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| 溫室大棚L(fēng)ED燈人工補(bǔ)光特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) | |
| 發(fā)布時(shí)間:2016-12-15 08:44:40 | 瀏覽次數(shù)： | |
| 發(fā)光二極管(LED)從產(chǎn)品問(wèn)世到現(xiàn)在發(fā)展迅速，相對(duì)于其他人工補(bǔ)光光源以成為溫室大棚人工補(bǔ)光的最佳選擇。以下是我們奧農(nóng)苑溫室大棚建設(shè)溫室工程人員總結(jié)的溫室大棚采用LED燈人工補(bǔ)光的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。 發(fā)光二極管(LED)從1968年第一批產(chǎn)品問(wèn)世至今，其技術(shù)飛速發(fā)展，不僅亮度平均每年提高20倍，而且價(jià)格也降低為最初的1/100，特別是近3年來(lái)下降了近50%。LED可提供各種波長(zhǎng)的單色光，常用的有發(fā)光譜峰450nm的藍(lán)光LED,660nm的紅光LED和735nm的遠(yuǎn)紅光LED,且光譜寬度小于±30nm。上述發(fā)光波長(zhǎng)正好與植物光合作用和光形態(tài)形成的光譜范圍相匹配。普通亮度的LED發(fā)光強(qiáng)度小于10mcd；高亮度的LED發(fā)光強(qiáng)度介于10-100mcd；超高亮度的LED發(fā)光強(qiáng)度大于100mcd。超高亮度高指向性紅光LED的最小/一般亮度為22000/25000mcd；超高亮度高指向性藍(lán)光LED的最小/一般亮度為5000/7000mcd。LED的發(fā)光強(qiáng)度（法向光強(qiáng)）是表征發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)弱的重要性能。當(dāng)偏離正法向不同角度時(shí)，光強(qiáng)也隨之變化。高指向性的LED其發(fā)光強(qiáng)度降低到中心強(qiáng)度的一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的角度即半值角為5°-20°;標(biāo)準(zhǔn)型的半值角為20°-45°。大于LED的視角，則光強(qiáng)值為零。水平面上任一點(diǎn)與LED的連線與垂直方向所成的角度小于LED的視角時(shí)，可依角度-強(qiáng)度回歸式計(jì)算此角度對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度。角度-強(qiáng)度回歸式可由廠家提供的型號(hào)參數(shù)資料中求得，也可用LED光強(qiáng)角度測(cè)試儀測(cè)得后進(jìn)行回歸得到。其次，距離LED—定距離的水平面上每一點(diǎn)光照強(qiáng)度值還需依據(jù)點(diǎn)光源之倒平方法則。因此，最小/一般亮度為22000/25000mcd的紅光LED,其正下方2cm處的光照強(qiáng)度為58750lx,10cm處的為2350lx。而最小/一般亮度5000/7000mcd的藍(lán)光LED，正下方2cm處的光照強(qiáng)度為15000lx，10cm處的為600lx。而一般植物2000k下沒(méi)有凈光合作用，再者要達(dá)到植物栽培面的光合成有效光量子流密度分布盡可能均勻，選擇距離10cm較合適。由此可見(jiàn)，單顆超高亮度LED還未能提供足夠的光照強(qiáng)度以供溫室大棚植物正常生長(zhǎng)，但多顆LED通過(guò)組裝設(shè)計(jì)就能滿足溫室大棚植物的光需求。 早在1991年Bula等使用紅光LED配上藍(lán)光熒光燈作為組培光源，成功栽培了生菜和天竺葵。1996年Okamoto等使用超高亮度紅光LED與藍(lán)光LED,在藍(lán)光與紅光光量子數(shù)之比為1:2下可正常培育蔬菜。應(yīng)用LED已成功栽培的組培苗品種還有菠菜,虎頭竺,蝴蝶蘭,香蕉和馬鈴暮等。