Análise das Vantagens do Suplemento de Iluminação de Semicondutores de Estufa- Universelite Co., Ltd

Análise das Vantagens do Suplemento de Iluminação de Semicondutores de Estufa

Análise das vantagens da fonte de luz As lâmpadas incandescentes são fontes de luz comuns para criar luz solar de longo prazo, mas sua eficiência elétrica é baixa e a baixa proporção de luz vermelha para vermelha distante não pode melhorar o alongamento da haste, então elas estão gradualmente sendo banidas da venda e usar. Lâmpadas fluorescentes compactas e HPS são mais eficientes em termos de energia e têm uma alta relação R:FR. HPS tem três tipos de 400W, 600W e 1000W. Fontes de luz tradicionais, como HPS, não podem lançar produtos de baixa potência e suas aplicações são limitadas. 1000 W é mais popular porque menos dessas lâmpadas são necessárias para atingir a mesma intensidade de luz. Na prática da iluminação complementar em estufas, a redução do número de lâmpadas pode reduzir efetivamente o grau de luz natural bloqueado pelos refletores das lâmpadas. A economia de energia e a regulação eficiente da luz natural requerem um sistema de controle inteligente para ajustar a quantidade de luz artificial de acordo com a intensidade da luz natural.

Em comparação, a eficiência de conversão fotoelétrica do HPS é de 30%, enquanto a lâmpada incandescente é de apenas 6%, e a eficiência de conversão fotoelétrica da lâmpada LED é de 40%. Outra energia elétrica é convertida em energia térmica, aquecendo a temperatura ambiente da estufa. Na verdade, é antieconômico usar aquecimento elétrico e, em condições climáticas amenas, a alta temperatura não é boa para a produção, por isso é necessário ligar ventiladores e outros equipamentos para resfriar. O espectro HPS inclui a luz composta de luz amarela, luz laranja e luz vermelha. Ele precisa adicionar um pouco de luz azul para ter uma qualidade de luz mais eficaz. As plantas requerem uma certa quantidade de luz azul para o desenvolvimento e morfologia normal da planta. Além disso, a luz vermelha distante também é importante para a morfogênese, e a proporção entre a luz vermelha, azul e vermelha distante precisa ser ajustada.

As luzes ou módulos de LED precisam ser selecionados quanto à qualidade da luz, desempenho à prova d'água, tamanho compacto e área de superfície de proteção contra luz reduzida. Os métodos de dissipação de calor incluem LEDs refrigerados a água, LEDs refrigerados a gás passivos e LEDs refrigerados a gás ativos. A dissipação de calor do LED sempre foi um problema que precisa ser seriamente resolvido. A dissipação de calor e o aquecimento do HPS podem aquecer as plantas e aumentar a respiração. Por sua vez, a respiração reduz a temperatura da folha.

Em 2007, algumas empresas na Holanda introduziram módulos LED especiais para a indústria de estufas. Em 2008-2009, alguns experimentos de iluminação LED em larga escala foram realizados em rosas, tomates, pimentões, pepinos e plantas medicinais. Os resultados dos experimentos foram mistos. Os LEDs têm potencial para regulação do fotoperíodo e aplicação de luz suplementar em estufas, mas há relativamente poucos estudos em culturas hortícolas, e sua aplicação pode ser limitada à produção de plantas especiais devido ao alto custo (Runkle et al., 2011). A iluminação suplementar de LED em estufas é uma tecnologia muito promissora que pode efetivamente capturar uma melhor fotossíntese da planta (os LEDs vermelhos são mais altos que o HPS), iniciar respostas especiais da planta ou guiar os processos da planta e equilibrar através da modulação da qualidade da luz especial do LED (Nederhoff, 2010).

Análise da tecnologia de iluminação

Os métodos de luz de preenchimento incluem luz de preenchimento superior, luz de preenchimento entre linhas, luz de preenchimento multicamadas e outras formas. Em comparação com as fontes de luz tradicionais, o tamanho, a forma e o design de energia das lâmpadas de fonte de luz LED podem ser ampliados livremente, o método de suspensão é flexível e o peso é leve. Ele derivou uma variedade de modos de tecnologia de luz suplementar, que são bem adaptados aos métodos de plantio de estufas, tipos de culturas e formatos de dossel. Diversas necessidades práticas.

