Le luci progressive a LED sono migliori di HPS?

La differenza tra le luci di coltivazione a LED e le normali luci a LED

1. Diverse lunghezze d’onda dello spettro di emissione della luce:

Le luci di crescita delle piante sono principalmente componenti rosse e blu nello spettro della luce visibile. Le luci ordinarie sono solo diodi emettitori di luce e lo spettro è concentrato nella parte verde.

I LED utilizzati nel campo della coltivazione delle piante presentano inoltre le seguenti caratteristiche: tipi ricchi di lunghezze d’onda, che coincidono con l’intervallo spettrale della fotosintesi delle piante e della morfologia della luce; la metà della larghezza d’onda spettrale è stretta e la luce monocromatica pura e lo spettro composto possono essere combinati come richiesto; La luce di una determinata lunghezza d’onda irradia le colture in modo equilibrato; non può solo regolare la fioritura e la fruttificazione delle colture.

Può anche controllare l’altezza della pianta e i nutrienti delle piante; il sistema genera meno calore e occupa un piccolo spazio e può essere utilizzato in un sistema combinato tridimensionale di coltivazione multistrato per ottenere un basso carico termico e la miniaturizzazione dello spazio di produzione, inoltre, la sua forte durata riduce anche i costi operativi.

2. L’esterno è diverso

Il LED è anche chiamato diodo emettitore di luce. La parte centrale è un wafer composto da semiconduttore di tipo P e semiconduttore di tipo N. Esiste uno strato di transizione tra il semiconduttore di tipo P e il semiconduttore di tipo N, chiamato giunzione P-N. Quando la corrente scorre dall’anodo del LED al catodo, il cristallo semiconduttore emetterà luce di diversi colori dal viola al rosso. L’intensità della luce è correlata alla corrente.

A seconda dell’intensità luminosa e della corrente di lavoro, può essere suddivisa in luminosità ordinaria (intensità luminosa <10mcd), alta luminosità (intensità luminosa 10-100mcd) e altissima luminosità (intensità luminosa>100mcd). La sua struttura è principalmente suddivisa in quattro blocchi principali: la struttura del sistema di distribuzione della luce, la struttura del sistema di dissipazione del calore, il circuito di azionamento e la struttura meccanica/protettiva.

Ricerca sui LED come illuminazione supplementare per la fotosintesi delle piante. Le tradizionali sorgenti luminose artificiali generano troppo calore. Se si utilizzano illuminazione supplementare a LED e sistemi idroponici, l’aria può essere riciclata e il calore e l’acqua in eccesso possono essere rimossi.

L’elettricità può essere convertita in modo efficiente in radiazione fotosintetica efficace e infine in materia vegetale. Gli studi hanno dimostrato che l’uso dell’illuminazione a LED può aumentare il tasso di crescita e il tasso fotosintetico della lattuga di oltre il 20% ed è possibile utilizzare i LED nelle fabbriche di piante.

3. Usi diversi

Le lampade a LED possono essere utilizzate per sostituire le lampade ad incandescenza a spirale o le lampadine a risparmio energetico, che vanno da 5-40 watt, lampade termiche a bassa potenza a 60 watt (sono necessari solo circa 7 watt di elettricità).

Le luci delle piante a LED aiutano ad abbreviare il ciclo di crescita delle piante, perché la sorgente luminosa di questo tipo di luce è composta principalmente da sorgenti luminose rosse e blu, utilizzando la banda luminosa più sensibile delle piante, le lunghezze d’onda rosse utilizzano 620-630 nm e 640-660 nm, le lunghezze d’onda del blu utilizzano 450-460 nm e 460-470 nm.

Queste fonti di luce servono a far sì che le piante producano la migliore fotosintesi e le piante ottengano il miglior stato di crescita. Esperimenti e applicazioni pratiche hanno dimostrato che oltre a integrare la luce durante la mancanza di luce, promuovono anche la crescita delle piante durante il processo di crescita. La differenziazione dei rami laterali e delle gemme accelera la crescita di radici, steli e foglie, accelera la sintesi di carboidrati e vitamine vegetali e accorcia il ciclo di crescita.

