온실반도체 조명보조기구의 장점 분석- Universelite Co., Ltd

온실반도체 조명보조기구의 장점 분석

광원 장점 분석 백열등은 장기간 태양광을 만들기 위한 일반적인 광원이지만 전기적 효율이 낮고 적색과 원적외선의 비율이 낮아 줄기 신장을 개선할 수 없어 점차 판매가 금지되고 있으며, 사용. 소형 형광등과 HPS는 에너지 효율이 더 높고 R:FR 비율이 높습니다. HPS는 400W, 600W, 1000W 세 종류가 있습니다. HPS와 같은 기존 광원은 저전력 제품을 출시할 수 없으며 응용 분야가 제한적입니다. 1000W는 동일한 광도를 달성하는 데 더 적은 수의 램프가 필요하기 때문에 더 많이 사용됩니다. 온실의 보조 조명 실행에서 램프 수를 줄이면 램프의 반사판에 의해 차단되는 자연광의 정도를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 에너지를 절약하고 자연광을 효율적으로 조절하려면 자연광의 강도에 따라 인공 조명의 양을 조절하는 지능형 제어 시스템이 필요합니다.

이에 비해 HPS의 광전 변환 효율은 30%인 반면 백열 램프는 6%에 불과하고 LED 램프의 광전 변환 효율은 40%입니다. 다른 전기 에너지는 열 에너지로 변환되어 온실 주변 온도를 가열합니다. 사실 전기 난방을 사용하는 것은 비경제적이며, 온화한 날씨 조건에서 높은 온도는 생산에 좋지 않기 때문에 냉각을 위해 팬 및 기타 장비를 켜야 합니다. HPS 스펙트럼에는 황색광, 주황색광 및 적색광의 합성광이 포함됩니다. 보다 효과적인 조명 품질을 얻으려면 약간의 청색광을 추가해야 합니다. 식물은 정상적인 식물 발달과 형태를 위해 일정량의 청색광을 필요로 합니다. 또한 원적외선도 형태 형성에 중요하며 적색, 청색 및 원적외선의 비율을 조정해야 합니다.

LED 조명 또는 모듈은 조명 품질, 방수 성능, 소형화 및 차광 표면적 감소를 위해 선별되어야 합니다. 방열 방식에는 수냉식 LED, 패시브 가스 냉각식 LED 및 액티브 가스 냉각식 LED가 있습니다. LED 방열은 항상 심각하게 해결해야 할 문제였습니다. HPS 방열 및 가열은 식물을 따뜻하게 하고 호흡을 증가시킬 수 있습니다. 차례로 호흡은 잎 온도를 감소시킵니다.

2007년 네덜란드의 일부 회사는 온실 산업을 위한 특수 LED 모듈을 도입했습니다. 2008-2009년에는 장미, 토마토, 피망, 오이, 약용 식물에 대한 대규모 LED 조명 실험이 수행되었습니다. 실험 결과는 엇갈렸다. LED는 온실에서 광주기 조절 및 보조광 적용 가능성이 있지만 원예 작물에 대한 연구는 상대적으로 적고 고비용으로 인해 특수 식물 생산에 적용이 제한될 수 있다(Runkle et al., 2011). 온실의 LED 보조 조명은 더 나은 식물 광합성(빨간색 LED가 HPS보다 높음)을 효과적으로 캡처하고, 특수 식물 반응을 시작하거나 LED 특수 광 품질 변조를 통해 식물 프로세스 및 균형을 안내할 수 있는 매우 유망한 기술입니다(Nederhoff, 2010).

조명 기술 분석

필 라이트 방법에는 탑 필 라이트, 인터라인 필 라이트, 다층 필 라이트 및 기타 형태가 포함됩니다. 전통적인 광원과 비교하여 LED 광원 램프의 크기, 모양 및 전원 설계는 자유롭게 확대할 수 있고 서스펜션 방법이 유연하며 무게가 가볍습니다. 온실 심기 방법, 작물 유형 및 캐노피 모양에 잘 적응하는 다양한 보조 조명 기술 모드를 파생했습니다. 다양한 실제 요구 사항.

