Analyse van de voordelen van Greenhouse Semiconductor Lighting Supplement- Universelite Co., Ltd

Analyse van de voordelen van Greenhouse Semiconductor Lighting Supplement

Analyse van de voordelen van lichtbronnen Gloeilampen zijn veelgebruikte lichtbronnen voor het creëren van langdurig zonlicht, maar hun elektrische efficiëntie is laag en de lage verhouding van rood tot verrood licht kan de verlenging van de steel niet verbeteren, dus worden ze geleidelijk uit de verkoop verbannen en gebruik. Compacte fluorescentielampen en HPS zijn energiezuiniger en hebben een hoge R:FR-verhouding. HPS heeft drie soorten 400W, 600W en 1000W. Traditionele lichtbronnen zoals HPS kunnen geen energiezuinige producten lanceren en hun toepassingen zijn beperkt. 1000W is populairder omdat er minder van dergelijke lampen nodig zijn om dezelfde lichtintensiteit te bereiken. In de praktijk van aanvullende verlichting in kassen kan het verminderen van het aantal lampen effectief de mate van natuurlijk licht verminderen dat wordt geblokkeerd door reflectoren van lampen. Energiebesparende en efficiënte regeling van natuurlijk licht vereist een intelligent regelsysteem om de hoeveelheid kunstlicht aan te passen aan de intensiteit van natuurlijk licht.

Ter vergelijking: de foto-elektrische conversie-efficiëntie van HPS is 30%, terwijl de gloeilamp slechts 6% is en de foto-elektrische conversie-efficiëntie van LED-lamp 40%. Andere elektrische energie wordt omgezet in warmte-energie, waardoor de omgevingstemperatuur van de kas wordt opgewarmd. In feite is het oneconomisch om elektrische verwarming te gebruiken, en bij milde weersomstandigheden is een hoge temperatuur niet goed voor de productie, dus het is noodzakelijk om ventilatoren en andere apparatuur aan te zetten om af te koelen. Het HPS-spectrum omvat het samengestelde licht van geel licht, oranje licht en rood licht. Het moet wat blauw licht toevoegen om een effectievere lichtkwaliteit te hebben. Planten hebben een bepaalde hoeveelheid blauw licht nodig voor een normale ontwikkeling en morfologie van planten. Daarnaast is verrood licht ook belangrijk voor de morfogenese en moet de verhouding tussen rood, blauw en verrood licht worden aangepast.

LED-lampen of -modules moeten worden gescreend op lichtkwaliteit, waterdichtheid, compactheid en een kleiner lichtafschermend oppervlak. Methoden voor warmteafvoer omvatten watergekoelde LED's, passieve gasgekoelde LED's en actieve gasgekoelde LED's. Warmteafvoer van LED's is altijd een probleem geweest dat serieus moet worden opgelost. Warmteafvoer en verwarming van HPS kunnen planten verwarmen en de ademhaling verhogen. Op zijn beurt verlaagt de ademhaling de bladtemperatuur.

In 2007 introduceerden enkele bedrijven in Nederland speciale LED-modules voor de glastuinbouw. In 2008-2009 zijn enkele grootschalige LED-belichtingsexperimenten uitgevoerd op rozen, tomaten, paprika's, komkommers en medicinale planten. De resultaten van de experimenten waren gemengd. LED's hebben potentieel voor fotoperioderegulatie en aanvullende lichttoepassing in kassen, maar er zijn relatief weinig studies over tuinbouwgewassen en hun toepassing is mogelijk beperkt tot speciale plantproductie vanwege de hoge kosten (Runkle et al., 2011). LED-aanvullende verlichting in kassen is een veelbelovende technologie die effectief een betere fotosynthese van planten kan opvangen (rode LED's zijn hoger dan HPS), speciale plantreacties kan initiëren of plantprocessen en -balans kan sturen door LED-modulatie van speciale lichtkwaliteit (Nederhoff, 2010) .

Analyse van lichttechniek

Methoden voor invullicht zijn onder meer invullicht boven, invullicht tussen lijnen, meerlaags invullicht en andere vormen. In vergelijking met traditionele lichtbronnen kunnen de grootte, vorm en het vermogensontwerp van LED-lichtbronlampen vrij worden vergroot, is de ophangmethode flexibel en is het gewicht licht. Het heeft een verscheidenheid aan aanvullende lichttechnologiemodi afgeleid, die goed zijn aangepast aan de plantmethoden in kassen, gewastypes en bladerdakvormen. Diverse praktische wensen.

