用LED光源人工补光的连栋智能冬暖花卉大棚—山东冬暖花卉大棚厂家冬暖花卉大棚工程

由于LED光源安装时可距离植株较近,加上它的光效比荧光灯还要高2倍,因此,单位栽培面积上需配置的功率数较低。

作为冬暖花卉大棚植物生产用的人工光源,LED光源具有以下优点:

①体积小,强固,设施小型化,可用于多层栽培立体组合系统;②由于是冷光源,可实现近距离照明,可降低降温成本;③脉冲间歇照射,使植物有足够的暗期合成有机物,从而促进植物生长;④使用期间衰减少,平均寿命长达1万小时,使用寿命达5-10年;⑤亮度高,能耗低,耗电量低,仅为白炽灯的1/10;⑥可选择按特定波长,具有针对性,单一波长的LED要比波段宽的太阳光更能促进光合作用;⑦使用直流电,可通过调频与调工作比进一步省电。因此,使用LED作植物生产的人工光源,只要通过调节红色、蓝色和远红色光源的数量,即可实现R/B比和R/FR比的调节,从而促进光合作用和控制植株形态。

冬暖花卉大棚厂家总结

冬暖花卉大棚人工补光技术的应用对于推进冬暖花卉大棚产业的发展有着十分重要的作用。与广阔的光谱范围的其他人工光源相比,发射单色光的LED光源目前还存在着难以应对更多种类作物的问题。此外,尽管最小/一般亮度为22000/25000mcd的红光LED价格为0.8元?颗;最小/一般亮度5000/7000mcd的蓝光LED价格为0.28元/颗,原先限制其运用的价格障碍已不再存在,但是作为植物生长光源应用,LED光源受制于其单颗提供的光照度有限,必须组合使用才能达到理想的光照强度。而红光LED、蓝光LED和远红光LED的驱动电压是不同的,必须设计3套电路给其供电。尽管LED光源已成功应用于组培苗栽培,但组培室中组培苗的受光特性完全不同于冬暖花卉大棚作物,并且组培苗对光的需求相对较低,所以针对冬暖花卉大棚应用的LED成套光源还有待于进一步加快研制。由于较传统人工光源具有明显的优势,LED光源部分替代甚至完全替代传统人工光源应用于冬暖花卉大棚补光将为期不远。


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