تجزیه و تحلیل مزایای مکمل روشنایی نیمه هادی گلخانه- Universelite Co., Ltd

تجزیه و تحلیل مزایای مکمل روشنایی نیمه هادی گلخانه

تجزیه و تحلیل مزایای منبع نور لامپ های رشته ای منابع نوری رایج برای ایجاد نور خورشید طولانی مدت هستند، اما بازده الکتریکی آنها کم است و نسبت کم نور قرمز به قرمز زیاد نمی تواند افزایش طول ساقه را بهبود بخشد، بنابراین به تدریج از فروش آنها منع می شود. استفاده کنید. لامپ های فلورسنت فشرده و HPS کارآمدتر انرژی هستند و نسبت R:FR بالایی دارند. HPS دارای سه نوع 400 وات، 600 وات و 1000 وات می باشد. منابع نور سنتی مانند HPS نمی توانند محصولات کم مصرف را راه اندازی کنند و کاربرد آنها محدود است. 1000W محبوبیت بیشتری دارد زیرا برای رسیدن به شدت نور یکسان به چنین لامپ های کمتری نیاز است. در اجرای روشنایی تکمیلی در گلخانه‌ها، کاهش تعداد لامپ‌ها می‌تواند به طور موثر میزان نور طبیعی مسدود شده توسط بازتابنده‌های لامپ‌ها را کاهش دهد. صرفه جویی در انرژی و تنظیم کارآمد نور طبیعی به یک سیستم کنترل هوشمند نیاز دارد تا میزان نور مصنوعی را با توجه به شدت نور طبیعی تنظیم کند.

در مقایسه، راندمان تبدیل فوتوالکتریک HPS 30٪ است در حالی که لامپ رشته ای تنها 6٪ است و راندمان تبدیل فوتوالکتریک لامپ LED 40٪ است. سایر انرژی های الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل می شوند و دمای محیط گلخانه را گرم می کنند. در واقع استفاده از گرمایش برقی غیراقتصادی است و در شرایط آب و هوایی معتدل دمای بالا برای تولید مناسب نیست، بنابراین برای خنک شدن باید فن ها و سایر تجهیزات را روشن کرد. طیف HPS شامل نور مرکب نور زرد، نور نارنجی و نور قرمز است. باید مقداری نور آبی اضافه کند تا کیفیت نور موثرتری داشته باشد. گیاهان برای رشد و مورفولوژی طبیعی گیاه به مقدار مشخصی نور آبی نیاز دارند. علاوه بر این، نور دور قرمز نیز برای مورفوژنز مهم است و نسبت بین نور قرمز، آبی و قرمز دور باید تنظیم شود.

چراغ‌ها یا ماژول‌های ال‌ای‌دی باید از نظر کیفیت نور، عملکرد ضد آب، فشرده‌بودن و کاهش سطح محافظ نور غربال شوند. روش های اتلاف گرما شامل ال ای دی های خنک کننده با آب، ال ای دی های غیرفعال خنک کننده گازی و ال ای دی های خنک شونده با گاز فعال هستند. اتلاف حرارت LED همیشه مشکلی بوده که باید به طور جدی حل شود. اتلاف گرمای HPS و گرمایش می تواند گیاهان را گرم کرده و تنفس را افزایش دهد. به نوبه خود، تنفس دمای برگ را کاهش می دهد.

در سال 2007، برخی از شرکت ها در هلند ماژول های LED ویژه ای را برای صنعت گلخانه معرفی کردند. در سال‌های 2008-2009، آزمایش‌های روشنایی LED در مقیاس بزرگ روی گل رز، گوجه‌فرنگی، فلفل دلمه‌ای، خیار و گیاهان دارویی انجام شد. نتایج آزمایش ها مخلوط شد. ال ای دی ها پتانسیل تنظیم دوره نوری و کاربرد نور تکمیلی در گلخانه ها را دارند، اما مطالعات نسبتا کمی روی محصولات باغی انجام شده است و کاربرد آنها ممکن است به دلیل هزینه بالا به تولید گیاهان خاص محدود شود (Runkle et al., 2011). روشنایی مکمل ال ای دی در گلخانه ها یک فناوری بسیار امیدوارکننده است که می تواند به طور موثر فتوسنتز گیاهان را بهتر ثبت کند (ال ای دی های قرمز بالاتر از HPS هستند)، پاسخ های گیاهی خاص را آغاز کند یا فرآیندهای گیاه را هدایت کند و از طریق مدولاسیون کیفیت نور ویژه LED تعادل ایجاد کند (ندرهوف، 2010).

