현대 농업의 중요한 지점으로, 공장 공장의 개념은 매우 인기를 끌고있다. 실내 심기 환경에서 식물 조명은 광합성을 위한 필수 에너지원입니다. LED 플랜트 조명은 기존의 보조 조명이 가지고 있지 않다는 압도적인 이점을 가지고 있으며, 수직 농장및 온실과 같은 대형 상업용 응용 분야에서 주요 또는 보조 조명의 첫 번째 선택이 될 것입니다.
식물은 이 지구상에서 가장 복잡한 생명체 중 하나입니다. 식물의 심기는 매우 간단하지만 어렵고 복잡합니다. 식물 조명 외에도 많은 변수가 서로 영향을 미치며 이러한 변수의 균형을 맞추는 것은 재배자가 이해하고 마스터해야 하는 훌륭한 예술입니다. 그러나 식물 조명의 관점에서, 신중하게 고려해야 할 많은 요인이 여전히 있습니다.
먼저, 태양의 스펙트럼과 식물에 의한 스펙트럼의 흡수를 이해합시다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 태양 스펙트럼은 파란색과 녹색 스펙트럼이 적색 스펙트럼보다 강하고 가시광선 스펙트럼이 380nm에서 780 nm범위인 연속 스펙트럼입니다. 식물 성장을 위한 몇몇 중요한 흡수 요인이 있고, 식물 성장에 영향을 미치는 몇몇 중요한 auxins의 광 흡수 스펙트럼은 현저하게 다릅니다. 따라서 LED 플랜트 성장 조명의 적용은 단순한 문제가 아니라 매우 표적화되어 있습니다. 여기서 가장 중요한 두 광합성 식물 성장 원소의 개념을 소개할 필요가 있다.
식물의 광합성은 광합성과 관련된 가장 중요한 안료 중 하나인 잎 엽록소의 엽록소에 의존합니다. 그것은 광합성을 만들 수 있는 모든 유기 체에 존재, 녹색 식물 및 원 핵 식물을 포함 하 여. 청록색 조류 (시아노 박테리아) 및 진핵 조류. 엽록소는 빛의 에너지를 흡수하고 이산화탄소와 물을 탄화수소에 합성합니다.
엽록소 a는 청록색이며 주로 붉은 빛을 흡수합니다. 엽록소 b는 노란색 - 녹색이며 주로 청색 보라색 빛을 흡수합니다. 주로 태양 식물에서 그늘 식물을 구별합니다. 엽록소 b와 엽록소의 비율은 작기 때문에 그늘 식물은 청색광을 강하게 사용하고 그늘에서 성장하는 데 적응할 수 있습니다. 엽록소 a와 엽록소 b의 두 가지 강한 흡수가 있습니다: 630~680nm의 파장을 가진 붉은 영역, 400~460nm의 파장을 가진 청색-바이올렛 영역.
카로티노이드(카로티노이드)는 동물, 식물, 곰팡이 및 조류에서 노란색, 주황색-빨간색 또는 빨간색 안료에서 흔히 발견되는 중요한 천연 안료 의 클래스에 대한 일반적인 용어입니다. 지금까지 600개 이상의 천연 카로티노이드가 발견되었습니다. 식물 세포에서 생산되는 카로티노이드는 광합성의 진행을 돕기 위해 에너지를 흡수하고 전달할 뿐만 아니라 흥분된 단일 전자 결합 산소 분자에 의해 파괴되는 세포를 보호하는 기능을 가지고 있습니다. 카로티노이드는 303~505nm 의 범위에서 빛을 흡수합니다. 그들은 음식의 색상을 제공하고 음식의 인체의 섭취에 영향을; 조류, 식물 및 미생물에서는 엽록소로 덮여 있기 때문에 색상을 제시 할 수 없습니다.
LED 플랜트 조명을 설계하고 선택하는 과정에서 는 주로 다음과 같은 측면에서 피해야 할 몇 가지 오해가 있습니다.
1. 광파장의 빨간색 과 파란색 파장 비율
두 식물의 광합성을 위한 두 가지 주요 흡수 영역으로서 LED 식물 조명에 의해 방출되는 스펙트럼은 주로 적색광과 청색광이어야 한다. 그러나 빨간색과 파란색의 비율로 간단하게 측정할 수는 없습니다. 예를 들어 빨간색과 파란색의 비율은 4:1, 6:1, 9:1 등입니다.
식물 종은 매우 다양하고 다른 습관을 가지고 있으며, 다른 성장 단계는 또한 다른 빛 초점 요구를 가지고있다. 플랜트 성장에 필요한 스펙트럼은 특정 분포 폭을 가진 연속 스펙트럼이어야 합니다. 매우 좁은 스펙트럼을 가진 빨간색과 파란색의 두 개의 특정 파장 칩으로 만든 광원을 사용하는 것은 분명히 부적절합니다. 실험에서 식물은 황색경향이 있고 잎 줄기는 매우 가볍고 잎 줄기가 매우 얇다는 것을 발견했습니다. 광기간에 적외선 부분의 효과, 그늘기 효과에 노란색 녹색 부분의 효과, 해충과 질병에 대한 저항에 보라색 부분의 효과, 영양분 등에 대한 효과와 같은 외국에서 다른 스펙트럼에 식물의 반응에 대한 많은 연구가 있었다.