조명 혜택 분석

식물 성장 조명 기술은 빠르게 발전하여 온실의 보조 조명에 대한 다양한 옵션을 제공합니다. Nelson and Bughee(2014)는 양면 HPS 소자 2종, 모굴 기반 HPS 소자 5종, LED 소자 10종, 서멧 3종의 광합성 양자(400~700nm) 효율 및 광자 방사 분포 특성을 보고하였다. 램프 및 형광등 2종 . 2개의 가장 효율적인 LED와 2개의 가장 효율적인 양면 HPS 장치는 1.66과 1.7μmol/J 사이에서 거의 동일한 효율을 나타냅니다. 이 4개 장치의 효율은 일반적으로 사용되는 서멧 램프의 1.02μmol/J 효율보다 훨씬 높습니다. 95μmol/J. 최고의 금속 세라믹 램프 및 형광 램프의 효율은 1.46 및 0.95μmol/J이었다.

저자는 소자가 방출하는 각 광량의 초기 투자 비용을 계산했고, LED 소자의 비용이 HPS 소자의 5~10배임을 밝혔다. 광자 소자의 5년 전기요금과 몰당 비용을 더하면 LED 소자보다 2.3배 높다. 전기 비용 측면에서 분석 결과 장기 유지 비용이 매우 적은 것으로 나타났습니다. 생산 시스템에 넓은 간격 공간이 있는 경우 LED 장치의 고유한 기능은 특정 부분에 빛 양자를 효과적으로 집중시켜 식물 캐노피가 더 많은 빛 양자를 포착할 수 있다는 것입니다. 그러나 분석에 따르면 광자 복사는 모든 조명 기구에 비용이 많이 듭니다. 가장 낮은 조명 시스템 비용은 고효율 발광 장치가 효율적인 캐노피 광자 트래핑과 결합될 때만 달성할 수 있습니다.

조명 기술과 조명기 효율성의 발전으로 많은 LED 조명기를 포함하여 온실의 보조 조명에 대한 많은 옵션이 제공되었습니다. 램프(전구), 광원( 반사경) 및 안정기 (안정기). 전자식 안정기와 양면 전구를 갖춘 HPS는 모굴 기반 HPS 장치의 HPS의 1.7배입니다. 분석에는 램프 효율, 즉 줄(joule)당 광합성 광자 수(광자) 결정과 도달하는 광자의 일부인 캐노피에서 광합성 양자 흐름(400-700nm)의 포획 효율의 두 가지 매개변수가 포함됩니다. 식물은 떠난다. 식물 성장 전기 효율은 줄당 광합성 광자 수로 측정됩니다.

조명기구의 전기 효율은 종종 인간의 빛 인식(와트당 방출되는 루멘) 또는 에너지 효율(전기 입력 와트당 방출되는 방사선의 와트) 단위로 표현됩니다. 그러나 광합성과 식물 성장은 빛의 양자 몰로 측정됩니다. 따라서 광양자효율에 따른 광효율 비교는 에너지 투입량(joule)당 생성되는 광합성 양자량 단위를 사용해야 한다. 이는 전기적으로 효율적인 조명 색상이 짙은 빨간색과 파란색 파장 영역에 있기 때문에 LED의 경우 더욱 중요합니다. 적색 광자는 더 낮은 복사 에너지 용량을 가지므로 단위 에너지 입력당 더 많은 광자를 전달할 수 있습니다(복사 에너지는 파장에 반비례합니다, 플랑크 방정식). 반대로 청색광은 적색광보다 에너지 효율이 53% 더 높지만(49% 및 32%) 청색광은 적색광보다 광자 양자 효율이 9% 더 높습니다(1.87/1.72). 조명 품질이 식물 성장에 미치는 영향에 대해 오해가 있으며 많은 제조업체는 조명 품질이 식물 성장을 촉진한다고 주장합니다1(스펙트럼 분포 및 단색광의 비율).

