Comment choisir et concevoir des lampes de culture LED ?

En tant que branche importante de l’agriculture moderne, le concept d’usines végétales est devenu très populaire. Dans l’environnement de plantation intérieure, l’éclairage des plantes est une source d’énergie essentielle à la photosynthèse.Lampe de culture LED présente des avantages considérables que les éclairages supplémentaires traditionnels n'ont pas et deviendra sûrement le premier choix pour les éclairages principaux ou supplémentaires dans les grandes applications commerciales telles que les fermes verticales et les serres.

Les plantes sont l’une des formes de vie les plus complexes de cette planète. La plantation de plantes est simple, mais difficile et complexe. En plus de l'éclairage de culture, de nombreuses variables s'influencent mutuellement. Équilibrer ces variables est un superbe art que les producteurs doivent comprendre et maîtriser. Mais en termes d’éclairage des plantes, de nombreux facteurs doivent encore être soigneusement pris en compte.

Tout d’abord, comprenons le spectre du soleil et l’absorption du spectre par les plantes. Comme le montre la figure ci-dessous, le spectre solaire est un spectre continu, dans lequel les spectres bleu et vert sont plus forts que le spectre rouge, et le spectre de la lumière visible varie de 380 à 780 nm. Il existe plusieurs facteurs d’absorption clés dans la croissance des plantes, et les spectres d’absorption lumineuse de plusieurs auxines clés qui affectent la croissance des plantes sont très différents. Par conséquent, l'application deLED élèvent la lumièren'est pas une affaire simple, mais très ciblée. Ici, il est nécessaire d’introduire les concepts des deux éléments photosynthétiques les plus importants pour la croissance des plantes.

La photosynthèse des plantes repose sur la chlorophylle contenue dans le chloroplaste des feuilles, qui est l'un des pigments les plus importants liés à la photosynthèse. Il existe dans tous les organismes capables de créer la photosynthèse, y compris les plantes vertes et les plantes procaryotes. Algues bleu-vert (cyanobactéries) et algues eucaryotes. La chlorophylle absorbe l'énergie de la lumière et synthétise le dioxyde de carbone et l'eau en hydrocarbures.

La chlorophylle a est bleu-vert et absorbe principalement la lumière rouge ; la chlorophylle b est jaune-vert et absorbe principalement la lumière bleu-violet. Principalement pour distinguer les plantes d'ombre des plantes solaires. Le rapport entre la chlorophylle b et la chlorophylle a des plantes d'ombre est faible, de sorte que les plantes d'ombre peuvent utiliser fortement la lumière bleue et s'adapter à la croissance à l'ombre. Il existe deux fortes absorptions de chlorophylle a et de chlorophylle b : la région rouge avec une longueur d'onde de 630 à 680 nm et la région bleu-violet avec une longueur d'onde de 400 à 460 nm.

Les caroténoïdes (caroténoïdes) sont un terme général désignant une classe de pigments naturels importants, que l'on trouve couramment dans les pigments jaunes, orange-rouge ou rouges chez les animaux, les plantes supérieures, les champignons et les algues. Plus de 600 caroténoïdes naturels ont été découverts à ce jour. Les caroténoïdes produits dans les cellules végétales non seulement absorbent et transfèrent de l'énergie pour faciliter la photosynthèse, mais ont également pour fonction de protéger les cellules contre la destruction par les molécules d'oxygène excitées à liaison monoélectronique. L'absorption lumineuse des caroténoïdes couvre la plage de 303 à 505 nm. Il donne la couleur des aliments et affecte la consommation alimentaire du corps humain ; chez les algues, les plantes et les micro-organismes, sa couleur ne peut être présentée car elle est recouverte de chlorophylle.

Dans le processus de conception et de sélection deLampes de culture LED, il existe plusieurs malentendus qui doivent être évités, principalement sur les aspects suivants.

1. Le rapport entre la longueur d'onde rouge et bleue de la longueur d'onde de la lumière

En tant que deux principales régions d'absorption pour la photosynthèse de deux plantes, le spectre émis parLED élèvent la lumièredevrait être principalement de la lumière rouge et de la lumière bleue. Mais cela ne peut pas être simplement mesuré par le rapport entre le rouge et le bleu. Par exemple, le rapport rouge/bleu est de 4 : 1, 6 : 1, 9 : 1, etc.

Il existe de nombreuses espèces de plantes différentes avec des habitudes différentes, et les différents stades de croissance ont également des besoins différents en matière de concentration de lumière. Le spectre requis pour la croissance des plantes doit être un spectre continu avec une certaine largeur de distribution. Il est évidemment inapproprié d’utiliser une source lumineuse composée de deux puces de longueurs d’onde spécifiques, rouge et bleue, avec un spectre très étroit. Lors d'expériences, il a été constaté que les plantes ont tendance à être jaunâtres, que les tiges des feuilles sont très claires et que les tiges des feuilles sont très fines. Il y a eu un grand nombre d'études sur la réponse des plantes à différents spectres dans des pays étrangers, comme l'effet de la partie infrarouge sur la photopériode, l'effet de la partie jaune-vert sur l'effet d'ombrage et l'effet de la partie violette sur la résistance aux ravageurs et aux maladies, aux nutriments, etc.