La differenza tra la luce di coltivazione a LED e la lampada HPS

Esistono molti tipi diversi di luci da coltivazione che possono essere utilizzate per il giardinaggio indoor. La luce di crescita a LED utilizza una combinazione di LED rossi e blu. Di solito sono impostati su pannelli e posizionati vicino alle piante. Vedrai lampade HID a scarica di gas ad alta intensità MH, lampade ad alogenuri metallici e lampade al sodio ad alta pressione, lampade pubblicitarie utilizzate nelle serre e la crescita di tutti i tipi di piante da interno. Sono disponibili anche luci di coltivazione a LED che offrono una soluzione migliore per l’illuminazione delle piante da interno rispetto a prima.

• Usando le luci di crescita a LED, la velocità di crescita delle piante è più veloce rispetto all’utilizzo di HPS. Vari studi hanno dimostrato che le luci LED per la crescita delle piante sono un’eccellente tecnologia che può far crescere le piante meglio e più velocemente. Ad esempio, il Dipartimento di Scienze dell’Orticoltura dell’Università del Minnesota negli Stati Uniti ha condotto uno studio confrontando le lampade al sodio ad alta pressione con le lampade per la crescita a LED. Hanno misurato la crescita delle piante sotto i due tipi di lampade nelle due fabbriche con un’altezza media del raccolto di oltre sette pollici. La crescita delle colture quando si utilizzavano le luci a LED era molto più elevata di quella quando si utilizzavano le luci HPS.
• Il costo della lampada è inferiore. Rispetto alle lampade HPS, sebbene il prezzo di acquisto iniziale delle lampade a LED sia spesso più costoso, c’è una grande differenza di prezzo, che è il costo materiale e tecnico delle diverse lampade di crescita. Le luci di crescita a LED hanno solo un ottavo del consumo energetico delle luci HPS, ma possono produrre la stessa quantità di luce. Durante l’intero ciclo di vita del raccolto, le luci di coltivazione a LED ti fanno risparmiare più denaro. I minuscoli diodi LED possono anche essere configurati in modo flessibile, in grado di fornire una lampada di crescita più luminosa rispetto ai produttori tradizionali.
• Il peso del corpo lampada sta diventando sempre più leggero. Rispetto alle lampade HID e al sodio ad alta pressione, le lampade per la crescita a LED sono più leggere e consumano meno materiali rispetto ad altri tipi di lampade tradizionali. Questo perché le lampade HID, MH e HPS hanno tutte bisogno di utilizzare reattori in modo che possano emettere luce normalmente. Poiché le luci sono solitamente appese in qualche modo sulla sommità delle piante, il peso è una considerazione importante, soprattutto quando le luci devono essere pulite regolarmente e la frequenza di manutenzione delle piante, come l’irrigazione, ecc., e una distanza adeguata da il raccolto alla luce. Alcune lampade per la crescita delle piante a LED di fascia alta, ventole integrate, dotate di riflettori raffreddati ad aria e alcuni tubi necessari per la dissipazione del calore, ecc., Ridurranno la temperatura delle lampade in una certa misura.
• Possibilità di modificare la qualità della luce. Affinché le piante crescano bene, alcuni spettri hanno effetti importanti sulle diverse fasi della crescita delle piante. Le piantine hanno bisogno di più luce blu per crescere. Sotto la luce blu, gli steli delle colture sono molto forti. Quando il raccolto raggiunge la fase di maturità, ha bisogno dello spettro rosso e arancione della luce, che le lampade HPS possono fornire. Puoi trovare una lampadina HPS che affronta lo spettro blu o rosso, ma non ha la capacità di fornire più spettri contemporaneamente. Ciò significa che dovrai utilizzare più luci di crescita e quindi dovrai passare da una luce all’altra in base alla fase di crescita del raccolto.

 

Tutto questo è semplice, quando usi la luce di crescita del LED, produrrà uno spettro rosso e blu. Più luci di crescita delle piante a LED di alta qualità utilizzano la manopola, basta accenderle per cambiare lo spettro luminoso. Se puoi permetterti le luci di coltivazione a LED, questa è una scelta migliore. Rispetto a qualsiasi lampada al sodio ad alta pressione o lampada ad alogenuri metallici, le tue piante cresceranno più velocemente, più alte e più lunghe.

