Analys av fördelarna med Greenhouse Semiconductor Lighting Supplement- Universelite Co., Ltd

Analys av fördelarna med Greenhouse Semiconductor Lighting Supplement

Analys av fördelar med ljuskällor Glödlampor är vanliga ljuskällor för att skapa långvarigt solljus, men deras elektriska effektivitet är låg, och det låga förhållandet mellan rött och långt rött ljus kan inte förbättra förlängningen av stammen, så de förbjuds gradvis från försäljning och använda sig av. Kompaktlysrör och HPS är mer energieffektiva och har ett högt R:FR-förhållande. HPS har tre typer av 400W, 600W och 1000W. Traditionella ljuskällor som HPS kan inte lansera lågeffektprodukter, och deras tillämpningar är begränsade. 1000W är mer populärt eftersom det behövs färre sådana lampor för att uppnå samma ljusintensitet. Vid utövandet av kompletterande belysning i växthus kan en minskning av antalet lampor effektivt minska graden av naturligt ljus som blockeras av lampornas reflektorer. Energibesparande och effektiv reglering av naturligt ljus kräver ett intelligent styrsystem för att justera mängden artificiellt ljus efter intensiteten av naturligt ljus.

I jämförelse är den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten för HPS 30%, medan glödlampan bara är 6% och den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten för LED-lampan är 40%. Övrig elektrisk energi omvandlas till värmeenergi, vilket värmer växthusets omgivande temperatur. Faktum är att det är oekonomiskt att använda elektrisk uppvärmning, och under milda väderförhållanden är hög temperatur inte bra för produktionen, så det är nödvändigt att slå på fläktar och annan utrustning för att kyla ner. HPS-spektrumet inkluderar det sammansatta ljuset av gult ljus, orange ljus och rött ljus. Den behöver lägga till lite blått ljus för att få en mer effektiv ljuskvalitet. Växter kräver en viss mängd blått ljus för normal växtutveckling och morfologi. Dessutom är långt rött ljus också viktigt för morfogenesen, och förhållandet mellan rött, blått och långt rött ljus behöver justeras.

LED-lampor eller moduler måste skärmas för ljuskvalitet, vattentät prestanda, kompakthet och minskad ljusavskärmande yta. Värmeavledningsmetoder inkluderar vattenkylda lysdioder, passiva gaskylda lysdioder och aktiva gaskylda lysdioder. LED värmeavledning har alltid varit ett problem som måste lösas på allvar. HPS värmeavledning och uppvärmning kan värma växter och öka andningen. I sin tur minskar andningen bladtemperaturen.

Under 2007 introducerade vissa företag i Nederländerna speciella LED-moduler för växthusindustrin. Under 2008-2009 genomfördes några storskaliga LED-belysningsexperiment på rosor, tomater, paprika, gurka och medicinalväxter. Resultaten av experimenten var blandade. Lysdioder har potential för fotoperiodreglering och kompletterande ljustillämpning i växthus, men det finns relativt få studier på trädgårdsgrödor, och deras tillämpning kan begränsas till speciell växtproduktion på grund av höga kostnader (Runkle et al., 2011). LED kompletterande belysning i växthus är en mycket lovande teknik som effektivt kan fånga bättre växtfotosyntes (röda lysdioder är högre än HPS), initiera speciella växtresponser eller vägleda växtprocesser och balansera genom LED speciell ljuskvalitetsmodulering (Nederhoff, 2010).

Analys av ljusteknik

Fyllningsljusmetoder inkluderar toppfyllningsljus, interline-fyllningsljus, flerskiktsfyllningsljus och andra former. Jämfört med traditionella ljuskällor kan storleken, formen och kraftdesignen för LED-ljuskällan förstoras fritt, upphängningsmetoden är flexibel och vikten är lätt. Den har härlett en mängd olika kompletterande ljustekniklägen, som är väl anpassade till växthusplanteringsmetoder, grödor och trädkronor. Olika praktiska behov.