Análise de benefícios de iluminação

A tecnologia de iluminação para crescimento de plantas está avançando rapidamente, oferecendo muitas opções para iluminação suplementar em estufas. Nelson e Bughee (2014) relataram a eficiência quântica fotossintética (400 ~ 700 nm) e as características de distribuição de radiação de fótons de 2 tipos de dispositivos HPS de dupla face, 5 tipos de dispositivos HPS baseados em magnatas, 10 tipos de dispositivos LED, 3 tipos de cermet lâmpadas e 2 tipos de lâmpadas fluorescentes. Os 2 LEDs mais eficientes e os 2 dispositivos HPS bifaciais mais eficientes têm quase a mesma eficiência, entre 1,66 e 1,7 μmol/J. A eficiência desses quatro dispositivos é significativamente maior do que a eficiência de 1,02μmol/J das lâmpadas de cermet comumente usadas. 95μmol/J。 A eficiência das melhores lâmpadas metalocerâmicas e lâmpadas fluorescentes foram de 1,46 e 0,95μmol / J.

O autor calculou o custo de investimento inicial de cada quantum de luz emitido pelo dispositivo e esclareceu que o custo dos dispositivos LED é de 5 a 10 vezes o dos dispositivos HPS. A conta de eletricidade de 5 anos mais o custo por mol de dispositivos de fótons é 2,3 vezes maior do que os dispositivos de LED. Em termos de custos de eletricidade, os resultados da análise mostram que os custos de manutenção a longo prazo são muito pequenos. Se o sistema de produção tiver um amplo espaço de lacuna, a função exclusiva do dispositivo LED é que ele pode efetivamente concentrar o quantum de luz em uma parte específica, para que o dossel da planta possa capturar mais quantum de luz. Mas a análise mostra que a radiação de fótons é cara para todas as luminárias. O custo mais baixo do sistema de iluminação só pode ser alcançado quando os dispositivos emissores de luz de alta eficiência são combinados com a captura eficiente de fótons do dossel.

Os avanços na tecnologia de iluminação e na eficiência das luminárias forneceram muitas opções para iluminação suplementar em estufas, incluindo muitas luminárias de LED. Grande progresso foi feito em três aspectos da composição da lâmpada para lâmpadas de descarga de alta intensidade (HID) [incluindo lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS) e lâmpadas de iodetos metálicos de cerâmica (CMI)], incluindo lâmpadas (lâmpadas), fontes de luz ( refletores) e balastros (lastro). O HPS com reator eletrônico e lâmpada de dupla face é 1,7 vezes o HPS do dispositivo HPS baseado em mogul. A análise inclui dois parâmetros, a eficiência da lâmpada, ou seja, a determinação do número de fótons fotossintéticos por joule (fótons) e a eficiência de captura do fluxo quântico fotossintético (400-700nm) no dossel, que é uma parte dos fótons que atingem as folhas da planta. A eficiência elétrica do crescimento da planta é medida pelo número de fótons fotossintéticos por joule.

A eficiência elétrica da luminária é frequentemente expressa em unidades de percepção de luz humana (lúmens emitidos por watt) ou eficiência energética (watts de radiação emitidos por watt de entrada elétrica). No entanto, a fotossíntese e o crescimento das plantas são medidos em moles quânticos de luz. Portanto, as comparações de eficiência de luz baseadas na eficiência quântica de luz devem usar a unidade de quantidade quântica fotossintética produzida por joule de entrada de energia. Isso é ainda mais importante para os LEDs porque as cores de luz eletricamente eficientes estão nas regiões de comprimento de onda do vermelho profundo e do azul. Os fótons vermelhos têm uma capacidade de energia radiante mais baixa, permitindo que mais fótons distribuam por unidade de entrada de energia (a energia radiante é inversamente proporcional ao comprimento de onda, equação de Planck). Por outro lado, a luz azul é 53% mais eficiente em energia do que a luz vermelha (49% e 32%), mas a luz azul é apenas 9% mais eficiente no quantum de fótons do que a luz vermelha (1,87/1,72). Existem mal-entendidos sobre o efeito da qualidade da luz no crescimento das plantas, e muitos fabricantes afirmam que a qualidade da luz promove o crescimento das plantas1 (distribuição espectral e proporção de luz monocromática).

