讓植物逆生長 LED 植物燈有多神奇？

OFweek半導體照明網訊 植物照明,近年來照明行業越來越火的一個辭彙。作為植物生長的人工光源,LED植物照明的發展與植物工廠的商業化息息相關。近年來,得益於植物工廠商業化加速,國內 LED 植物照明快速發展。在去年的光亞展和雙創周上都出現了「植物工廠+」的概念產品,並得到了廣大參展商的關注。

如今,植物照明廣泛應用於植物工廠、植物景觀以及育種照明三個領域,而目前最主要的市場是植物工廠。在植物工廠中,萬物生長靠燈光,只需要弄清楚不同植物對水、光、肥的需要,就可以定製生長條件,打破它的地域性、季節性限制,只要溫度、光照等因素合適,冬吃西瓜夏吃柿,也是完全沒問題滴。

上期,我們主要探討了植物照明的機制和特性,本期我們再來跟隨許東老師的腳步來深入探討 LED 植物燈的秘密。

什麼是 LED?

LED 是發光二級管(Light Emitting Diode)的英文縮寫,屬於半導體器件,1962 年 LED 開始應用,1993 年以前,LED 只有紅光、綠光、黃光器件,主要用作指示燈,1993 年藍光 LED 實現了工業化生產,四元素紅光 LED 與藍光 LED 應用在植物種植中逐漸得到發展,LED 應用在照明領域稱之為半導體固態照明 SSL(Solid State Lighting),LED 應用在植物種植稱之為植物人工輻射源 PARS(LED Plant Artificial Radiation Sources)。

LED 用於植物種植具有以下特點:

1、可以製造出不同波長組合的人工輻射源。

2、電功率到輻射功率的轉換效率高。

3、LED 屬於冷光源,發出的光無熱輻射。

4、單面發光方式,光輻射利用率最高。

5、輻射量的輸出可以通過驅動電流調節。

6、輻射量衰減率低,平均壽命達3萬小時以上。

7、耗電功率低,種植成本低。

8、可以低壓直流驅動,可以實現數字化規模控制。

9、可以方便接入太陽能、風能供電系統。

10、LED 器件的生產工藝不會造成環境污染。

11、產品造價高,初始投入大。

用於植物光合作用的 LED 光譜圖

對於植物燈的研製,我們依據的是太陽輻射與植物光合作用的體系進行的。所以,對於 LED 光源也需要從 LED 的光譜分析開始,圖8是 LED 植物燈常用的波長的光譜圖,可以看出,每種波長的光譜中,波形單一平滑,無其他雜波,波形態與植物光合作用的峰值波長形態接近,可以提供多波段的組合。

圖8:各種波長的 LED 的光譜圖

針對不同的植物,按照其吸收光譜的特性,把這些不同波長的 LED 按比例組合在一起,形成多波段的人工輻射源,波長的組合和輻射量大小與植物品種有關,不同波長的 LED 輻射能量與 LED 本身的輻射特性有關,LED 輻射效率與封裝廠的品質有關,需要專業儀器進行物理分析才能確定配比組合。

圖9是 LED 植物燈的光譜對比圖,從圖中可以看出,LED 植物燈的光譜圖與植物色素吸收光譜形態接近,但 LED 植物燈不能仿製色素吸收光譜圖,需要參考莫克利曲線與科學實驗得出。

圖9:LED 植物燈與色素光譜圖對比關係