Che produce più HPS o LED

La luce è un fattore limitante chiave che influenza la crescita delle piante. Non è solo un fattore ambientale essenziale per le piante verdi per completare con successo il loro ciclo di vita, ma anche una fonte di energia per la fotosintesi delle piante, ed è un importante segnale ambientale che regola le attività fisiologiche delle piante. Con il rapido sviluppo della coltivazione in serra, della coltivazione indoor e della tecnologia delle fabbriche di piante, gli scienziati hanno intensificato la loro ricerca sull’illuminazione agricola. Attualmente, le sorgenti luminose utilizzate nella coltivazione degli impianti comprendono principalmente lampade ad incandescenza, lampade fluorescenti, lampade ad alogenuri metallici, lampade al sodio ad alta pressione (HPS) e diodi emettitori di luce (LED).

Il principio di emissione della luce di HPS

Le lampade al sodio si dividono in lampade al sodio a bassa pressione e lampade al sodio ad alta pressione. La radiazione di scarica della lampada al sodio a bassa pressione è concentrata su due righe spettrali a doppia D di 589,0 e 589,6 nm. Queste due linee sono molto vicine al valore più alto della curva visiva umana (555 nm), e l’efficienza luminosa è molto alta. Tuttavia, le lampade al sodio a bassa pressione hanno una monocromaticità troppo forte, una scarsa resa cromatica e tubi a scarica troppo lunghi. In risposta a queste carenze, i ricercatori scientifici hanno inventato l’HPS nel 1961.

 

Il tubo ad arco è un componente chiave di HPS. È realizzato in allumina policristallina e tubi in ceramica resistenti alle alte temperature e alla corrosione dei vapori di sodio. Lo stoppino utilizza una staffa metallica per fissare il tubo ad arco e l’anello getter sullo stelo. I due elettrodi terminali del tubo dell’arco sono rispettivamente collegati con 2 fili guida interni sullo stelo.

Il bulbo di vetro è realizzato in vetro duro resistente alle alte temperature. La bocca a campana del bulbo di vetro e dello stoppino è sigillata da una fiamma ad alta temperatura e l’interno viene aspirato o riempito con gas inerte. Dopo l’accensione del bulbo, viene generato un arco tra i due elettrodi terminali del tubo dell’arco. A causa dell’elevata temperatura dell’arco, il mercurio e il sodio nel tubo vengono riscaldati e vaporizzati in mercurio gassoso e sodio gassoso. Gli elettroni emessi dal catodo colpiscono il materiale di scarica durante il processo di spostamento verso l’anodo. L’atomo guadagna energia per produrre ionizzazione o eccitazione, e poi ritorna dallo stato eccitato allo stato fondamentale o dallo stato ionizzato allo stato eccitato, e poi ritorna allo stato fondamentale, loop infinito. In questo momento, l’energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di radiazione luminosa, che produce Luce.

 

HPS deve abbinare i reattori, che si dividono in reattori induttivi e reattori elettronici. HPS di diversa potenza dovrebbero essere usati con i corrispondenti reattori. L’HPS induttivo deve essere utilizzato con reattori induttivi, dispositivi di avviamento, lampadine, portalampade e paralumi. La distribuzione dell’energia spettrale di HPS è di circa il 39% -40% per la luce rossa e arancione, il 51% -34% per la luce verde e gialla e il 9% per la luce blu e viola. Lo spettro HPS contiene più luce rosso-arancione, ha un elevato rapporto di luce rossa/rossa lontana (R/FR), meno contenuto di luce blu-violetta e una maggiore efficienza del supplemento di luce. La durata della vita può raggiungere 20 000～24 000 h. L’HPS deve essere utilizzato con riflettori o riflettori ed è una fonte di luce artificiale comunemente utilizzata nelle serre.