Belysningsnyttoanalys

Belysningstekniken för växttillväxt går snabbt framåt, vilket ger många alternativ för kompletterande belysning i växthus. Nelson och Bughee (2014) rapporterade fotosyntetisk kvanteffektivitet (400~700nm) och fotonstrålningsfördelningsegenskaper för 2 typer av dubbelsidiga HPS-enheter, 5 typer av mogul-baserade HPS-enheter, 10 typer av LED-enheter, 3 typer av cermet lampor och 2 sorters lysrör . De 2 mest effektiva lysdioderna och de 2 mest effektiva bifacial HPS-enheterna har nästan samma effektivitet, mellan 1,66 och 1,7 μmol/J. Verkningsgraden för dessa fyra enheter är betydligt högre än effektiviteten på 1,02μmol/J för vanliga cermetlampor. 95μmol/J。 Verkningsgraden för de bästa metallkeramiska lamporna och lysrören var 1,46 och 0,95μmol/J.

Författaren beräknade den initiala investeringskostnaden för varje ljuskvantum som sänds ut av enheten och klargjorde att kostnaden för LED-enheter är 5 till 10 gånger högre än HPS-enheter. Den 5-åriga elräkningen plus kostnaden per mol fotonenheter är 2,3 gånger högre än för LED-enheter. När det gäller elkostnader visar analysresultaten att de långsiktiga underhållskostnaderna är mycket små. Om produktionssystemet har ett brett gaputrymme är LED-enhetens unika funktion att den effektivt kan koncentrera ljuskvantumet på en specifik del, så att växtkronan kan fånga mer ljuskvantum. Men analys visar att fotonstrålning är kostsamt för alla belysningsarmaturer. Den lägsta kostnaden för belysningssystem kan endast uppnås när högeffektiva ljusemitterande anordningar kombineras med effektiv fotonfångning i taket.

Framsteg inom belysningsteknik och armatureffektivitet har gett många alternativ för kompletterande belysning i växthus, inklusive många LED-armaturer. Stora framsteg har gjorts i tre aspekter av lampsammansättning för högintensiva urladdningslampor (HID) [inklusive högtrycksnatriumlampor (HPS) och keramiska metallhalogenlampor (CMI)], inklusive lampor (glödlampor), ljuskällor ( reflektorer) och ballaster (ballast). HPS med elektronisk ballast och dubbelsidig glödlampa är 1,7 gånger HPS för den mogulbaserade HPS-enheten. Analysen inkluderar två parametrar, lampeffektivitet, det vill säga bestämningen av antalet fotosyntetiska fotoner per joule (fotoner) och fångsteffektiviteten för fotosyntetiskt kvantflöde (400-700nm) i baldakinen, som är en del av fotonerna som når växtens blad. Elektrisk effektivitet för växttillväxt mäts i antalet fotosyntetiska fotoner per joule.

Armaturens elektriska effektivitet uttrycks ofta i enheter för mänsklig ljusuppfattning (lumen emitterad per watt) eller energieffektivitet (watt strålning emitterad per watt elektrisk ingång). Men fotosyntes och växttillväxt mäts i kvantmol ljus. Därför bör ljuseffektivitetsjämförelser baserade på ljuskvanteffektivitet använda enheten för fotosyntetisk kvantmängd som produceras per joule energitillförsel. Detta är ännu viktigare för lysdioder eftersom de elektriskt effektiva ljusfärgerna finns i de djupröda och blå våglängdsområdena. Röda fotoner har en lägre strålningsenergikapacitet vilket gör att fler fotoner kan leverera per energienhet (strålningsenergin är omvänt proportionell mot våglängden, Plancks ekvation). Omvänt är blått ljus 53 % mer energieffektivt än rött ljus (49 % och 32 %), men blått ljus är bara 9 % mer fotonkvanteffektivt än rött ljus (1,87/1,72). Det finns missförstånd om ljuskvalitetens effekt på växternas tillväxt, och många tillverkare hävdar att ljuskvaliteten främjar växternas tillväxt1 (spektral fördelning och förhållandet mellan monokromatiskt ljus).

