Courte introduction
Dans notre compréhension, toutes les choses poussent par le soleil, ce qui signifie la lumière. La croissance des plantes nécessite la photosynthèse pour générer de l’énergie, et différentes plantes ont des besoins différents en lumière. Par conséquent, lors de l’utilisation de la lumière artificielle pour la photosynthèse des plantes, la qualité et la quantité de lumière à sélectionner sont également différentes.
Les plantes poussent en s’appuyant sur la photosynthèse. Le spectre requis par la plupart des plantes est similaire au spectre visible des humains, environ 400-700 nm. Les plantes peuvent absorber n’importe quel photon dans cette gamme pour la photosynthèse, mais pas toutes les longueurs d’onde. Les photons peuvent être absorbés, et le spectre d’absorption des pigments végétaux illustre bien ce point.
Points clés de la conception du spectre de la lumière de croissance LED
Les usines de plantes sont des produits transfrontaliers et la technologie du spectre lumineux des plantes est un point de connexion important entre l’équipement de plantation et la technologie de plantation. Le processus de plantation détermine la conception spectrale. La conception et la fabrication de luminaires pour plantes garantissent que la qualité de lumière requise par le processus de plantation peut atteindre la meilleure efficacité. Ces caractéristiques des lumières des plantes déterminent la complexité et la diversité de la conception spectrale des plantes.
Les lumières de croissance affectent la valeur PPFD
Habituellement, le processus de plantation doit proposer le rayonnement quotidien en fonction d’une certaine qualité de lumière, ou de la valeur PPFD de la surface de plantation (certains processus de plantation nécessitent une valeur YPFD) et de la photopériode. Le rayonnement quotidien détermine la valeur PPFD et la photopériode, et le concepteur est basé sur la valeur PPFD. Calculez la valeur PPF (ou valeur YPF) de la source lumineuse LED, puis concevez le spectre.
Il convient de noter ici que sous la même valeur PPF de source lumineuse, une conception de distribution de lumière, une conception de dissipation thermique et une conception d’entraînement différentes entraînent des différences significatives dans la valeur PPFD. Le processus de fabrication a un impact plus important sur l’efficacité d’utilisation de l’énergie des lampes d’usine. Cet effet peut être utilisé. La valeur PPF et la valeur PPFD par watt de puissance électrique sont mesurées. Plus la valeur est élevée, mieux c’est.
Pour la source lumineuse LED : PPF/w, pour la surface de plantation : PPFD/w, en comparant ces deux indicateurs de lumières végétales avec la même forme spectrale, vous pouvez évaluer le niveau de processus de fabrication du fabricant.
La densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD) fait référence au nombre total de micromoles tombant dans une zone désignée. L’unité de mesure est le micromol/sec/mètre carré (μmol/s/m2) et le concept est similaire au lux.
Le flux de photons photosynthétiques (PPF) fait référence au nombre total de micromoles générées à des longueurs d’onde de 400 à 700 nm. L’unité de mesure est le micromol/s (μmol/s) et le concept est similaire à l’énergie lumineuse lm/s.
Le spectre des lumières des plantes n’est pas le meilleur, seulement le plus approprié
Parce que le spectre des lampes LED pour plantes peut être conçu, le spectre des lampes LED pour plantes montre la diversité. Le spectre de chaque lumière végétale est présenté comme le meilleur par le concepteur. Ici, nous soulignons que le spectre n’est pas le meilleur, seulement le processus de plantation le plus approprié. Tenter de rendre le spectre LED universel n’est pas une bonne idée de conception. Une conception de spectre hautement compatible se fait au détriment de l’efficacité de la plantation et du gaspillage d’électricité.
Uniformité d’éclairage
Faites attention à l’uniformité du champ de rayonnement sur la surface rayonnante.
Pour le spectre de la lampe végétale d’une combinaison de plusieurs perles de lampe à longueur d’onde unique, l’uniformité de la surface de rayonnement après le mélange du rayonnement multiple doit être prise en compte. Principalement la disposition des perles de la lampe, la conception de la distribution de la lumière, la hauteur d’installation des lampes, etc. L’uniformité du champ de rayonnement affecte l’efficacité photosynthétique. Pour la plantation tridimensionnelle de la structure de l’étagère, la distribution lumineuse lambertienne doit être utilisée autant que possible. Pour les éclairages d’installations d’éclairage à effet de serre avec lentilles, l’uniformité du champ de rayonnement nécessite plus d’attention. Il doit être clair que le résultat de l’amélioration de l’uniformité de la surface de rayonnement en augmentant la hauteur d’installation est de réduire la valeur PPFD du carré de la distance.
Faites attention à l’efficacité de Grow Light
L’efficacité du luminaire de la lumière de croissance est le rapport de la valeur PPF du luminaire à la valeur PPF de la source lumineuse. Cette valeur est inférieure à 1, ce qui est lié à la conception de la distribution lumineuse de l’optique secondaire. L’efficacité du luminaire de croissance à LED est généralement comprise entre 0,9 et 0,5, et l’efficacité du luminaire affecte les plantes. L’indice de consommation d’énergie et l’efficacité de plantation de la lampe, l’efficacité du luminaire de la lampe végétale de la conception de la lentille ne dépasseront pas 0,8.
