एलईडी ग्रोथ लाइट्स कसे निवडावे आणि डिझाइन कसे करावे?

आधुनिक शेतीची एक महत्त्वाची शाखा म्हणून, वनस्पती कारखान्यांची संकल्पना खूप लोकप्रिय झाली आहे. घरातील लागवड वातावरणात, वनस्पती प्रकाश हा प्रकाश संश्लेषणासाठी आवश्यक ऊर्जा स्रोत आहे.एलईडी ग्रो लाइट पारंपारिक पूरक दिवे नसलेले जबरदस्त फायदे आहेत आणि उभ्या शेतात आणि ग्रीनहाऊस यांसारख्या मोठ्या व्यावसायिक अनुप्रयोगांमध्ये मुख्य किंवा पूरक दिव्यांची निश्चितपणे पहिली निवड होईल.

वनस्पती या ग्रहावरील सर्वात जटिल जीवन प्रकारांपैकी एक आहे. रोपांची लागवड सोपी आहे, परंतु अवघड आणि गुंतागुंतीची आहे. वाढत्या प्रकाशाव्यतिरिक्त, अनेक व्हेरिएबल्स एकमेकांवर परिणाम करतात, या व्हेरिएबल्समध्ये संतुलन राखणे ही एक उत्कृष्ट कला आहे जी उत्पादकांनी समजून घेणे आणि त्यात प्रभुत्व असणे आवश्यक आहे. परंतु वनस्पतींच्या प्रकाशाच्या बाबतीत, अजूनही अनेक घटक आहेत ज्यांचा काळजीपूर्वक विचार करणे आवश्यक आहे.

प्रथम, सूर्याचे स्पेक्ट्रम आणि वनस्पतींद्वारे स्पेक्ट्रमचे शोषण समजून घेऊ. खालील आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, सौर स्पेक्ट्रम हा एक सतत स्पेक्ट्रम आहे, ज्यामध्ये निळा आणि हिरवा स्पेक्ट्रम लाल स्पेक्ट्रमपेक्षा मजबूत आहे आणि दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम 380 ते 780 एनएम पर्यंत आहे. वनस्पतींच्या वाढीमध्ये अनेक प्रमुख शोषण घटक आहेत आणि वनस्पतींच्या वाढीवर परिणाम करणारे अनेक प्रमुख ऑक्सिन्सचे प्रकाश शोषण स्पेक्ट्रा लक्षणीय भिन्न आहेत. त्यामुळे, च्या अर्जएलईडी वाढणारा प्रकाशही साधी बाब नाही, परंतु अतिशय लक्ष्यित आहे. येथे दोन सर्वात महत्वाच्या प्रकाशसंश्लेषक वनस्पतींच्या वाढीच्या घटकांच्या संकल्पनांचा परिचय करून देणे आवश्यक आहे.

वनस्पतींचे प्रकाशसंश्लेषण पानांच्या क्लोरोप्लास्टमधील क्लोरोफिलवर अवलंबून असते, जे प्रकाशसंश्लेषणाशी संबंधित सर्वात महत्वाचे रंगद्रव्यांपैकी एक आहे. हे सर्व जीवांमध्ये अस्तित्वात आहे जे प्रकाशसंश्लेषण तयार करू शकतात, ज्यात हिरव्या वनस्पती आणि प्रोकेरियोटिक वनस्पतींचा समावेश आहे. निळा-हिरवा शैवाल (सायनोबॅक्टेरिया) आणि युकेरियोटिक शैवाल. क्लोरोफिल प्रकाशाची उर्जा शोषून घेते आणि कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याचे हायड्रोकार्बन्समध्ये संश्लेषण करते.

