Spis treści. LED-y są przyszłością w naszym codziennym życiu.

Transkrypt

1 Spis treści Część 1 Światło potrzebne dla wzrostu roślin Część 2 Teoria doświetlania LED-ami I dane doświadczalne Część 3 Porównanie pomiędzy doświetlaniem LED-ami i tradycyjnym Część 4 Doświadczenia z doświetlaniem LED-ami Korzyści z doświetlania LED-ami 1 Oszczędność energii: oszczędza się 50-70% energii w porównaniu do doświetlania tradycyjnego takiego jak lampy HPS (wysokoprężne sodowe). 2 Wysoka sprawność: W głównym zakrasie absorpcji chlorofilu a I b 90% emitowanego światła jest wykorzystywane przez rośliny. Dla tradycyjnych lamp HPS i MH wykorzystanie sięga tylko 8-10% emitowanego światła. 3 Prostota: włącz I wykorzystuj, nie ma potrzeby stosowania stateczników, odbłyśników czy wentylatorów chłodzących. 4 Jest to zimne źródło światła: Mniej ciepła, można je umieścić blisko roślin. 5 Długi czas życia, więcej niż godzin, niższe koszty obsługi. 6 Przyjazne dla środowiska: nie zanieczyszczają środowiska naturalnego. LED-y są przyszłością w naszym codziennym życiu.

2 Część 1 Światło potrzebne dla wzrostu roślin 1. Jak światło słoneczne oddziaływuje na rośliny nm Zakres UVC ultrafioletu, który jest szczególnie szkodliwy dla roślin z powodu swojej wysokiej toksyczności nm Zawiera promieniowanie UVB ultrafioletowe, które powoduje blaknięcie kolorów roślin nm Zakres UVA ultrafioletu, który nie jest ani szkodliwy ani użyteczny dla wzrostu roślin. Początek zakresu światła widzialnego. Rozpoczyna się process absorpcji chlorofilowego. Tworzywa chroniące przed UV idealnie tłumią wszelkie światło poniżej tego zakresu. Pozytywny wpływ światła UV na rośliny: światło UV wspomaga wzrost roślin. Osiągane jest to poprzez eliminację pewnych hormonów w roślinach. Światło UV wzmacnia również odporność roślin na szkodniki I szkodliwe bakterie. Negatywny wpływ światła UV na rośliny Niższe częstotliwości światła UV powodują silnie szkodliwe promieniowanie dla roslin, rezultatem którego jest blaknięcie, skarłowaciały lub zdeformowany wzrost lub ginięcie nm Fiński Instytut Meteorologiczny twierdzi, że warstwa ozonu chroni Ziemię przed nadmiernym promieniowaniem UV. Efekty blokowania promieniowania UV na rośliny: W 2009, Diane L. Polyakov przedstawił project dla Targów Naukowych Stanu Kalifornia, pokazującywpływ światła UV na plantacjach groszku zielonego. We wnioskach wskazano, że blokowanie światła UV wspomaga wzrost roślin, ale również pozbawia rośliny podstawowych składników pokarmowychdla fazy formowania. Przejdź : Zakres ten zawiera fiolet, kolor niebieski i zielony. Pojawia się szcyt absorpcji przez nm chlorofil i silny wpływ na fotosyntezę. (sprzyja wzrostowi wegetacyjnemu) W tym zakresie mieści się kolor zielony, żółty i pomarańczowy i powoduje niewielką nm absorpcję poprzez pigmenty. Jest to zakres światła czerwonego. Pojawia się duża absorpcja chlorofilowa i najbardziej nm znaczący wpływ na fotosyntezę. (sprzyja kwitnięciu i pączkowaniu)

