• 近年來,由于市場需求的推動,各地普遍采用溫室大棚生產反季節蔬菜、瓜果、花卉等。反季節種植的主要問題是低溫與光照不足。包括華北在內的黃河流域地區、包括東北的遼南地區、江蘇、安徽北部地區、陜南的安康地區等,這正是我國冬季溫室種植的重點區域,如進入10月份,月平均日照時數就銳減至4.9小時,大棚生產關鍵的10月至次年的2月份,平均日照只有4小時,11月是3小時。
類似的如河北、河南、山西、山東等省的南部

    所謂“萬物生長靠太陽”,但自從人類把照明應用到植物種植領域上,這句話也許早就便有著必要修正一下了。

    事實上,據國際市場調研機構的研究預計,大概到了2020年,全球的LED植物生長燈市場價值將會超過了30億美元,2016年到2020年間并將以12%的年復合增長率逐漸增長。尤其惹人注目的是,研究發現當中熒光燈生長燈與LED生長燈市場就占到了約29億美元之多,這個數字以至于其它光源種類的生長燈市場幾乎少到可以忽略的地步。

    由于發展潛力巨大、前景廣闊,近年現代農業尤其是LED植物照明越來越受到海內外廠商的重視。今天了解一下這一對在全球相關市場聯合占比或將達90%以上的植物生長燈各自的技術原理和優勢特點。

    植物生長用熒光燈

    熒光燈是通過電極發射電子,激發汞原子電離躍遷,依靠汞譜線253.7nm激發熒光粉發光。因此,熒光燈的發射光譜取決于所用熒光粉材料。如下表1所示,常用的熒光燈用熒光粉材料及發射波長。

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    目前,植物生長用熒光燈依據輕工業行業標準QB/T2944——2008《植物生長用熒光燈》生產,其主要發射光譜集中在藍色400~500nm,紅色600~700nm之間,依靠調節熒光粉配方來調整藍色和紅色光譜的比例。植物工廠不同的組培、育苗、栽培等階段,對光照及光譜的要求不同。植物生長用熒光燈的典型光譜如圖1、2所示??梢钥吹?,圖1中的光譜更傾向于光合作用光譜,圖2更傾向于葉綠素吸收光譜。

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    植物生長用LED

    據了解,LED是由PN結組成。給LED加上正向電壓后,從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子,在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合,產生自輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量不同,釋放出的能量越多,發出的光波長越短。常見的LED波長見表2。

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    而我們設計植物生長用的LED燈,則可根據所需要的光譜進行波長組合?,F有植物生長LED燈典型光譜如圖3、圖4所示。

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    熒光燈與LED燈的比較,需要根據植物光合作用輻射照明來進行。表3對比了幾種不同光譜的熒光燈植物燈和LED燈。按照每消耗1W的電能所得到的光合輻射照度來對比,表3中幾種燈的光合輻射效率比較見圖5。

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    根據熒光燈和LED燈的發光原理,兩種燈都可以設計出滿足植物補光的光譜。但是從光合作用效率來看,LED燈的光合效率高出熒光燈2~3倍,且高出白熾燈5~6倍,是比較理想的補光光源??紤]到經濟性,LED目前在農戶實際使用時成本依然過高。

    LED植物生長燈應用前景淺析

    (1)、近年來,由于市場需求的推動,各地普遍采用溫室大棚生產反季節蔬菜、瓜果、花卉等。反季節種植的主要問題是低溫與光照不足。包括華北在內的黃河流域地區、包括東北的遼南地區、江蘇、安徽北部地區、陜南的安康地區等,這正是我國冬季溫室種植的重點區域,如進入10月份,月平均日照時數就銳減至4.9小時,大棚生產關鍵的10月至次年的2月份,平均日照只有4小時,11月是3小時。

    類似的如河北、河南、山西、山東等省的南部的大片地區都是重災區。特別是近幾年,這種災難性氣候出現的頻次高,影響面積大,經濟損失十分嚴重,已成為制約溫室生產發展的一大障礙,而解決的最好辦法之一,那就是根據作物生長的需要采取必要的補光措施。所以,用于溫室大棚的LED給光光源系統具有良好的市場前景。

    (2)、在育苗和組織培養的工廠化種植中,由于LED給光系統可使種苗發育快、健壯,抗病蟲害能力強,并且適用各種作物。另外,由于育苗和組織培養密度大,所需LED光源小,給光系統的成本低、效率高,投入少,收益高。因此,經濟效益更加可觀。


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