क्लोरोफिल a निळा-हिरवा असतो आणि मुख्यतः लाल प्रकाश शोषून घेतो; क्लोरोफिल बी पिवळा-हिरवा आहे आणि मुख्यतः निळा-व्हायोलेट प्रकाश शोषून घेतो. मुख्यतः सावलीतील वनस्पती सूर्यप्रकाशातील वनस्पतींपासून वेगळे करण्यासाठी. क्लोरोफिल b आणि क्लोरोफिल a चे क्लोरोफिल सावलीतील वनस्पतींचे गुणोत्तर कमी आहे, त्यामुळे सावली देणारी झाडे निळ्या प्रकाशाचा जोरदार वापर करू शकतात आणि सावलीत वाढण्यास अनुकूल होऊ शकतात. क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b चे दोन मजबूत शोषणे आहेत: 630~680 nm तरंगलांबी असलेला लाल प्रदेश आणि 400~460 nm तरंगलांबी असलेला निळा-व्हायलेट प्रदेश.

कॅरोटीनोइड्स (कॅरोटीनोइड्स) ही महत्त्वाच्या नैसर्गिक रंगद्रव्यांच्या वर्गासाठी एक सामान्य संज्ञा आहे, जी सामान्यतः प्राणी, उच्च वनस्पती, बुरशी आणि एकपेशीय वनस्पतींमध्ये पिवळ्या, नारिंगी-लाल किंवा लाल रंगद्रव्यांमध्ये आढळते. आतापर्यंत 600 हून अधिक नैसर्गिक कॅरोटीनॉइड्सचा शोध लागला आहे. वनस्पतींच्या पेशींमध्ये तयार होणारे कॅरोटीनॉइड्स केवळ प्रकाशसंश्लेषणात मदत करण्यासाठी ऊर्जा शोषून घेत नाहीत आणि हस्तांतरित करतात, परंतु उत्तेजित सिंगल-इलेक्ट्रॉन बाँड ऑक्सिजन रेणूंद्वारे नष्ट होण्यापासून पेशींचे संरक्षण करण्याचे कार्य देखील करतात. कॅरोटीनॉइड्सचे प्रकाश शोषण 303 ~ 505 nm ची श्रेणी व्यापते. हे अन्नाचा रंग प्रदान करते आणि मानवी शरीराच्या अन्नाच्या सेवनावर परिणाम करते; एकपेशीय वनस्पती, वनस्पती आणि सूक्ष्मजीवांमध्ये, त्याचा रंग सादर केला जाऊ शकत नाही कारण तो क्लोरोफिलने व्यापलेला असतो.

च्या डिझाइन आणि निवड प्रक्रियेतएलईडी वाढणारे दिवे, अनेक गैरसमज आहेत जे टाळणे आवश्यक आहे, प्रामुख्याने खालील पैलूंमध्ये.

1. प्रकाश तरंगलांबीच्या लाल ते निळ्या तरंगलांबीचे गुणोत्तर

दोन वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषणासाठी दोन मुख्य शोषण क्षेत्रे म्हणून, स्पेक्ट्रम उत्सर्जितएलईडी वाढणारा प्रकाशमुख्यतः लाल दिवा आणि निळा प्रकाश असावा. पण ते फक्त लाल ते निळे या गुणोत्तराने मोजता येत नाही. उदाहरणार्थ, लाल ते निळ्याचे गुणोत्तर 4:1, 6:1, 9:1 आणि असेच आहे.