Il principio di emissione della luce delle luci a LED

Nel 1962, il fisico americano Nick Holonyak inventò il LED, che è un dispositivo emettitore di luce a semiconduttore a stato solido con due elettrodi fatti di composti III-IV. Può convertire direttamente l’energia elettrica in energia luminosa. Il principio di base dell’emissione di luce è utilizzare una giunzione PN a semiconduttore o una struttura simile per convertire l’energia elettrica in energia luminosa. La lunghezza d’onda della luce LED è determinata dal materiale della giunzione P-N. Materiali diversi hanno band gap differenti. Quando la corrente scorre dall’anodo del LED al catodo, il cristallo semiconduttore emetterà luce di diversi colori dal viola al rosso. L’intensità della luce è correlata alla grandezza della corrente. Maggiore è l’energia tra elettroni e lacune, maggiore è l’energia dei fotoni. L’energia dei fotoni corrisponde al colore della luce. Nello spettro della luce visibile, la luce blu e la luce viola trasportano L’energia della luce arancione e della luce rossa è la minima.

 

Il componente principale del LED è un chip semiconduttore. Le due estremità del chip sono rispettivamente fissate ad un supporto e collegate ai poli positivo e negativo dell’alimentatore. L’intero chip è incapsulato da resina epossidica. Il wafer semiconduttore è costituito da due parti, una parte è un semiconduttore di tipo P, in cui dominano i fori, e l’altra estremità è un semiconduttore di tipo N, principalmente elettroni. Quando questi due tipi di semiconduttori sono collegati, si forma una giunzione PN tra di loro. Quando la corrente viene applicata al chip attraverso il filo, gli elettroni verranno spinti nell’area P. Nell’area P, gli elettroni e le lacune si ricombinano e l’energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di fotoni, convertendo così direttamente l’energia elettrica in energia luminosa.

 

Quando il LED è uscito per la prima volta, la sua intensità di radiazione era bassa e la varietà di colori era piccola, quindi era limitata a scopi di marcatura e visualizzazione. I LED ad alta luminosità hanno cominciato ad apparire a metà degli anni ’80 e solo con l’emergere dei LED blu ad alta luminosità nel 1993 sono stati realizzati prodotti LED a colori e le loro applicazioni sono state estese anche alle automobili, ai prodotti di comunicazione, all’informazione prodotti, segnali stradali e illuminazione. E l’agricoltura biologica e altri campi.

Svantaggi di HPS

Con lo sviluppo di apparecchi di illuminazione e il miglioramento e la promozione delle luci a LED, HPS ha mostrato gradualmente alcune carenze. Innanzitutto, la sorgente luminosa HPS appartiene alla luce omnidirezionale. Più del 50% della luce deve essere riflessa dal riflettore per illuminare il terreno. In questo processo, una parte della luce andrà inevitabilmente persa e l’illuminazione all’interno del campo di illuminazione non è uniforme. All’intersezione delle lampade, l’illuminamento raggiunge solo il 40% circa della direzione di illuminazione diretta.

 

In secondo luogo, la continuità luminosa delle lampade al sodio è molto scarsa. In teoria, la durata dell’HPS può raggiungere le 24 000 ore. Tuttavia, a causa dell’influenza delle fluttuazioni della tensione di rete e dell’ambiente operativo, la sua durata è lontana dal raggiungere l’aspettativa di vita teorica. 60%. Sebbene sia possibile ridurre questa perdita utilizzando i risparmiatori di energia luminosa per regolare la tensione e l’energia, migliorare il fattore di potenza, ridurre la perdita di linea e regolare il tempo di accensione e spegnimento della luce nel tempo, questo tipo di difetto non può essere sostanzialmente eliminato.

 

Inoltre, HPS utilizza il vapore di mercurio per emettere luce. Dopo che la sorgente luminosa è stata scartata, se non può essere trattata efficacemente, causerà inevitabilmente inquinamento ambientale. Inoltre, la temperatura del colore dell’HPS è compresa tra 2 000 e 3 000 K e l’indice di resa cromatica è compreso tra 20 e 25. Lo spettro di emissione principale dell’HPS tradizionale è concentrato nell’intervallo da 560 a 640 nm, il che non è in buon accordo con lo spettro di radiazione efficace nella fotosintesi delle piante. Inoltre, in HPS, la curva di distribuzione della luce deve essere determinata dal riflettore, quindi ci sono grandi limitazioni.