광질이 식물의 광합성에 미치는 영향에 대한 평가는 광양자수율(YPF) 곡선에서 널리 도출되는데, 이는 600~660mm의 적-주황 빛이 청록 및 청색보다 20%~30% 더 높다는 것을 보여줍니다. 광합성을 위한 400~460nm의 빛. YPF 곡선을 기반으로 광 품질을 분석할 때 HPS는 약 600nm에서 높은 광자 출력을 갖고 청색, 청록색 및 녹색 광 영역에서 더 낮은 출력을 나타내기 때문에 LED 조명 기구와 같거나 더 나은 성능을 발휘합니다.

양자 낙태의 스펙트럼 곡선은 단일 잎과 낮은 광도 조건에서 단기 측정 데이터를 기반으로 형성되었습니다(Nelson and Bugbee, 2014). 그러나 YPF 곡선은 저조도 조건에서 개별 잎의 단기 측정에서 도출됩니다. 엽록소와 엽록소의 색소는 녹색광을 흡수하는 능력이 약하지만(Terashima et al., 2009), Terashima et al. (2009)은 강한 백색광과 녹색광을 혼합하여 구동되는 해바라기 잎의 광합성 효율이 적색광보다 높다고 지적했다. 따라서 녹색광은 종종 식물 성장에 비효율적이라고 생각되지만 녹색광은 밝은 빛 조건에서 식물 성장에 효과적일 수 있습니다. 고강도 녹색 LED는 식물 성장을 효과적으로 개선할 수 있으며, 특히 단파장 녹색 빛이 식물 성장에 더 효과적입니다(Johkan et al., 2012).

지난 30년 동안 높은 광도 조건에서 전체 식물에 대한 많은 장기 연구에 따르면 광질은 광도보다 식물 성장 속도에 훨씬 작은 영향을 미칩니다(Cope et al., 2014; Johkan et al., 2012). ). 광질, 특히 청색광은 여러 식물에서 세포 및 잎 팽창률(Dougher and Bug-bee, 2004), 식물 높이, 식물 형태(Cope and Bug-bee, 2013; Dougher and Bug-bee, 2001)를 변경할 수 있습니다. 요리오 외, 2001). 그러나 청색광이 광합성에 미치는 직접적인 영향은 미미합니다. 전체 식물 건조 및 신선 중량에 대한 광질의 영향은 일반적으로 잎 확장의 변화와 성장 초기의 방사선 포획으로 인해 자연광 노출이 없거나 적은 경우에 발생합니다(Cope et al., 2014).

줄당 광합성 광 양자 몰 수를 기준으로 LED 조명의 전기 효율이 가장 높은 조명 색상은 청색광, 적색광 및 냉백색광이므로 LED 램프는 일반적으로 이러한 색상을 생성하기 위해 결합됩니다. LED 광 품질의 다른 색상을 사용하여 특정 파장의 광 품질을 향상시켜 단색광 속성 덕분에 식물 성장의 특정 측면을 제어할 수 있습니다(Ya2012; Morrow and Tibbitts, 2008). UV-LED로 인한 LED 조명기구의 UV 방사 부족은 조명기구 효율을 크게 감소시킵니다. 태양광에는 PPF의 9%를 차지하는 UV가 포함되어 있으며, 일반 전기 광원에는 0.3%~8%의 UV가 포함되어 있습니다. UV 부족은 햇빛 조건에서 일부 식물 장애를 유발합니다(intunmescence, Morrow 및 Tibbitts, 1988). 광합성 보조광을 위한 LED 램프의 원적외선(710~740nm) 부족은 여러 광주기 식물의 개화 기간을 단축시킵니다(GraigRungle, 2013). LED 등기구에 없거나 없는 녹색광(530~580nm)은 캐노피를 투과하여 아래쪽 잎에 보다 효율적으로 전달될 수 있습니다(Kim et al., 2004). 즉, 각 입사광 양자의 파장은 낮은 광도(150μmol/㎡)에서 단일 잎의 상대적인 광합성에 영향을 미칩니다.