À propos de la pondération du spectre lumineux de croissance
La pondération spectrale de la lumière (RQE) de croissance peut mieux résoudre la contradiction entre l’efficacité d’absorption des plantes et la consommation d’énergie. La même fonction que la fonction d’effet visuel de l’éclairage est la fonction d’efficacité d’absorption de la plante (également appelée courbe d’action). La pondération spectrale de certaines lampes de culture est Utilisez la courbe de Mokley ou la tendance japonaise à augmenter la courbe modifiée des variétés de plantes sur la base de la courbe de Mokley.
Il convient de noter ici que la source de lumière LED n’a pas été utilisée dans les recherches de Mokley. Dans le même temps, la recherche de Mokley est un résumé des données de plantation intégrées intérieures et extérieures de faible rayonnement et de quelques variétés. Bien que la courbe de correction du Japon augmente les variétés végétales, les problèmes mentionnés ci-dessus existent toujours. Par rapport à la norme industrielle allemande, leur poids est sur la lumière bleue.
Nous pensons que ces pondérations ne sont pas tout à fait adaptées aux sources lumineuses à LED. La pondération V spectrale (omise) des sources lumineuses LED par le Bright Light Source Research Institute n’est qu’une idée. Comment pondérer le spectre est toujours la direction des efforts de recherche dans divers pays.
À propos du rapport spectral
Jusqu’à présent, de nombreuses lampes végétales utilisent encore le rapport de perles de lampe de divers spectres pour décrire quand elles parlent du rapport de spectre. Étant donné que le rapport du cordon de la lampe ne peut pas refléter la quantité de rayonnement, ce problème nécessite la compréhension des spécifications d’alimentation de la puce LED. Les puces LED sont classées et fournies en fonction de la puissance rayonnante de la même taille de puce. Le spectre LED fourni en fonction du rapport de cordon de lampe peut présenter un écart de 30 % dans le rapport. C’est l’une des raisons pour lesquelles les effets de plantation de différents lots du même produit sont différents.
Le rapport de spectre correct est le rapport de puissance rayonnante de la bande RVB en fonction de la plage de longueurs d’onde PAR, de sorte que les produits fournis auront une base de données.
Besoin d’ajouter des spectres de bande UV et IR
Augmentez le spectre des bandes UV et IR, et son processus de plantation consiste principalement à contrôler la forme lumineuse des plantes. Pour les éclairages de plantes à LED avec des sections UV et IR accrues, il n’est pas conseillé d’utiliser des expressions micromolaires dans les sections UV et IR, mais d’utiliser des paramètres de rayonnement pour exprimer et fournir des valeurs PPF et YPF en même temps. Sinon, les exigences de rayonnement UV et IR du processus de plantation ne peuvent pas être correctement exprimées.
La relation entre la lumière et la croissance des plantes
La base de conception des luminaires pour plantes est la technique de plantation. Par exemple, si la dose quotidienne de rayonnement de la laitue est trop importante, cela entraînera une carence en calcium physiologiquement altérée et peut également provoquer une photoinhibition. Il est très important de définir une quantité totale raisonnable d’ensoleillement.
Le processus de plantation comprend : la quantité de rayonnement quotidienne de la photosynthèse des plantes et la quantité totale de rayonnement dans le cycle de plantation, les espèces végétales et leur provenance et s’il s’agit de LDP ou de SDP, la méthode de plantation et le substrat, l’environnement de plantation et le contrôle, etc.
Pour les lampes végétales étroitement liées à la plantation, la forme spectrale et la quantité de rayonnement quotidienne sont d’abord déterminées par la technologie de plantation de la variété plantée. Dans les spécifications de conception du Solid State Light Source Research Institute, nous utilisons le système expert de technologie de plantation. Le rayonnement quotidien de la culture des plantes dans le système détermine le PPFD et la photopériode, le PPFD détermine le PPF, le PPF détermine la conception et le processus d’éclairage des plantes, le PPFD détermine la hauteur d’installation et la quantité de lampes, et le PPDF détermine également la ventilation et le supplément de dioxyde de carbone. Ces paramètres peuvent être calculés et le coût de plantation peut être calculé à partir de la quantité totale de rayonnement.
On peut voir ici que la forme spectrale et la quantité de rayonnement (qualité de la lumière) doivent d’abord déterminer l’environnement et la méthode pour cultiver quelle variété afin de concevoir correctement le spectre de la lumière LED de la plante. La technologie de plantation est un facteur interne qui lie étroitement la plantation agricole au contrôle industriel. Par conséquent, la base de conception spectrale des lumières des plantes ne peut être dérivée que des exigences du processus de plantation.