Analyse van verlichtingsvoordelen

De verlichtingstechnologie voor plantengroei ontwikkelt zich snel en biedt veel opties voor aanvullende verlichting in kassen. Nelson en Bughee (2014) rapporteerden de fotosynthetische kwantumefficiëntie (400 ~ 700 nm) en de kenmerken van de fotonstralingsverdeling van 2 soorten dubbelzijdige HPS-apparaten, 5 soorten op moguls gebaseerde HPS-apparaten, 10 soorten LED-apparaten, 3 soorten cermet lampen en 2 soorten fluorescentielampen. De 2 meest efficiënte LED's en de 2 meest efficiënte bifaciale HPS-apparaten hebben bijna dezelfde efficiëntie, tussen 1,66 en 1,7 μmol/J. De efficiëntie van deze vier apparaten is aanzienlijk hoger dan de efficiëntie van 1,02 μmol/J van veelgebruikte cermet-lampen. 95μmol/J。 De efficiëntie van de beste metalen keramische lampen en fluorescentielampen was 1,46 en 0,95μmol/J.

De auteur berekende de initiële investeringskosten van elk lichtquantum dat door het apparaat wordt uitgezonden, en verduidelijkte dat de kosten van LED-apparaten 5 tot 10 keer zo hoog zijn als die van HPS-apparaten. De elektriciteitsrekening voor 5 jaar plus de kosten per mol van fotonenapparaten is 2,3 keer hoger dan die van LED-apparaten. Wat de elektriciteitskosten betreft, laten de analyseresultaten zien dat de onderhoudskosten op de lange termijn erg klein zijn. Als het productiesysteem een grote tussenruimte heeft, is de unieke functie van het LED-apparaat dat het het lichtkwantum effectief op een specifiek onderdeel kan concentreren, zodat het bladerdak van de plant meer lichtkwantum kan opvangen. Maar uit analyse blijkt dat fotonenstraling kostbaar is voor alle verlichtingsarmaturen. De laagste kosten van het verlichtingssysteem kunnen alleen worden bereikt wanneer zeer efficiënte lichtuitstralende apparaten worden gecombineerd met efficiënte fotonenvangst in het bladerdak.

Vooruitgang in verlichtingstechnologie en armatuurefficiëntie hebben geleid tot veel opties voor aanvullende verlichting in kassen, waaronder veel LED-armaturen. Er is grote vooruitgang geboekt in drie aspecten van de lampsamenstelling voor hogedrukgasontladingslampen (HID) [waaronder hogedruknatriumlampen (HPS) en keramische metaalhalogenidelampen (CMI)], waaronder lampen (gloeilampen), lichtbronnen ( reflectoren) en voorschakelapparaten (ballast). De HPS met elektronische ballast en dubbelzijdige lamp is 1,7 keer de HPS van het op mogul gebaseerde HPS-apparaat. De analyse omvat twee parameters, lampefficiëntie, dat wil zeggen de bepaling van het aantal fotosynthetische fotonen per joule (fotonen) en de vangstefficiëntie van fotosynthetische kwantumstroom (400-700 nm) in het bladerdak, dat deel uitmaakt van de fotonen die bereiken de plant vertrekt. De elektrische efficiëntie van plantengroei wordt gemeten in het aantal fotosynthetische fotonen per joule.

De elektrische efficiëntie van armatuur wordt vaak uitgedrukt in eenheden van menselijke lichtperceptie (uitgestraalde lumen per watt) of energie-efficiëntie (watt straling uitgezonden per watt elektrisch ingangsvermogen). Fotosynthese en plantengroei worden echter gemeten in kwantummol licht. Daarom moeten vergelijkingen van lichtefficiëntie op basis van lichtkwantumefficiëntie de eenheid van fotosynthetische kwantumhoeveelheid gebruiken die wordt geproduceerd per joule energie-invoer. Dit is nog belangrijker voor LED's omdat de elektrisch efficiënte lichtkleuren zich in de dieprode en blauwe golflengtegebieden bevinden. Rode fotonen hebben een lagere stralingsenergiecapaciteit waardoor meer fotonen kunnen worden geleverd per eenheid energie-input (stralingsenergie is omgekeerd evenredig met de golflengte, de vergelijking van Planck). Omgekeerd is blauw licht 53% energiezuiniger dan rood licht (49% en 32%), maar blauw licht is slechts 9% meer fotonenkwantumefficiënt dan rood licht (1,87/1,72). Er bestaan misverstanden over het effect van lichtkwaliteit op de plantengroei en veel fabrikanten beweren dat lichtkwaliteit de plantengroei bevordert1 (spectrale verdeling en verhouding van monochromatisch licht).