Dans les applications pratiques, les plants sont souvent brûlés ou flétris. Par conséquent, la conception de ce paramètre doit être conçue en fonction de l’espèce végétale, de l’environnement et des conditions de croissance.

2. Lumière blanche ordinaire et spectre complet

L’effet lumineux « vu » par les plantes est différent de celui de l’œil humain. Nos lampes à lumière blanche couramment utilisées ne sont pas capables de remplacer la lumière du soleil, comme les tubes de lumière blanche à trois primaires largement utilisés au Japon, etc. L'utilisation de ces spectres a un certain effet sur la croissance des plantes, mais l'effet n'est pas aussi bon que la source de lumière constituée de LED. .

Pour les tubes fluorescents à trois couleurs primaires couramment utilisés les années précédentes, bien que le blanc soit synthétisé, les spectres rouge, vert et bleu sont séparés, la largeur du spectre est très étroite et la partie continue du spectre est relativement faible. Dans le même temps, la puissance reste relativement importante par rapport aux LED, 1,5 à 3 fois la consommation d'énergie. Le spectre complet de LED conçu spécifiquement pour l'éclairage de culture des plantes optimise le spectre. Bien que l’effet visuel soit toujours blanc, il contient d’importantes parties lumineuses nécessaires à la photosynthèse des plantes.

3. Paramètre d'intensité d'éclairage PPFD

La densité de flux de photosynthèse (PPFD) est un paramètre important pour mesurer l’intensité lumineuse des plantes. Elle peut être exprimée soit par des quanta de lumière, soit par l'énergie rayonnante. Il fait référence à la densité de flux radiant efficace de la lumière lors de la photosynthèse, qui représente le nombre total de quanta de lumière incidents sur les tiges des feuilles des plantes dans la plage de longueurs d'onde de 400 à 700 nm par unité de temps et de surface. L'unité estμE·m-2·s-1 (μmoleeee·m-2·s-1). Le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) fait référence au rayonnement solaire total dont la longueur d'onde est comprise entre 400 et 700 nm.

Le point de saturation de compensation lumineuse des plantes, également appelé point de compensation lumineuse, signifie que le PPFD doit être supérieur à ce point, que sa photosynthèse peut être supérieure à la respiration et que la croissance des plantes est supérieure à la consommation avant que les plantes puissent pousser. Différentes plantes ont des points de compensation de lumière différents, et on ne peut pas simplement considérer qu'elles atteignent un certain indice, tel qu'un PPFD supérieur à 200.μmoleeee·m-2·s-1.

L'intensité lumineuse réfléchie par l'éclairementmètre utilisé dans le passé est la luminosité, mais comme le spectre de croissance des plantes change en raison de la hauteur de la source de lumière de la plante, de la couverture de la lumière et de la capacité de la lumière à traverser le feuilles, etc., elle est utilisée comme lumière lors de l’étude de la photosynthèse. Des indicateurs solides ne sont pas assez précis et le PAR est désormais majoritairement utilisé.

Généralement, PPFD végétal positif > 50μmoleeee·m-2·s-1 peut démarrer le mécanisme de photosynthèse ; tandis que la plante d'ombrage PPFD n'en a besoin que de 20μmoleeee·m-2·s-1. Par conséquent, lors de l'installation de la lampe LED pour plantes, vous pouvez l'installer et la régler en fonction de cette valeur de référence, choisir la hauteur d'installation appropriée et obtenir la valeur PPFD et l'uniformité idéales sur la surface des feuilles.

4. Formule légère

La formule lumineuse est un nouveau concept récemment proposé, qui comprend principalement trois facteurs : la qualité de la lumière, la quantité de lumière et la durée. Comprenez simplement que la qualité de la lumière est le spectre le plus adapté à la photosynthèse des plantes ; la quantité de lumière est la valeur PPFD et l'uniformité appropriées ; la durée est la valeur cumulée de l’irradiation et le rapport entre le jour et la nuit. Des agriculteurs néerlandais ont découvert que les plantes utilisent le rapport entre la lumière infrarouge et la lumière rouge pour évaluer les changements diurnes et nocturnes. Le rapport infrarouge augmente considérablement au coucher du soleil et les plantes réagissent rapidement au sommeil. Sans ce processus, il faudrait plusieurs heures aux plantes pour terminer ce processus.

Dans les applications pratiques, il est nécessaire d’accumuler de l’expérience grâce à des tests et de sélectionner la meilleure combinaison.