LED植物生长灯 –如何判断正确的光谱

  • 2021-05-24
  • 行业新闻
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在这篇文章中,我将探讨在购买LED发光灯时应考虑的最重要标准之一,即光谱。 如果您没有获得正确的光色,那么无论您花多少钱,植物都无法很好地生长。

如果您希望获得一种新的生长灯,则应真正考虑LED灯,因为它们具有更高的能源效率。 这对您的钱包和环境都有利。 问题在于选择正确的光源类型并不是一件容易的事。 市场上充斥着各种价格范围的产品,许多制造商都在宣称旨在迷惑您的索赔。

如果您只想快速获得答案,请直接转到最后一节,即LED植物灯的最佳光谱。 如果您想了解自己在做什么,可以做出明智的选择,请阅读整篇文章。



什么是光谱?

植物经过基因编程,可以使用太阳光(我们认为是白光或黄白色光)进行生长。 该光看起来是白色的,因为它包含彩虹的所有颜色,当这些颜色全部混合在一起时,它们看起来是白色的。

光谱是光线中每种颜色的图形显示。

科学家使用波长数字代替颜色名称来指代颜色,这是一种更准确的测量颜色的方法。 因此,红色可能具有630或660的波长。这两种颜色对我们来说都是红色,但实际上它们是不同的颜色。

种植使用荧光灯泡的灯,将灯泡的颜色称为冷白色(具有更多的蓝色)或暖白色(具有更多的红色)。 这对于荧光灯很有用,但是这样的指定不适用于LED灯。 对于LED而言,更准确地说是谈论波长并显示实际光谱。



太阳的光谱
从上图可以看到,太阳发出的光包含所有颜色。 它具有比红色更多的蓝光(相对强度更高)。

植物使用哪种颜色?



叶绿素a和b吸收的颜色

植物主要将光用于光合作用,而光是通过叶片中的特定化学物质完成的。 更重要的化学物质包括叶绿素A和B。在吸收光谱(测量吸收的光量)中,您可以清楚地看到蓝色和红色区域的峰,这意味着这些颜色用于光合作用。

在绿色范围内几乎没有光被吸收。

这导致了一个错误的结论,即植物只需要蓝色和红色的光。

蓝光和红光的误解

植物只有蓝光和红光才能生长良好的想法实际上是一个误解。 上面的光谱图是用于在试管中纯化的叶绿素的,它不能告诉您植物叶片中发生了什么。 光合作用更加复杂,并且涉及其他化学物质,如胡萝卜素和叶黄素。 整个叶子吸收的光的光谱光谱表明,植物实际上使用的波长范围更广,包括绿色。

的确,蓝色和红色很重要,并且代表了植物使用的大多数光,但是其他颜色(包括绿色和黄色)也用于光合作用。

 



植物光合作用吸收的光波长

不同的颜色做不同的事情

美国宇航局已经对植物使用的光做了大量工作,他们已经确定了以下内容。

  • 红光(630 -660 nm)对于茎的生长以及叶子的扩张至关重要。该波长还调节开花,休眠期和种子发芽。

  • 蓝光(400 -520 nm)需要与其他光谱中的光仔细混合,因为过度暴露于该波长的光可能会阻碍某些植物物种的生长。蓝色范围内的光也会影响植物中存在的叶绿素含量以及叶的厚度。

  • 绿光(500 – 600 nm)穿过厚的顶部冠层,以支撑下部冠层中的叶子。

  • 远红光(720 – 740 nm)也穿过密集的上部冠层,以支持位于植物下部的叶片的生长。另外,暴露于红外光可减少植物开花所需的时间。远红光的另一个好处是,暴露于此波长的植物比未暴露于该光谱的植物倾向于产生更大的叶片。

最佳光谱取决于您的种植目的

随着植物的成熟并经历从幼苗到成年,然后开花和结果的整个生长周期,它们使用不同的光谱,因此理想的LED灯对于每个生长阶段都是不同的。

最佳光谱还取决于您要种植的植物类型。

这可能会变得非常复杂,并且实际上仅对想要最大化结果的商业种植者重要。

通常,植物在所有波长的光下效果最佳,但它们不需要相同波长的光。

LED灯珠的光谱

 



常见单个LED灯珠的光谱; 蓝色,黄色和红色

区分LED灯珠和LED灯很重要。 LED植物生长灯是完整的灯具,可以包含一个或多个LED灯珠。通常不止一个。 LED灯珠是发光的小型独立组件。

存在针对特定波长的LED灯珠。该图显示了三个灯泡的光谱。蓝色,黄色和红色。请注意,每个灯泡产生的光谱都很窄。例如,蓝色灯泡的宽度约为60 nm,仅包含蓝色光。

由于许多人认为植物只需要蓝色和红色的光,因此许多低成本的LED植物生长灯仅提供蓝色和红色的LED灯珠。这似乎是一个完美的解决方案,尤其是因为蓝色和红色LED灯珠比其他颜色的灯泡更高效,更便宜。

互联网上的许多LED植物生长灯图片都显示“粗大”光-通过使用蓝色和红色LED灯珠组合而成的颜色的行业名称。

LED灯珠现在有十几种不同的颜色。

如何用LED发出白光?