3 nm Tutaj następuje niska absorpcja chlorofilowa. Ma wpływ na kwitnięcie i kiełkowanie. Na końcu zakresu mamy promieniowanie podczerwone, które jest ciepłam nm Zakres całkowitej podczerwieni. Cała energia absorbowana w tym zakresie jest zamieniana na ciepło. 2 Długości fal najbardziej korzystnego dla roślin Rośliny posiadają dwa rodzaje chlorofilu - A i B. Na powyższym wykresie można dostrzec, że chlorofil wykorzystuje dwa zakresy promieniowania czerwony (około nm) i niebieski (około nm). Poniżej podajemy szczegóły: Podstawowy process fotosyntezy rozpoczyna się, jeśli tylko jeden z rodzajów chlorofilu wykorzystuje światło. Chlorofil A jest podstawowymw procesie wytwarzania energii chemicznej z energii świetlnej. Chlorofil B jest z kolei głównym pigmentem pomocniczym w zielonych algach i sadzonkach i wykorzystuje fale świetlne niezbyt dobrze absorbowane przez chlorofil A oraz przekazuje energię z takich długości fal do procesów, które wykorzystują chlorofil A. Innymi pigmentami pomocniczymi są głównie karoteny, które wykorzystują przede wszystkim światło niebieskie i fioletowe. Maksimum wykorzystania w zakresie czerwonym to nm dla Chlorofilu A i około nm dla Chlorofilu B, w zależności od źródła informacji. Ogólnie rośliny dobrze wykorzystują cały zakres fal czerwonych za wyjątkiemfal dłuższych niż 670 nm. 700 nm jest graniczną długością dla wykorzystania przez rośliny. Większość roślin nieźle wykorzystuje światło pomarańczowe a nawet żółto-pomarańczowe I z tego powodu stosuje się dla doświetlania roślin wysokoprężne lampy sodowe. Maksimum niebieskie dla chlorofilu znajduje się około nm dla Chlorofilu A i około nm dla Chlorofilu B. W przeciwieństwie do maksimum czerwonego

4 maksimum niebieskie pokazane jest zwykle ze znaczną asymetrią, wskazującą, że fale krótsze od maksimum wykorzystywane są dobrze podczas gdy fale dłuższe gorzej. Beta carotene jest podstawowym pomocniczym pigmentem w zakresie niebieski,, z podwójnym maksimum około 450 oraz 480 nm. Część 2 Teria doświetlania roślin LED-ami i dane eksperymentalne Doświetlanie roślin LED-ami jest ukierunkowane na światło, którego rośliny potrzebują. Z tego powodu jest dużo bardziej efektywne i korzystniejsze dla rozwoju roślin. Możemy regulować proporcje długości fal świetlnych takie jak np. czerwone:niebieskie 8:1 lub 7:2. Oznacza to, że zgodnie z Państwa wymogami wasze doświetlanie może być bardziej specjalistyczne i dogodne dla waszych hodowli. To zasadnicza korzyść, której tradycyjne doświetlanie nie może zapewnić. Poniżej zamieszczamy dane eksperymentalne dla naszych opraw LED. 1. Testowanie długości fal Przykład-oprawa LED, 7:1:1, Czerwone:Niebieskie: Pomarańczowe Nasza aparatura pomiarowa: 1) Blue LED 460nm 2) LEDy pomarańczowe 610~615nm

5 Relative spectrum 3) LEDy czerwone 660nm: Spektroskopowy raport dla 90W oprawy UFO 45x2W (660nm:470nm:850nm:430nm:400nm=35:5:2:2:1) Wavelength nm X = x = y = TC=1117K 800