De evaluatie van de impact van de lichtkwaliteit op de fotosynthese van planten wordt grotendeels afgeleid van de lichtkwantumopbrengst (YPF)-curve, die aantoont dat het rood-oranje licht van 600~660 mm 20%~30% hoger is dan het blauw-groene en blauwe licht licht van 400~460nm voor fotosynthese. Bij het analyseren van de lichtkwaliteit op basis van de YPF-curve, presteert HPS even goed of beter dan betere LED-armaturen, omdat het een hoge fotonoutput heeft rond 600 nm en een lagere output in de blauwe, blauwgroene en groene lichtgebieden.

De spectrale curve van kwantumabortus werd gevormd op basis van kortetermijnmeetgegevens onder de voorwaarde van een enkel blad en een lage lichtintensiteit (Nelson en Bugbee, 2014). YPF-curven zijn echter ontleend aan kortetermijnmetingen van individuele bladeren bij weinig licht. Het chlorofyl en de pigmenten van chlorofyl hebben een zwak vermogen om groen licht te absorberen (Terashima et al., 2009), maar Terashima et al. (2009) wezen erop dat de fotosynthese-efficiëntie van zonnebloembladeren, aangedreven door groen licht vermengd met sterk wit licht, hoger is dan die van rood licht. Daarom wordt groen licht vaak als ineffectief beschouwd voor plantengroei, maar groen licht kan effectief zijn voor plantengroei bij fel licht. Groene LED's met een hoge intensiteit kunnen de plantengroei effectief verbeteren, vooral groen licht met een korte golflengte is effectiever voor de plantengroei (Johkan et al., 2012).

In de afgelopen 30 jaar hebben veel langetermijnstudies op hele planten onder omstandigheden met hoge lichtintensiteit aangetoond dat lichtkwaliteit een veel kleiner effect heeft op de groeisnelheid van planten dan lichtintensiteit (Cope et al., 2014; Johkan et al., 2012 ). Lichtkwaliteit, vooral blauw licht, kan de groeisnelheid van cellen en bladeren (Dougher en Bug-bee, 2004), planthoogte, plantmorfologie (Cope en Bug-bee, 2013; Dougher en Bug-bee, 2001) in verschillende planten veranderen; Yorio et al., 2001). Maar de directe impact van blauw licht op de fotosynthese is minimaal. Effecten van lichtkwaliteit op het droge en verse gewicht van de hele plant treden over het algemeen op bij geen of weinig blootstelling aan natuurlijk licht als gevolg van veranderingen in bladuitzetting en stralingsopname vroeg in de groei (Cope et al., 2014).

Gebaseerd op het aantal kwantummol fotosynthetisch licht per joule, zijn de lichtkleuren met de hoogste elektrische efficiëntie van LED-licht blauw licht, rood licht en koel wit licht, dus LED-lampen worden over het algemeen gecombineerd om deze kleuren te genereren. Andere kleuren van LED-lichtkwaliteit kunnen worden gebruikt om de lichtkwaliteit van specifieke golflengten te verbeteren om bepaalde aspecten van plantengroei te beheersen dankzij monochromatische lichteigenschappen (Ya2012; Morrow en Tibbitts, 2008). Het ontbreken van UV-straling in LED-armaturen door UV-LED's vermindert het armatuurrendement aanzienlijk. Zonlicht bevat UV dat goed is voor 9% van de PPF, en standaard elektrische lichtbronnen bevatten 0,3%~8% van de UV-straling. Gebrek aan UV leidt tot sommige plantaandoeningen onder zonlicht (intunmescentie, Morrow en Tibbitts, 1988). Het ontbreken van verrode straling (710~740 nm) van LED-lampen voor fotosynthetisch aanvullend licht verkort de bloeitijd van verschillende fotoperiodieke planten (GraigRungle, 2013). Groen licht (530~580nm), ontbrekend of afwezig in LED-armaturen, kan het bladerdak binnendringen en efficiënter worden afgeleverd bij de onderste bladeren (Kim et al., 2004). Dat wil zeggen, de golflengte van elk invallend lichtkwantum heeft invloed op de relatieve fotosynthese van een enkel blad bij een lage lichtintensiteit (150 μmol/㎡).