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让植物逆生长 LED植物灯有多神奇?

2017-01-04 09:24
逆光飞舞
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植物照明,近年来照明行业越来越火的一个词汇。作为植物生长的人工光源,LED 植物照明的发展与植物工厂的商业化息息相关。近年来,得益于植物工厂商业化加速,国内 LED 植物照明快速发展。在去年的光亚展和双创周上都出现了“植物工厂+”的概念产品,并得到了广大参展商的关注。

如今,植物照明广泛应用于植物工厂、植物景观以及育种照明三个领域,而目前最主要的市场是植物工厂。在植物工厂中,万物生长靠灯光,只需要弄清楚不同植物对水、光、肥的需要,就可以定制生长条件,打破它的地域性、季节性限制,只要温度、光照等因素合适,冬吃西瓜夏吃柿,也是完全没问题滴。

上期,我们主要探讨了植物照明的机制和特性,本期我们再来跟随许东老师的脚步来深入探讨 LED 植物灯的秘密。

什么是 LED?

LED 是发光二级管(Light Emitting Diode)的英文缩写,属于半导体器件,1962 年 LED 开始应用,1993 年以前,LED 只有红光、绿光、黄光器件,主要用作指示灯,1993 年蓝光 LED 实现了工业化生产,四元素红光 LED 与蓝光 LED 应用在植物种植中逐渐得到发展,LED 应用在照明领域称之为半导体固态照明 SSL(Solid State Lighting),LED 应用在植物种植称之为植物人工辐射源 PARS(LED Plant Artificial Radiation Sources)。

LED 用于植物种植具有以下特点:

1、可以制造出不同波长组合的人工辐射源。

2、电功率到辐射功率的转换效率高。

3、LED 属于冷光源,发出的光无热辐射。

4、单面发光方式,光辐射利用率最高。

5、辐射量的输出可以通过驱动电流调节。

6、辐射量衰减率低,平均寿命达3万小时以上。

7、耗电功率低,种植成本低。

8、可以低压直流驱动,可以实现数字化规模控制。

9、可以方便接入太阳能、风能供电系统。

10、LED 器件的生产工艺不会造成环境污染。

11、产品造价高,初始投入大。

用于植物光合作用的 LED 光谱图

对于植物灯的研制,我们依据的是太阳辐射与植物光合作用的体系进行的。所以,对于 LED 光源也需要从 LED 的光谱分析开始,图8是 LED 植物灯常用的波长的光谱图,可以看出,每种波长的光谱中,波形单一平滑,无其他杂波,波形态与植物光合作用的峰值波长形态接近,可以提供多波段的组合。

图8:各种波长的 LED 的光谱图

针对不同的植物,按照其吸收光谱的特性,把这些不同波长的 LED 按比例组合在一起,形成多波段的人工辐射源,波长的组合和辐射量大小与植物品种有关,不同波长的 LED 辐射能量与 LED 本身的辐射特性有关,LED 辐射效率与封装厂的品质有关,需要专业仪器进行物理分析才能确定配比组合。

图9是 LED 植物灯的光谱对比图,从图中可以看出,LED 植物灯的光谱图与植物色素吸收光谱形态接近,但 LED 植物灯不能仿制色素吸收光谱图,需要参考莫克利曲线与科学实验得出。

图9:LED 植物灯与色素光谱图对比关系

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