在與使用日光燈管的栽培方式比較后，發(fā)現(xiàn)LED作光源的組培苗生長(zhǎng)數(shù)月后在濕質(zhì)量、干質(zhì)量、葉片數(shù)、葉寬、根數(shù)和根長(zhǎng)上并無(wú)差異，證實(shí)在環(huán)控室中使用LED為栽培光源來(lái)栽培組培苗是可行的，與其他光源栽培下之苗株在出瓶后的后續(xù)生長(zhǎng)上亦無(wú)發(fā)現(xiàn)明顯差異。2004年Tamulaitis等開始在溫室大棚中運(yùn)用高功率LED栽培植物，使用640nm的紅光LED,660nm的紅光LED,455nm的藍(lán)光LED和735nm的遠(yuǎn)紅光LED作溫室大棚人工光源成功栽培了蘿卜和生菜，但4種LED沒(méi)有組合在一起，布置在作物上方的不同位置，LED的高指向性致使照明區(qū)域內(nèi)的R/B和R/FR不均勻。  由于LED光源安裝時(shí)可距離植株較近，加上它的光效比熒光燈還要高2倍，因此，單位栽培面積上需配置的功率數(shù)較低。 作為溫室大棚植物生產(chǎn)用的人工光源，LED光源具有以下優(yōu)點(diǎn)： ①體積小，強(qiáng)固，設(shè)施小型化，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)；②由于是冷光源，可實(shí)現(xiàn)近距離照明，可降低降溫成本；③脈沖間歇照射，使植物有足夠的暗期合成有機(jī)物，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)；④使用期間衰減少，平均壽命長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)，使用壽命達(dá)5-10年;⑤亮度高，能耗低，耗電量低，僅為白熾燈的1/10;⑥可選擇按特定波長(zhǎng)，具有針對(duì)性，單一波長(zhǎng)的LED要比波段寬的太陽(yáng)光更能促進(jìn)光合作用；⑦使用直流電，可通過(guò)調(diào)頻與調(diào)工作比進(jìn)一步省電。因此，使用LED作植物生產(chǎn)的人工光源，只要通過(guò)調(diào)節(jié)紅色、藍(lán)色和遠(yuǎn)紅色光源的數(shù)量，即可實(shí)現(xiàn)R/B比和R/FR比的調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)光合作用和控制植株形態(tài)。 鄭州奧農(nóng)苑農(nóng)業(yè)科技有限公司溫室大棚建設(shè)網(wǎng)總結(jié) 溫室大棚人工補(bǔ)光技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于推進(jìn)溫室大棚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著十分重要的作用。與廣闊的光譜范圍的其他人工光源相比，發(fā)射單色光的LED光源目前還存在著難以應(yīng)對(duì)更多種類作物的問(wèn)題。此外，盡管最小/一般亮度為22000/25000mcd的紅光LED價(jià)格為0.8元?顆;最小/一般亮度5000/7000mcd的藍(lán)光LED價(jià)格為0.28元/顆，原先限制其運(yùn)用的價(jià)格障礙已不再存在，但是作為植物生長(zhǎng)光源應(yīng)用，LED光源受制于其單顆提供的光照度有限，必須組合使用才能達(dá)到理想的光照強(qiáng)度。而紅光LED、藍(lán)光LED和遠(yuǎn)紅光LED的驅(qū)動(dòng)電壓是不同的，必須設(shè)計(jì)3套電路給其供電。盡管LED光源已成功應(yīng)用于組培苗栽培，但組培室中組培苗的受光特性完全不同于溫室大棚作物，并且組培苗對(duì)光的需求相對(duì)較低，所以針對(duì)溫室大棚應(yīng)用的LED成套光源還有待于進(jìn)一步加快研制。由于較傳統(tǒng)人工光源具有明顯的優(yōu)勢(shì)，LED光源部分替代甚至完全替代傳統(tǒng)人工光源應(yīng)用于溫室大棚補(bǔ)光將為期不遠(yuǎn)。 |
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