6 P ara me t ery ko loru : Współrzędne chromatyczne:x= y=0.1408/u'= v'= C C T:Tc=1117K Podstawowa długość fali:λd=610.2nm Czystość koloru:pur=61.2% Centrum fali:651.0nm współczynnik koloru:r=88.4% G=2.6% B=8.9% Maksimum:λp=660.0nm Połowa szerokości:δλp=21.5nm CRI:Ra=0.0 R1 =6 R8 =48 R2 =0 R9 =0 R3 =0 R10=0 Dane fotometryczne: strumień światła:1041.1lm Parametry elektryczne: :U=222.2V Dane przyrządów pomiarowych: R4 =19 R11=69 R5 =0 R12=0 I=0.4280A R15=2 P=86.60W PF=1.000 Scan interval:5.0nm[0] Reference channel: Maximum fluctuation: %=- concon R7 =0 R14=0 moc:15.167w skuteczność świetlna:12.02lm/w Scan range:380.0nm-800.0nm REF=5001(R=3) R6 =0 R13= % Peak of the main channel : Ip=40259(G=4,D=56) multiplier tube:25.4 test set:22.7 Część 3 Porównanie pomiędzy doświetlaniem LED-ami a tradycyjnym 1) Porównanie długości fal Doświetlanie LED-ami zapewnia bardziej korzystne długości fal dla roślin niż inne rozwiązania.

7 2) Porównanie strumieni świetlnychcomparing Lumens Porównywanie strumieni światła z LEDów ze strumieniem z lamp wyładowczych jest niezbyt trafne dla oceny wpływu na rozwój roślin. Lumen jest miarą światła, bazującą na czułości oka ludzkiego. Oznacza to, że dla tej samej energii świetlnej, zmierzymy około 10 razy więcej lumenów niż dla światła niebieskiego czy czerwonego. Ponieważ rośliny wykorzystują głównie światło niebieskie i czerwone to lumen nie jest właściwą miarą skuteczności dla rozwoju roślin. Oceniamy skuteczność naszego światła poprzez rzeczywisty wzrost roślin. Dlaczego światło z lamp wyładowczych jest tak jasne Oko ludzkie jest bardzo czułe dla zakresów fal żółtych i zielonych ( nm). Lampy wyładowcze dają głównie światło żółte i zielone i dlatego są tak jasne dla ludzkiego oka. Niestety, jest to ten sam zakres fal, który jest najmniej efektywny dla rozwoju roślin. Poniższy wykres pokazuje względn promieniowanie widmowe LEDów I typowych lamp metal-halogenowych, razem z krzywą czułości oka ludzkiego. Światło LED niesie dużo mniej energii w zakresie żółto-zielonym I dlatego nawet w przybliżeniu nie jest tak jasne jak to z lamp władowczych.

8 Twoje oko jest czułe tam gdzie rośliny nie są pośrodku zakresu widmowego. Gdybyś mógł widzieć jak roślina to światło z LEDów byłoby około 10 razy jaśniejsze niż wydaje się twoim oczom. Część 4 Eksperymenty z doświetlaniem LED-ami: Poniżej są wyniki testów na oprawach 400W z lampami HID (oprawy sodowe) oraz oprawami 90 W na ledach. Lampa HID 400W Oprawa 90W LED

9

10 Obserwacje Rośliny pod światłem z LED rosły szybciej niż tym z lamp HID, co szczególnie było widoczne na zdjęciach dla pierwszych dwu tygodni. Liście roślin pod oprawą 90W led były większe. Liście pod oprawą z lampą HID były mniejsze i cieńsze. Ich mniejsza grubość to wynik mechanizmu obronnego przed dodatkowym promieniowaniem podczerwonym, wytwarzanym przez lampy HPS, w szczególności była to konsekwencja dodatkowych warstw, chroniących przed utratą wody. Może to być hipotezą dla dalszych badań. Dane/Wnioski Średnia waga roślin pod lampami HID: 51.9 grams Średnia waga roślin pod oprawami LED: 52.7 grams Całkowita energia zużyta przez lampy HID: kwh Całkowita energia zużyta przez oprawy LED: 61.3 kwh Uwzględniająć statystyczne odchyłki pomiędzy roślinami to oprawy ledowe 90W zapewniły w przybliżeniu te same wyniki co lampy wyładowcze 400W. 60W LED 150W HPS 10 czerwiec 10 czerwiec 17 czerwiec 17 czerwiec

11 1 lipiec 1 lipiec 8 lipiec 109g sałaty 8 lipiec 58g sałaty