वेगवेगळ्या सवयी असलेल्या वनस्पतींच्या विविध प्रजाती आहेत आणि वेगवेगळ्या वाढीच्या टप्प्यांमध्ये प्रकाशाच्या वेगवेगळ्या गरजा असतात. वनस्पतींच्या वाढीसाठी आवश्यक असलेला स्पेक्ट्रम ठराविक वितरण रुंदीसह सतत स्पेक्ट्रम असावा. अतिशय अरुंद स्पेक्ट्रमसह लाल आणि निळ्या रंगाच्या दोन विशिष्ट तरंगलांबी चिप्सपासून बनलेला प्रकाश स्रोत वापरणे स्पष्टपणे अयोग्य आहे. प्रयोगांमध्ये असे आढळून आले की झाडे पिवळसर असतात, पानांची देठ खूप हलकी असते आणि पानांची देठ खूप पातळ असतात. परदेशात वेगवेगळ्या स्पेक्ट्राला वनस्पतींच्या प्रतिसादावर मोठ्या प्रमाणात अभ्यास केले गेले आहेत, जसे की फोटोपीरियडवर इन्फ्रारेड भागाचा प्रभाव, पिवळ्या-हिरव्या भागाचा छायांकनाच्या प्रभावावर परिणाम आणि वायलेट भाग कीटक आणि रोग प्रतिकारशक्ती, पोषक आणि त्यामुळे वर.

व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, रोपे बऱ्याचदा जळतात किंवा सुकतात. म्हणून, या पॅरामीटरची रचना वनस्पती प्रजाती, वाढीचे वातावरण आणि परिस्थितीनुसार तयार करणे आवश्यक आहे.

2. सामान्य पांढरा प्रकाश आणि पूर्ण स्पेक्ट्रम

वनस्पतींनी "पाहलेला" प्रकाश प्रभाव मानवी डोळ्यांपेक्षा वेगळा आहे. आमचे सामान्यतः वापरले जाणारे पांढरे प्रकाश दिवे सूर्यप्रकाशाची जागा घेऊ शकत नाहीत, जसे की जपानमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या तीन-प्राथमिक पांढऱ्या प्रकाशाच्या नळ्या इ. या स्पेक्ट्रमच्या वापरामुळे वनस्पतींच्या वाढीवर निश्चित परिणाम होतो, परंतु त्याचा परिणाम होत नाही. LEDs द्वारे बनवलेल्या प्रकाश स्रोताप्रमाणे चांगले. .

मागील वर्षांमध्ये सामान्यत: तीन प्राथमिक रंग वापरल्या जाणाऱ्या फ्लूरोसंट ट्यूबसाठी, जरी पांढरा संश्लेषित केला गेला असला तरी, लाल, हिरवा आणि निळा वर्णपट वेगळे केला जातो आणि स्पेक्ट्रमची रुंदी खूपच अरुंद असते आणि स्पेक्ट्रमचा सतत भाग तुलनेने कमकुवत असतो. त्याच वेळी, LEDs च्या तुलनेत उर्जा अजूनही तुलनेने मोठी आहे, ऊर्जा वापराच्या 1.5 ते 3 पट. विशेषत: वनस्पतींच्या वाढीच्या प्रकाशासाठी डिझाइन केलेले LEDs चे संपूर्ण स्पेक्ट्रम स्पेक्ट्रमला अनुकूल करते. व्हिज्युअल इफेक्ट अजूनही पांढरा असला तरी, त्यात वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणासाठी आवश्यक असलेले महत्त्वाचे प्रकाश भाग असतात.

3. प्रदीपन तीव्रता पॅरामीटर PPFD

प्रकाशसंश्लेषण प्रवाह घनता (PPFD) हा वनस्पतींमधील प्रकाशाची तीव्रता मोजण्यासाठी एक महत्त्वाचा मापदंड आहे. हे एकतर प्रकाश क्वांटा किंवा तेजस्वी उर्जेद्वारे व्यक्त केले जाऊ शकते. हे प्रकाशसंश्लेषणातील प्रकाशाच्या प्रभावी तेजस्वी प्रवाह घनतेचा संदर्भ देते, जे 400 ते 700 nm प्रति युनिट वेळ आणि एकक क्षेत्राच्या तरंगलांबीच्या श्रेणीतील वनस्पतींच्या पानांच्या तळ्यावरील प्रकाश क्वांटाच्या घटनेची एकूण संख्या दर्शवते. युनिट आहेμE·m-2·s-1 (μमोल·m-2·s-1). प्रकाशसंश्लेषकदृष्ट्या सक्रिय रेडिएशन (PAR) 400 ते 700 nm च्या तरंगलांबीसह एकूण सौर किरणोत्सर्गाचा संदर्भ देते.

