ТЕХНОЛОГИЯ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ЧАСТЬ III: Качество света
ТЕХНОЛОГИЯ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ЧАСТЬ III: Качество света
По сравнению с фактором угла обзора светодиодов, который мы обсуждали в прошлый раз, наша тема сегодня — качество света — это более важный показатель, с точки зрения которого светодиоды имеют революционное преимущество перед обычными источниками света. Появление и распространение светодиодных технологий стимулировало развитие современного сельского хозяйства и привело к появлению многих новых форм сельского хозяйства, таких как вертикальное земледелие.

Биологически растения могут воспринимать свет в определенном диапазоне длин волн, как это делает человеческий глаз. Функция светимости используется для описания чувствительности человеческого глаза к свету с различной длиной волны. У растений также есть своя «функция светимости», которая сильно отличается от функции человеческого глаза. Несколько десятилетий назад люди в ходе исследований обнаружили, что у растений есть определенная «функция светимости» (точнее: функция поглощения) по отношению к свету. Гейтс (1965) объяснил в «Спектральных свойствах растений», почему растения поглощают свет разных типов. Поглощающие свойства хлорофилла а, хлорофилла b и каротина показаны на рисунке 1. Растения могут хорошо поглощать синий (от 400 до 500 нм) и красный свет (от 600 до 700 нм), но менее восприимчивы к зеленому свету (600 нм). до 700 нм). Другими словами, не все источники света в диапазоне фотосинтетически активного излучения (от 400 нм до 700 нм) одинаково или в одинаковой степени эффективны для роста растений. Наиболее эффективным источником света является тот, свойства излучения которого лучше всего соответствуют свойствам поглощения спектра растением.
Рисунок 1. Спектр поглощения растений (Гейтс и др. «Спектральные свойства растений», 1965 г.).
До светодиодов обычные источники света, в том числе металлогалогенные лампы, люминесцентные лампы и натриевые лампы высокого давления, имели ограниченные свойства излучения из-за того, как они освещают. При их изготовлении сложно изменить или настроить спектр. Для растений часть света (т.е. 500-600 нм) от обычных источников света может быть бесполезной, что снижает эффективность и увеличивает эксплуатационные расходы завода. Кроме того, обычные лампы, такие как металлогалогенные лампы, излучают инфракрасный свет с длиной волны более 700 нм и выделяют тепло, которое может быть вредным для роста растений. Таким образом, на планировку освещения на заводах по производству растений накладывается больше ограничений, и производителям приходится размещать свет подальше от растений.

В отличие от обычных источников света, светодиоды освещают гораздо более гибким образом. Спектр излучения светодиода определяется полупроводниковым материалом, из которого изготовлен светодиодный чип, поэтому для изготовления светодиодов с разными спектральными свойствами можно использовать разные материалы (рис. 2). Таким образом, светодиоды легко настраиваются, поскольку их можно сделать разнообразными для удовлетворения потребностей разных растений на разных стадиях роста. В большинстве случаев растениям необходимо сочетание света, например, синего и красного света. Комплектные светодиоды могут быть изготовлены в соответствии с потребностями, с чипами различных спектральных свойств или чипами, объединенными с люминофором. По сравнению с одноцветным светодиодом на рисунке 2, комбинированный источник света имеет почти такой же производственный процесс (только за исключением дополнительных затрат на материалы). Это значительно способствует популяризации светодиодов специального спектра.
Рис. 2. Спектры излучения светодиодных источников света из различных материалов (Toyoki Kozai et al. «Светодиодное освещение для городского сельского хозяйства»).
В завершение этой главы технология светодиодного освещения предоставляет специализированные источники света для нужд растений, которые могут максимально использовать световую энергию, получаемую от электроэнергии, и могут помочь снизить производственные и эксплуатационные расходы на заводах-изготовителях.