Utvärderingen av ljuskvalitetens inverkan på växternas fotosyntes härleds i stor utsträckning från ljuskvantutbyteskurvan (YPF), som visar att det rödorange ljuset på 600 ~ 660 mm är 20% ~ 30% högre än det blågröna och blåa ljuset. ljus på 400~460nm för fotosyntes. När man analyserar ljuskvalitet baserat på YPF-kurvan, presterar HPS lika bra eller bättre än bättre LED-armaturer eftersom den har hög fotoneffekt runt 600nm och lägre uteffekt i de blå, blågröna och gröna ljusområdena.

Den spektrala kurvan för kvantabort bildades på basis av korttidsmätningsdata under villkoret av ett blad och låg ljusintensitet (Nelson och Bugbee, 2014). YPF-kurvor är dock ritade från korttidsmätningar av enskilda löv under svagt ljus. Klorofyllets klorofyll och pigment har en svag förmåga att absorbera grönt ljus (Terashima et al., 2009), men Terashima et al. (2009) påpekade att fotosynteseffektiviteten för solrosblad som drivs av grönt ljus blandat med starkt vitt ljus är högre än för rött ljus. Därför anses grönt ljus ofta vara ineffektivt för växttillväxt, men grönt ljus kan vara effektivt för växttillväxt under starkt ljus. Högintensiva gröna lysdioder kan effektivt förbättra växttillväxt, speciellt kortvågigt grönt ljus är mer effektivt för växttillväxt (Johkan et al., 2012).

Under de senaste 30 åren har många långtidsstudier på hela växter under förhållanden med hög ljusintensitet visat att ljuskvaliteten har en mycket mindre effekt på växternas tillväxthastighet än ljusintensiteten (Cope et al., 2014; Johkan et al., 2012 ). Ljuskvalitet, särskilt blått ljus, kan förändra cell- och bladexpansionshastigheter (Dougher och Bug-bee, 2004), växthöjd, växtmorfologi (Cope och Bug-bee, 2013; Dougher och Bug-bee, 2001) i flera växter; Yorio et al., 2001). Men den direkta påverkan av blått ljus på fotosyntesen är minimal. Effekter av ljuskvalitet på hela växtens torr- och färskvikt inträffar i allmänhet under ingen eller låg naturligt ljusexponering på grund av förändringar i bladexpansion och strålningsfångning tidigt i tillväxten (Cope et al., 2014).

Baserat på antalet fotosyntetiska ljuskvantmoler per joule är ljusfärgerna med den högsta elektriska effektiviteten av LED-ljus blått ljus, rött ljus och kallt vitt ljus, så LED-lampor kombineras vanligtvis för att generera dessa färger. Andra färger av LED-ljuskvalitet kan användas för att förbättra ljuskvaliteten för specifika våglängder för att kontrollera vissa aspekter av växttillväxt på grund av monokromatiska ljusegenskaper (Ya2012; Morrow och Tibbitts, 2008). Bristen på UV-strålning i LED-armaturer på grund av UV-LED minskar armaturens effektivitet avsevärt. Solljus innehåller UV som står för 9% av PPF, och vanliga elektriska ljuskällor innehåller 0,3%~8% av UV-strålningen. Brist på UV leder till vissa växtsjukdomar under solljusförhållanden (intunmescence, Morrow och Tibbitts, 1988). Bristen på långt röd strålning (710~740nm) från LED-lampor för fotosyntetiskt kompletterande ljus förkortar blomningstiden för flera fotoperiodväxter (GraigRungle, 2013). Grönt ljus (530~580nm), som saknas eller saknas i LED-armaturer, kan penetrera baldakinen och levereras mer effektivt till de nedre bladen (Kim et al., 2004). Det vill säga våglängden för varje infallande ljuskvantum har en inverkan på den relativa fotosyntesen av ett enda blad under låg ljusintensitet (150μmol/㎡).