वनस्पतींचा प्रकाश भरपाई संपृक्तता बिंदू, ज्याला प्रकाश भरपाई बिंदू देखील म्हणतात, याचा अर्थ असा की PPFD या बिंदूपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, त्याचे प्रकाशसंश्लेषण श्वासोच्छवासापेक्षा जास्त असू शकते आणि वनस्पती वाढण्यापूर्वी वनस्पतींची वाढ उपभोगापेक्षा जास्त असते. वेगवेगळ्या वनस्पतींमध्ये वेगवेगळे प्रकाश भरपाई बिंदू असतात आणि ते एका विशिष्ट निर्देशांकापर्यंत पोहोचले आहे असे मानले जाऊ शकत नाही, जसे की PPFD 200 पेक्षा जास्तμमोल·m-2·s-1.

पूर्वी वापरल्या जाणाऱ्या प्रदीपन मीटरद्वारे परावर्तित होणारी प्रकाशाची तीव्रता ही ब्राइटनेस असते, परंतु वनस्पतीच्या वाढीचा स्पेक्ट्रम वनस्पतीपासून प्रकाश स्रोताच्या उंचीमुळे, प्रकाशाच्या व्याप्तीमुळे आणि प्रकाश त्यामधून जाऊ शकतो की नाही हे बदलते. प्रकाशसंश्लेषणाचा अभ्यास करताना पाने इत्यादी प्रकाश म्हणून वापरली जातात. मजबूत निर्देशक पुरेसे अचूक नाहीत आणि PAR आता बहुतेक वापरले जाते.

साधारणपणे, सकारात्मक वनस्पती PPFD > 50μमोल·m-2·s-1 प्रकाशसंश्लेषण यंत्रणा सुरू करू शकते; शेड प्लांट PPFD ला फक्त 20 लागतातμमोल·m-2·s-1. म्हणून, LED प्लांट लाइट स्थापित करताना, आपण या संदर्भ मूल्यानुसार स्थापित आणि सेट करू शकता, योग्य स्थापना उंची निवडू शकता आणि पानांच्या पृष्ठभागावर आदर्श PPFD मूल्य आणि एकसमानता प्राप्त करू शकता.

4. प्रकाश सूत्र

प्रकाश फॉर्म्युला ही अलीकडेच प्रस्तावित केलेली नवीन संकल्पना आहे, ज्यामध्ये प्रामुख्याने तीन घटकांचा समावेश आहे: प्रकाश गुणवत्ता, प्रकाश प्रमाण आणि कालावधी. फक्त हे समजून घ्या की प्रकाशाची गुणवत्ता वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणासाठी सर्वात योग्य स्पेक्ट्रम आहे; प्रकाश प्रमाण योग्य PPFD मूल्य आणि एकसमानता आहे; कालावधी म्हणजे किरणोत्सर्गाचे एकत्रित मूल्य आणि दिवस ते रात्रीचे गुणोत्तर. डच कृषीशास्त्रज्ञांनी शोधून काढले आहे की वनस्पती दिवस आणि रात्रीच्या बदलांचा न्याय करण्यासाठी इन्फ्रारेड आणि लाल प्रकाशाचे गुणोत्तर वापरतात. सूर्यास्ताच्या वेळी इन्फ्रारेडचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढते आणि झाडे झोपायला लवकर प्रतिसाद देतात. या प्रक्रियेशिवाय, ही प्रक्रिया पूर्ण करण्यासाठी वनस्पतींना अनेक तास लागतील.

व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, चाचणीद्वारे अनुभव जमा करणे आणि सर्वोत्तम संयोजन निवडणे आवश्यक आहे.