تجزیه و تحلیل فناوری روشنایی

روش‌های نور پرکننده شامل نور پرکننده بالا، نور پرکننده بین خطی، نور پرکننده چندلایه و اشکال دیگر است. در مقایسه با منابع نور سنتی، اندازه، شکل و طراحی قدرت لامپ های منبع نور LED را می توان آزادانه بزرگ کرد، روش تعلیق انعطاف پذیر است و وزن سبک است. انواع مختلفی از حالت‌های تکنولوژی نور تکمیلی را به دست آورده است که به خوبی با روش‌های کاشت گلخانه‌ای، انواع محصول و شکل‌های تاج پوشش سازگار است. نیازهای عملی متنوع

تجزیه و تحلیل مزایای روشنایی

فناوری نورپردازی رشد گیاهان به سرعت در حال پیشرفت است و گزینه های زیادی را برای روشنایی تکمیلی در گلخانه ها فراهم می کند. نلسون و بوگی (2014) کارایی کوانتومی فتوسنتزی (400 تا 700 نانومتر) و ویژگی های توزیع تابش فوتون را در 2 نوع دستگاه HPS دو طرفه، 5 نوع دستگاه HPS مبتنی بر مغول، 10 نوع دستگاه LED، 3 نوع سرمت گزارش کردند. لامپ و 2 نوع لامپ فلورسنت . 2 کارآمدترین LED و 2 کارآمدترین دستگاه HPS دو وجهی تقریباً کارایی یکسانی دارند، بین 1.66 و 1.7 μmol/J. راندمان این چهار دستگاه به طور قابل توجهی بالاتر از راندمان 1.02μmol/J لامپ های سرمتی رایج است. 95μmol/J。 راندمان بهترین لامپ های فلزی سرامیکی و لامپ های فلورسنت 1.46 و 0.95μmol/J بود.

نویسنده هزینه سرمایه گذاری اولیه هر کوانتوم نوری ساطع شده توسط دستگاه را محاسبه کرد و تصریح کرد که هزینه دستگاه های LED 5 تا 10 برابر دستگاه های HPS است. قبض برق 5 ساله به اضافه هزینه هر مول دستگاه فوتون 2.3 برابر بیشتر از دستگاه های LED است. از نظر هزینه های برق، نتایج تجزیه و تحلیل نشان می دهد که هزینه های نگهداری طولانی مدت بسیار ناچیز است. اگر سیستم تولید دارای فضای خالی گسترده باشد، عملکرد منحصر به فرد دستگاه LED این است که می تواند به طور موثر کوانتوم نور را روی یک قسمت خاص متمرکز کند، به طوری که سایبان گیاه می تواند کوانتوم نور بیشتری را جذب کند. اما تجزیه و تحلیل نشان می دهد که تابش فوتون برای همه وسایل روشنایی گران است. کمترین هزینه سیستم روشنایی تنها زمانی حاصل می شود که دستگاه های ساطع کننده نور با راندمان بالا با تله گذاری فوتون سایبان کارآمد ترکیب شوند.

پیشرفت‌ها در فناوری روشنایی و کارایی وسایل، گزینه‌های زیادی را برای روشنایی تکمیلی در گلخانه‌ها فراهم کرده است، از جمله بسیاری از وسایل LED. پیشرفت زیادی در سه جنبه از ترکیب لامپ برای لامپ های تخلیه با شدت بالا (HID) [شامل لامپ های سدیم فشار بالا (HPS) و لامپ های متال هالید سرامیکی (CMI)]، از جمله لامپ ها (لامپ ها)، منابع نور ( بازتابنده ها) و بالاست ها (بالاست). HPS با بالاست الکترونیکی و لامپ دو طرفه 1.7 برابر HPS دستگاه HPS مبتنی بر مغول است. تجزیه و تحلیل شامل دو پارامتر، بازده لامپ، یعنی تعیین تعداد فوتون های فتوسنتزی در هر ژول (فوتون) و راندمان جذب جریان کوانتومی فتوسنتزی (400-700 نانومتر) در سایبان است، که بخشی از فوتون های رسیده است. گیاه برگ می کند بازده الکتریکی رشد گیاه با تعداد فوتون های فتوسنتزی در ژول اندازه گیری می شود.

راندمان الکتریکی لامپ اغلب در واحدهای درک نور انسان (لومن ساطع شده در هر وات) یا بازده انرژی (وات تشعشع ساطع شده به ازای هر وات ورودی الکتریکی) بیان می شود. با این حال، فتوسنتز و رشد گیاه با مول کوانتومی نور اندازه گیری می شود. بنابراین، مقایسه بازده نور بر اساس بازده کوانتومی نور باید از واحد کمیت کوانتومی فتوسنتزی تولید شده در هر ژول انرژی ورودی استفاده کند. این برای LED ها حتی مهم تر است زیرا رنگ های نور کارآمد الکتریکی در مناطق طول موج قرمز و آبی عمیق هستند. فوتون‌های قرمز ظرفیت انرژی تابشی کمتری دارند و به فوتون‌های بیشتری اجازه می‌دهند در واحد ورودی انرژی تولید کنند (انرژی تابشی با طول موج، معادله پلانک، نسبت معکوس دارد). برعکس، نور آبی 53 درصد بیشتر از نور قرمز کارآمدتر است (49 درصد و 32 درصد)، اما نور آبی تنها 9 درصد کارآمدتر از نور قرمز است (1.87/1.72). در مورد تأثیر کیفیت نور بر رشد گیاه سوء تفاهماتی وجود دارد و بسیاری از تولید کنندگان ادعا می کنند که کیفیت نور باعث رشد گیاه می شود (توزیع طیفی و نسبت نور تک رنگ).