Vantaggi del LED

Il LED appartiene alla categoria delle lampade non pericolose. Diversamente dalle sorgenti luminose tradizionali, le luci a LED sono sorgenti luminose che emettono luce in metà spazio e il tasso di utilizzo della luce è superiore a HPS. Presenta i seguenti vantaggi:

 

(1) Come componente a semiconduttore, in teoria, la durata utile effettiva delle lampade a LED può raggiungere le 50.000 ore e la durata utile effettiva dell’HPS può raggiungere le 20.000 ore. La commutazione frequente ha scarso effetto sulla durata della lampada a LED. La lampada a LED non contiene mercurio e sostanze nocive per il corpo umano. È una fonte di luce verde e rispettosa dell’ambiente.

 

(2) La temperatura del colore del LED a luce bianca è 3 000~10 000 K e l’indice di resa cromatica è 60~95. Rispetto all’HPS, l’indice di resa cromatica della maggior parte delle lampade a LED può raggiungere oltre l’80%, il che può benissimo ripristinare il colore effettivo dell’oggetto. , Abbastanza vicino alla luce naturale.

(3) La luce a LED può raggiungere il miglior livello di luce nel momento in cui è accesa e non c’è il cosiddetto tempo di avvio. Pertanto, la luce a LED ha un sistema di controllo automatico più completo, che può regolare la luminosità della luce in base a diversi periodi di tempo e condizioni di illuminazione. Le regolazioni corrispondenti possono ottenere un buon effetto di risparmio energetico [7].

 

(4) In teoria, il consumo energetico delle lampade a LED bianchi è solo 3/5 di HPS. Nell’illuminazione agricola, lo stesso rendimento può essere ottenuto utilizzando solo il 75% del consumo energetico di HPS. L’utilizzo di HPS per riempire la luce in una serra richiede 1 224 kW·h, mentre l’utilizzo di luci a LED per riempire la luce richiede solo 294 kW·h.

 

(5) Dall’analisi del sistema ottico, la lampada a LED emette luce in una direzione e la luce può essere orientata direttamente, quindi il tasso di utilizzo dell’energia luminosa è relativamente alto. Allo stesso tempo, il LED adotta la sorgente luminosa distribuita. Attraverso il design efficace di ciascuna sorgente luminosa elettrica, la sorgente luminosa della lampada può presentare uno stato ideale, realizzare la ragionevole regolazione della curva di distribuzione della luce e controllare la distribuzione della luce. All’interno della gamma di illuminazione effettiva della lampada, l’illuminamento è relativamente più uniforme. Il LED è una fonte di luce fredda con bassa radiazione termica, che può essere utilizzata per il sistema di coltivazione tridimensionale multistrato per irradiare le piante a distanza ravvicinata, in modo che sia l’energia luminosa che l’utilizzo dello spazio siano effettivamente migliorati e i costi siano notevolmente ridotti.

 

(6) Il trasporto e l’installazione del LED sono convenienti. Il chip della lampada a LED è di piccole dimensioni, a stato solido e ha una buona resistenza agli urti. Può essere installato in qualsiasi apparecchiatura in miniatura e chiusa senza preoccuparsi delle vibrazioni; può essere trasformato in vari tipi di lampade, il che è utile alla miniaturizzazione e alla specializzazione delle lampade. La lampada a LED plug-in è fondamentalmente una piccola perlina a LED, incapsulata in resina epossidica. È molto piccolo e molto leggero e la lampada a LED SMD è ancora più piccola.

 

(7) La densità della luce del LED è facile da regolare, l’emissione luminosa della lampada è proporzionale alla corrente di lavoro, l’illuminazione può essere regolata aumentando o diminuendo la corrente e la larghezza dell’impulso può anche essere regolata regolando il ciclo di lavoro della tensione e della frequenza di lavoro, regolare l’intensità luminosa delle luci a LED.

(8) Il LED può essere utilizzato come pannello luminoso per trappole per insetti. Il colore del pannello luminoso della trappola a LED include giallo, verde, blu, rosso ed è coperto da una rete elettrica ad alta tensione come uno scacciazanzare elettrico per intrappolare e uccidere gli insetti. Gli studi hanno dimostrato che le schede luminose a LED bianche hanno l’effetto migliore sull’intrappolamento degli insetti, seguite dalle schede luminose a LED blu e verdi, ancora le schede luminose a LED gialle e le schede luminose a LED rosse l’effetto peggiore.