 



带荧光粉涂层的LED产生与日光非常相似的白光

如上所述,每个LED灯泡都有特定的波长,但是没有一个能像太阳一样发出全白光谱。

提供白光的一种解决方案是将不同颜色的灯泡组合成一个灯具。基本单位结合了蓝色和红色。更先进的装置将包括黄色和绿色灯泡。由于典型的灯具包含许多灯泡,因此可以对其进行定制以产生不同数量的每种颜色。混合足够多的不同颜色的灯泡,您将获得白光。

产生白光的另一种方法是在灯泡透镜上涂上磷化合物。此类灯泡通常使用蓝光照射荧光粉,并产生白光。这类似于荧光灯泡的工作方式。

白色LED灯泡似乎是最好的选择,但有一个陷阱。每当将光转换为其他颜色时,在转换过程中都会损失一些强度。这意味着白色灯泡比没有荧光粉涂层的等效LED灯泡产生的光更少。白色灯泡也更昂贵。即使有这些限制,它们也已成为生长灯的流行选择。

白光是最好的吗?

太阳发出白光,当植物接收到所有可见光谱的颜色时,它们表现最佳,因此可以得出结论,认为最好的LED灯是白光是合理的。 许多制造商都试图说服客户,例如:

“我们的LED提供最佳的全光谱,可以为植物,蔬菜和花卉在生长的各个阶段提供自然光所需的一切”

要么

“我们的LED灯复制了太阳光谱”

这种逻辑的问题在于,植物不需要对我们来说看起来很白的光,也不需要模仿太阳的光。 植物最好用红色和蓝色较多,绿色和黄色较少的光。

白光对于植物而言并不重要-每个波长的正确数量至关重要。

光照强度也很重要

到目前为止,我们已经集中在非常重要的光谱上,但是光强度也很重要。 多年来,温室大棚灯一直是高强度钠灯。 我已经使用了多年,它既适合需要较低光照水平的幼苗,也适合需要高光照水平的开花兰花。 这是一种非常黄的光,只有少量的蓝色,但是在400瓦特时,它具有很高的强度。 高强度意味着即使蓝色只是光线的次要成分,也仍然足以种植植物。

上面提到的白色LED似乎是一个完美的解决方案,但是它们的强度比未镀膜的灯泡低。 因此,非涂层灯泡仍然是不错的选择。

不要管流明值

强度很重要,但是如何测量?

这样做的一种常见方法是测量流明,这是对光的亮度的度量。 流明的问题在于它可以测量人眼所看到的光的亮度,而我们的眼睛所看到的绿光和黄光要比蓝光和红光好得多。

大部分产生蓝色和红色的光在我们看来不会很明亮,因此流明数较低。 黄绿色的光发出相同数量的光子,对我们来说看起来很明亮,因此具有很高的流明值。 但是这种高流明光不具有用于植物生长的最佳光谱。 流明非常适合为家庭选择光源,但是对于选择LED植物生长灯却几乎没有用。

您可能想知道流明与LUX和脚蜡烛之间的关系。 勒克斯是流明/平方米,英尺蜡烛是流明/平方英尺。

PAR和PPDF

科学家们提出了一种更好的方法来测量植物生长的光,称为PAR(光合有效辐射)。 PAR定义了用于光合作用的植物光的相对数量,范围为400 nm至700 nm。



用于LED灯的PAR光谱

该术语经常被错误地用作光量的度量,例如:

“ PAR是植物可用的光量”要么“这是一个具有高PAR输出的系统,这意味着灯具发出的强度是其他植物生长灯的2至3倍”

这些声明没有意义,因为PAR定义了要考虑的光谱,而不是光量。

实际上,光量以PPFD(光合光子通量密度)测量,有时缩写为PFD。 工业界和园丁在说PPFD时倾向于使用术语PAR互换这两个术语。

与流明相比,PPFD是一种更好的方法来测量LED植物生长灯的光量。

即使这样也有问题。 由于它仅观察主要的可见光谱(400-700 nm),而忽略了近紫外线和近红外线,因此它错过了植物可以使用的某些波长。 但这是我们目前拥有的用于评估生长灯的最佳,最通用的系统。

LED植物生长灯的最佳光谱

LED灯的最佳光谱是什么? 它应该接近植物使用的光谱。 蓝色和红色很多,绿色和黄色很多。 在IR附近添加一些,甚至在UV附近添加一些,效果更好。

不用担心会匹配太阳或白光。

我认为在购买前先查看光的输出光谱很重要,但是大多数制造商没有显示这些光谱。 新提议的LED植物生长灯标签将显示包括PAR范围在内的各种波长的PPFD(称为PFD)。

比较PPFD值是下一个最好的选择。 较高的PPFD将为植物生长提供更多的光照。