Éclairage de serre hybride
Pour la plantation en serre et les usines de plantes hybrides qui adoptent la combinaison de la lumière du soleil et des lumières supplémentaires, la méthode précise consiste à effectuer une analyse spectrale du champ de rayonnement de la lumière naturelle pour déterminer la quantité de lumière supplémentaire. Pour les sites où il n’y a pas de condition d’analyse spectrale, la valeur moyenne de l’éclairement peut être testée et la valeur moyenne de l’éclairement peut être divisée par 55 pour obtenir la valeur PPFD de la surface de plantation sous la lumière du soleil. Utilisez cette valeur pour déterminer la quantité de lumière complétée par la lumière de la plante. Cette méthode simple est très utile pour la planification de projet et la comptabilité analytique. La lumière de serre hybride peut réduire ou éliminer la bande de lumière verte. Si un rayonnement de lumière verte est nécessaire pour le compléter, il faut déterminer en testant la quantité de rayonnement de lumière verte de la lumière directe et diffusée du soleil.
Spectre dans un environnement entièrement artificiel
Planter dans un environnement complètement artificiel, bien que les longueurs d’onde rouges et bleues de la lumière aient des effets évidents sur la plantation de légumes à feuilles, le goût des légumes hydroponiques reste la clé pour améliorer la qualité des légumes. Nous vous recommandons d’utiliser un spectre de lumière blanche et de lumière rouge. La conception spectrale dans un environnement entièrement artificiel nécessite une prise en compte approfondie de facteurs tels que la concentration de dioxyde de carbone, la ventilation, la température ambiante, le contrôle du substrat ou de la solution nutritive et la conception de la structure des étagères. Afin d’augmenter le nombre de couches de plantation, de nombreuses plantations tridimensionnelles en couches réduisent autant que possible la hauteur du réservoir de solution nutritive. Cette méthode réduira l’équilibre de la solution nutritive et affectera l’efficacité d’absorption du spectre. L’objectif important de la conception spectrale dans un environnement complètement artificiel est le contrôle de la qualité de la plantation, mais la plantation pour compléter le processus de croissance des plantes n’a aucune compétitivité sur le marché.
À propos du spectre complet
Certaines lampes LED pour plantes sont nominalement à spectre complet et peuvent vouloir exprimer leurs riches composantes spectrales. Voici un concept clé, c’est-à-dire comment le «plein» du spectre complet est défini, qui le définit et quelle est la plage de longueurs d’onde. Peut-on l’appeler «plein»?
Bien que le spectre de la lumière du soleil soit le plus complet, lors de l’étude de la photosynthèse des plantes sous la lumière du soleil, la valeur PAR n’est décrite que dans la plage de 400 nm à 700 nm. De nombreuses lampes LED à spectre complet nominales ont des bandes partielles UV et IR, mais elles utilisent toujours PPFD pour exprimer leurs paramètres. Étant donné que PPFD ne décrit pas la quantité de rayonnement UV et IR, la description des paramètres de cette lampe pour plantes à spectre complet montre des erreurs de faible niveau.
Nous pensons que la gamme de longueurs d’onde de la lampe de la plante n’est que le domaine de la fonction d’efficacité d’absorption spectrale, et non le domaine de valeur de la fonction d’efficacité d’absorption. L’efficacité d’absorption du spectre est l’indice permettant de mesurer l’effet de la photosynthèse. La gamme large bande ou spectre multibande est appelée spectre complet, ce qui ne représente pas l’efficacité et la compatibilité des éclairages de plantes. Il n’est pas rigoureux de décrire les éclairages de plantes à spectre complet, ce qui induira souvent les producteurs en erreur dans leur application.
Le réglage du domaine de longueur d’onde du spectre est toujours lié au processus de plantation, c’est le processus de plantation qui détermine le domaine de la conception spectrale, et non basé sur la plantation sous le spectre. Les éclairages végétaux et les usines végétales sont des produits transfrontaliers. Certains phénomènes sont que les industriels sont occupés à étudier la plantation, et les agriculteurs sont occupés à étudier le spectre. L’extension des connaissances ne sert qu’à la communication et à la compréhension. La coopération professionnelle et la division du travail dans la conception du spectre sont plus propices au développement rapide de l’industrie.
La complexité de la recherche de spectre de lumière de croissance
En ce qui concerne la source lumineuse LED, la même valeur PPFD, la forme spectrale peut être différente. Pour le même PPFD, la valeur ppf de la source lumineuse requise pour la conception optique secondaire est également différente. La même valeur ppf, l’efficacité de la lampe est différente et la valeur PPFD est également différente. Le PPFD est le même, la forme du spectre n’est pas correcte et l’efficacité de plantation est également différente.
Même si les conditions ci-dessus sont les mêmes, la provenance de la plante est différente, l’environnement de croissance et le substrat sont différents, et l’effet de plantation est également différent.
De plus, la même lumière LED pour plantes est également affectée par des facteurs environnementaux tels que la concentration de dioxyde de carbone, la ventilation et le contrôle de la température. Lorsque l’efficacité et la qualité de la plantation répondent aux exigences du processus de plantation, les luminaires de l’usine ont le plus besoin du processus de fabrication pour garantir que les indicateurs de consommation d’énergie sont minimisés. C’est très important. La complexité des recherches sur le spectre montre la diversité des éclairages actuels des plantes. Comme il n’existe pas de norme d’évaluation à l’heure actuelle, les luminaires végétaux du marché sont en pleine floraison et une centaine d’écoles de pensée s’affrontent.