실제 응용 프로그램에서 모종은 종종 불에 타거나 시들입니다. 따라서 이 매개변수의 설계는 식물 종, 성장 환경 및 조건에 따라 설계되어야 합니다.
2. 일반 백색광 및 전체 스펙트럼
식물에 의해 "본"빛 효과는 인간의 눈과 다릅니다. 일반적으로 사용되는 백색광램프는 일본에서 널리 사용되는 3차 백색광관과 같이 태양의 빛을 대체할 수 없습니다. 이러한 스펙트럼의 사용은 식물의 성장에 일정한 영향을 미치지만, 그 효과는 LED에 의해 만들어진 광원만큼 좋지 않다. .
백색이 합성되어 있지만, 빨간색, 녹색 및 파란색 스펙트럼은 합성되지만, 전년도에 일반적으로 사용되는 3가지 원색을 가진 형광튜브의 경우 스펙트럼의 폭이 매우 좁고 스펙트럼의 연속 적인 부분이 상대적으로 약하다. 동시에, 전력은 여전히 LED에 비해 상대적으로 큰, 1.5 받는 르 3 배 에너지 소비. 플랜트 조명을 위해 특별히 설계된 LED의 전체 스펙트럼은 스펙트럼을 최적화합니다. 시각 효과는 여전히 흰색이지만 식물 광합성에 필요한 빛의 중요한 부분을 포함합니다.
3. 조명 강도 매개 변수 PPFD
광합성 플럭스 밀도(PPFD)는 식물의 광 강도를 측정하는 중요한 파라미터이다. 그것은 빛 퀀타 또는 복사 에너지로 표현 될 수있다. 이는 광합성에서 빛의 효과적인 방사선 플럭스 밀도를 지칭하며, 이는 단위 시간 및 단위 면적당 400~700nm의 파장 범위에서 식물 잎 줄기에 대한 총 광 양자 발생 수를 나타낸다. 그것의 단위는 μE·m-2·s-1(μmol·m-2·s-1)이다. 광합성 활성 방사선(PAR)은 400~700nm 범위에서 파장을 가진 총 태양 복사를 지칭한다.
광합성이 호흡보다 더 크기 위해서는 PPFD가 이 시점보다 높아야 하며 식물 성장이 식물이 자라기 전에 소비보다 더 크다는 것을 의미하는 식물의 광보상 포인트입니다. 다른 식물은 다른 빛 보상 포인트를 가지고 있으며, 단순히 200μmol ·m-2·1보다 큰 PPFD와 같은 특정 지수에 도달하는 것으로 간주될 수 없다.
과거에 사용된 조도계의 광강도는 밝기이지만, 식물의 광원의 높이, 빛의 커버리지, 광합성 등을 통과할 수 있는지 여부에 따라 식물 성장 스펙트럼이 변화하기 때문에 광합성을 연구할 때 빛으로 사용된다. 강력한 지표는 충분히 정확하지 않으며 PAR는 이제 대부분 사용됩니다.
일반적으로, 광합성 메커니즘은 양성 식물 PPFD> 50 μmol·m-2·s-1에 의해 개시될 수 있다; 그늘 식물 PPFD는 20 μmol·m-2·s-1만 필요로 합니다. 따라서 LED 플랜트 조명을 설치할 때 이 기준 값에 따라 설치하고 설정하고 적절한 설치 높이를 선택하고 잎 표면에 이상적인 PPFD 값과 균일성을 달성할 수 있습니다.
4. 라이트 포뮬러
라이트 포뮬러는 최근 제안된 새로운 개념으로, 주로 빛의 품질, 광 수량 및 지속 시간이라는 세 가지 요소를 포함합니다. 단순히 빛 품질식물 광합성에 가장 적합한 스펙트럼임을 이해; 광 수량은 적절한 PPFD 값 및 균일성입니다. 기간은 조사의 누적 값과 낮에서 밤까지의 비율입니다. 네덜란드 농경학자들은 식물이 낮 밤의 변화를 판단하기 위해 적외선과 적색광의 비율을 사용한다는 것을 발견했습니다. 적외선 비율은 일몰시 크게 증가하고 식물은 수면에 빠르게 반응합니다. 이 과정이 없으면 공장이 이 프로세스를 완료하는 데 몇 시간이 걸릴 것입니다.
실용적인 응용 분야에서는 테스트를 통해 경험을 축적하고 최상의 조합을 선택해야 합니다.
