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LED植物照明光源发展趋势分析

选择光谱光子分布以在作物水平上提供光合光子通量密度(PPFD),灯具之间具有相同的红色(600-700nm)、蓝色(400-500nm)及绿色(500-600 nm) 波长范围(光谱比值)输出。在两个环境受控的生长箱(Adaptis 1000,conviron)内各安装两种灯具,如图五所示,通过设定光程序和/或调整作物距离使 PPFD 介于 217-242 μmol/m2s 之间。测量生长箱中心及生长区域某一网格内的光谱光子分布,以检查均匀性,如图六所示。将光合有效辐射(PAR)的光谱比值设计为相同;20%蓝光(400-500nm),20% 绿光(500-600nm)及60%红光(600-700nm)。但远红光区域 (700-800nm)的PPFD存在差异。在RGB直接照射光谱中不存在,但在Valoya Pc中为19μmol,在LUXEON SunPlus 绿黄光+紫光灯具中为25μmol,在LUXEON SunPlus紫光+LUXEON3535L绿光灯具中为28μmol,在 LUXEON SunPlus紫光灯具中为32μmol。图七中的光分析表明,光谱和PPFD的均匀性从生长箱一侧到另一侧平均较差,而从前到后则明显要好。安装较大的光条可改善这些均匀性的差异。光周期为16小时/天,持续14天,日/夜温度为23 ° c/18°c,相对湿度在50%至70%之间。植物采用改良的Hoagland溶液施肥。进行三项独立的重复操作,并确定光试验之间的统计差异(KruskalWallis ANOVA, SigmaPlot v11)。收割具有最大光均匀性之生长区域的样品进行测量。根据Pocock中的方法用分光光度法对花青素浓度进行定量。根据Lichtenthaler中的方法对类胡萝卜素和叶绿素浓度进行定量。

LUXEON SunPlus绿黄光+紫光LED在产量(鲜 重)和抗氧化剂含量方面表现最佳。这种光源的光谱包括远红光(700-800nm) 范围波长的输出,可以提高生菜产量。 Valoya PC LED条件下产生的绿叶产量相当,但从统计上看,抗氧化剂的含量较低,表明磷光体下转换的光谱光子分布可能对作物质量有不同影响。总之,这些数据表明,使用LUXEon sunPlus绿黄光+紫光LED组合中具有蓝光、绿光、深红光及远红光组件的Pc LED 可优化植物的生长和营养。在产量(鲜重)和营养浓度方面均表现优异的光谱为LUXEON SunPlus系列绿黄光+紫光及紫光+绿光 LED。要在室内环境中有效栽培Rouxai 红叶生菜和类似作物,使用LUXEON SunPlus系列绿黄光+紫光及紫光+绿光LED可带来明显优势。

从技术层面看,光效与能效提升是大幅减少运行费用的关键,采用LED替代传统灯具并根据植物从苗期到收获期的光配方需求进行光环境的动态优化调节,是未来精致农业的必然趋势,LUXEON SunPlus系列可以完美匹配此技术的需求。LUXEON SunPlus系列的产品有根据产量与品质方面研发对应的光配方。在提高产量方面,可以根据植物的发育特征,分阶段、分区域结合光配方进行培育,以提高各阶段的生产效率和产量;在提高品质方面,可以通过营养调控和光调控等手段,提高营养成分含量、可溶性糖以及其他功能品质。 植物照明是一个跨学科的系统工程,光源是其中至关重要的一环。LED基于其发光原理,具有光谱可自由组合,颜色纯度高,颜色丰富等优点。除了LUMILEDS之外,其他LED的供应商,例如Osram,Cree,Nichia, Everlight等也纷纷推出植物照明的LED产品系列,这里不一一列举。对于LED光源而言,相同的PPF值,光谱的构成可以不尽相同,针对不同的植物,或者是同一植物的不同生长阶段产生的效果也不同。只是单纯的追求PPF值 并不能达到植物生长的最优化方案。所以未来植物照明在更加专业化的细分市场要求下,会对LED光源提出新的要求,即如何实现有效的PPF。这就要求LED供应商和其他学科交流合作,研发出更有针对性光谱的光源。植物照明LED的封装种类也会更加多样化,满足各种植物照明的需求,从家庭式的入门级到植物工厂专业级全部覆盖,实现信价比的最优化方案。

相信在不远的将来,随着植物工厂的不断发展,LED植物照明的市场渗透率将逐渐提升,技术与商业的有机结合,全球市场进入爆发期,未来20年中国将成为世界农业 半导体照明技术装备产业及其应用大国和强国。植物照明的LED光源会随着产业的逐步专业化进一步发展,向更加具有针对性的方向前进。

(作者:刘洋)

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