A avaliação do impacto da qualidade da luz na fotossíntese da planta é amplamente derivada da curva de produção quântica de luz (YPF), que mostra que a luz vermelho-laranja de 600 ~ 660 mm é 20% ~ 30% maior do que a luz azul-verde e azul luz de 400~460nm para fotossíntese. Ao analisar a qualidade da luz com base na curva YPF, o desempenho do HPS é tão bom ou melhor do que as luminárias de LED porque possui alta saída de fótons em torno de 600 nm e menor saída nas regiões de luz azul, azul-verde e verde.

A curva espectral do aborto quântico foi formada com base em dados de medição de curto prazo sob a condição de folha única e baixa intensidade de luz (Nelson e Bugbee, 2014). No entanto, as curvas YPF são desenhadas a partir de medições de curto prazo de folhas individuais sob condições de pouca luz. A clorofila e os pigmentos da clorofila têm uma capacidade fraca de absorver a luz verde (Terashima et al., 2009), mas Terashima et al. (2009) apontaram que a eficiência da fotossíntese de folhas de girassol conduzida por luz verde misturada com luz branca forte é maior do que a luz vermelha. Portanto, a luz verde é frequentemente considerada ineficaz para o crescimento das plantas, mas a luz verde pode ser eficaz para o crescimento das plantas sob condições de luz intensa. Os LEDs verdes de alta intensidade podem efetivamente melhorar o crescimento das plantas, especialmente a luz verde de comprimento de onda curto é mais eficaz para o crescimento das plantas (Johkan et al., 2012).

Nos últimos 30 anos, muitos estudos de longo prazo em plantas inteiras sob condições de alta intensidade de luz mostraram que a qualidade da luz tem um efeito muito menor na taxa de crescimento da planta do que a intensidade da luz (Cope et al., 2014; Johkan et al., 2012 ). A qualidade da luz, especialmente a luz azul, pode alterar as taxas de expansão celular e foliar (Dougher e Bug-bee, 2004), altura da planta, morfologia da planta (Cope e Bug-bee, 2013; Dougher e Bug-bee, 2001) em várias plantas; Yorio e outros, 2001). Mas o impacto direto da luz azul na fotossíntese é mínimo. Os efeitos da qualidade da luz no peso seco e fresco da planta inteira geralmente ocorrem sob pouca ou nenhuma exposição à luz natural devido a mudanças na expansão da folha e captura de radiação no início do crescimento (Cope et al., 2014).

Com base no número de mols quânticos de luz fotossintética por joule, as cores de luz com a maior eficiência elétrica da luz LED são a luz azul, a luz vermelha e a luz branca fria; portanto, as lâmpadas LED geralmente são combinadas para gerar essas cores. Outras cores de qualidade de luz LED podem ser usadas para melhorar a qualidade da luz de comprimentos de onda específicos para controlar certos aspectos do crescimento da planta em virtude das propriedades da luz monocromática (Ya2012; Morrow e Tibbitts, 2008). A falta de radiação UV nas luminárias LED devido aos LEDs UV reduz significativamente a eficiência da luminária. A luz solar contém UV que representa 9% do PPF, e as fontes de luz elétrica padrão contêm 0,3% ~ 8% da radiação UV. A falta de UV leva a alguns distúrbios da planta sob condições de luz solar (intunmescence, Morrow e Tibbitts, 1988). A falta de radiação de vermelho distante (710~740nm) de lâmpadas LED para luz suplementar fotossintética encurta o tempo de floração de várias plantas de fotoperíodo (GraigRungle, 2013). A luz verde (530~580nm), ausente ou ausente em luminárias de LED, é capaz de penetrar no dossel e ser entregue com mais eficiência às folhas inferiores (Kim et al., 2004). Ou seja, o comprimento de onda de cada quantum de luz incidente tem impacto na fotossíntese relativa de uma única folha sob baixa intensidade de luz (150μmol/㎡).