ارزیابی تاثیر کیفیت نور بر فتوسنتز گیاه به طور گسترده ای از منحنی بازده کوانتومی نور (YPF) مشتق شده است که نشان می دهد نور قرمز نارنجی 600 ~ 660 میلی متر 20٪ تا 30٪ بیشتر از آبی-سبز و آبی است. نور 400 ~ 460 نانومتر برای فتوسنتز. هنگام تجزیه و تحلیل کیفیت نور بر اساس منحنی YPF، HPS به خوبی یا بهتر از لامپ های LED بهتر عمل می کند، زیرا دارای خروجی فوتون بالا در حدود 600 نانومتر و خروجی کمتر در مناطق نور آبی، آبی-سبز و سبز است.

منحنی طیفی سقط کوانتومی بر اساس داده‌های اندازه‌گیری کوتاه‌مدت تحت شرایط تک برگ و شدت نور کم شکل گرفت (نلسون و باگبی، 2014). با این حال، منحنی‌های YPF از اندازه‌گیری‌های کوتاه‌مدت تک تک برگ‌ها در شرایط کم نور ترسیم می‌شوند. کلروفیل و رنگدانه های کلروفیل توانایی ضعیفی در جذب نور سبز دارند (تراشیما و همکاران، 2009)، اما تراشیما و همکاران. (2009) اشاره کرد که راندمان فتوسنتز برگهای آفتابگردان که توسط نور سبز مخلوط با نور سفید قوی هدایت می شود بیشتر از نور قرمز است. بنابراین، نور سبز اغلب برای رشد گیاه بی اثر در نظر گرفته می شود، اما نور سبز ممکن است برای رشد گیاه در شرایط نور روشن موثر باشد. ال ای دی های سبز با شدت بالا می توانند به طور موثر رشد گیاه را بهبود بخشند، به خصوص نور سبز با طول موج کوتاه برای رشد گیاه موثرتر است (جوکان و همکاران، 2012).

در طول 30 سال گذشته، بسیاری از مطالعات طولانی مدت روی گیاهان کامل تحت شرایط با شدت نور بالا نشان داده است که کیفیت نور تأثیر بسیار کمتری بر سرعت رشد گیاه نسبت به شدت نور دارد (کوپ و همکاران، 2014؛ جوهکان و همکاران، 2012). ). کیفیت نور، به ویژه نور آبی، می‌تواند سرعت انبساط سلولی و برگ (Dougher and Bug-bee, 2004)، ارتفاع گیاه، مورفولوژی گیاه (Cope and Bug-bee, 2013; Dougher and Bug-bee, 2001) را در چندین گیاه تغییر دهد. یوریو و همکاران، 2001). اما تاثیر مستقیم نور آبی بر فتوسنتز حداقل است. اثرات کیفیت نور بر وزن خشک و تازه کل گیاه عموماً تحت نور طبیعی کم یا بدون قرار گرفتن در معرض نور طبیعی به دلیل تغییرات در گسترش برگ و جذب تشعشع در اوایل رشد رخ می دهد (کوپ و همکاران، 2014).

بر اساس تعداد مول های کوانتومی نور فتوسنتزی در هر ژول، رنگ های نور با بالاترین بازده الکتریکی نور LED، نور آبی، نور قرمز و نور سفید سرد هستند، بنابراین لامپ های LED به طور کلی برای تولید این رنگ ها ترکیب می شوند. از دیگر رنگ‌های کیفیت نور LED می‌توان برای افزایش کیفیت نور طول‌موج‌های خاص برای کنترل جنبه‌های خاصی از رشد گیاه به‌دلیل ویژگی‌های نور تک رنگ استفاده کرد (Ya2012؛ Morrow and Tibbitts، 2008). کمبود اشعه ماوراء بنفش در لامپ های LED به دلیل UV-LED ها باعث کاهش قابل توجهی بازده چراغ می شود. نور خورشید حاوی UV است که 9٪ PPF را تشکیل می دهد و منابع نور الکتریکی استاندارد حاوی 0.3٪ تا 8٪ از تابش UV هستند. فقدان اشعه ماوراء بنفش منجر به برخی اختلالات گیاهی در شرایط نور خورشید می شود (Intumescence, Morrow and Tibbitts, 1988). فقدان تشعشعات قرمز دور (710 تا 740 نانومتر) لامپ های LED برای نور مکمل فتوسنتزی، زمان گل دهی چندین گیاه دوره نوری را کوتاه می کند (GraigRungle، 2013). نور سبز (530 تا 580 نانومتر)، که در لامپ های LED وجود ندارد یا وجود ندارد، می تواند به سایبان نفوذ کند و به طور موثرتری به برگ های پایینی منتقل شود (کیم و همکاران، 2004). یعنی طول موج هر کوانتوم نور تابشی بر فتوسنتز نسبی یک برگ تحت شدت نور کم (150μmol/㎡) تاثیر دارد.