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都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化

 榆杨 2014-11-19

 “粉红色”LED照明最有利于植物生长,锅清展示照射结果

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  从事电子部件业务的日本锅清公司在2009年4月15~17日于东京举行的展会上,展示了接受3种不同颜色LED照明的植物成长情况。利用波长630mm的红色LED、430mm蓝色的LED以及以对半组合红色和蓝色LED后形成粉红色LED照明对大小相同的幼苗持续3周照射后,比较了每株幼苗的成长状况。结果显示,粉红色LED照明最有助于促进植物生长。
   锅清表示,植物生长并不需要可视光中的所有波长,而只是吸收特定波长的光。例如,进行光合作用和开花时,叶绿素的吸收峰值——660nm附近的红色光能促进生长。而形成花蕊时,450nm付近的蓝色光能够促进生长。 2 R. O  O$ V4 ?+ j- M* m% z
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  将采用3种不同照明的幼苗进行比较后发现,采用红色LED照明的幼苗较其它两株幼苗生长最慢,整体最小。采用蓝色LED照明的幼苗,叶子较少,整体呈细长状。而采用粉红色LED照明的幼苗,叶子较大,植物整体生长均衡。不过,不同种类的植物,影响其生长的光波长领域多少会有些不同。因此,今后需要在农业试验场地等进行包括调整照射时间在内的实验。 ; m0 w' v- T* M# K1 j3 K2 P
    由于2012年起日本将禁止销售白炽灯,锅清今后计划致力于LED在电照菊方面的应用。对菊花照射红色LED的光,可延缓花蕊形成时期。另外,LED发光光谱偏离虫子的视觉曲线,因此还具有令虫子难以接近的好处。 ; A+ y/ F8 U- F3 d' ]$ U
     除此之外,锅清还在水槽内展示了完全防水型LED照明器具。该产品还备有能够弯曲的类型,可用于需要室内照明和洒水的植物栽培。

都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化

漂亮的花,可以让生活更有情趣。这款在淘宝上热卖的创意的花盆Eve Lamp,它其实是一盏LED灯,确切说,是一盏可以养盆栽的灯。在这样的灯具里,抛弃了传统的土壤栽培理念,取而代之的是用矿质营养元素来提供植物生长所需的营养元素。
 
 

灯具的上半部分是开放的,这样植物可以吸收自然光。当然,当你把它放在见不到日光的角落里,就可以打开灯具的6个LED灯,让植物来吸收必要的光亮。当植物的水分不足的时候,蓝色灯就会亮起,提示你给植物浇水。当缺少矿质元素的时候,红灯亮起。你可以通过软木塞堵住的口,加入植物所需的水和营养素(无论是片剂还是液体的)。

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都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化


LED 是英文 Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写,是一种新型的用微弱电能就能发光的高效固体光源。

都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化

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1 .采用非常柔软的PCB板为基板, 贴片Chip RGB 作为发光体,发光角度120度,每根(50CM)有15颗LED(12VDC)和24颗LED(24VDC)两种规格,发光体均匀的排布在条型PCB板上,色彩柔和,混光均匀。使用插件式精美接头相互连接,外形非常纤薄小巧, 并带有3M的背胶,是一款多用途的卧式软光条。
2.采用国际着名厂家芯片,光源亮度高,角度大,品质优良 、性能稳定。
3.以三颗LED(12VDC)或六颗LED(24VDC)为一组, 并可依据使用长度要求,在每个单元之间剪断,使用非常方便。
4.功率:3.6W/0.5M/12VDC或5.76W/0.5M/24VDC。
5.LED中心距为33mm或20mm。
6.采用国际通行的DMX512控制系统,可以实现逐驱动器的各色跳变、渐变等多种变化效果,也可以使用全彩控制器CT308控制实现整体变化。主要在室内使用,用于小型洗墙效果、室内装饰、造景等。
7.包装 :5米/卷圆盘包装或0.5米/条管装。

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LED 的主要特点是:寿命长、能耗低、显色度高、环保、易维护、体积小、直流电驱动、驱动电压低、点亮速度快、无频闪、眩光少、耐震性佳、发热少、适合智能调光控制等特性,是近年来全球最具发展前景的高新技术领域之一。目前 LED 发光效率已远高于其它所有光源,在照明领域显现出明显的节能效果,例如温室补光(替代白炽灯)节能 90%,植物工厂照明(替代高压钠灯)节能 60%以上。

都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化


 

LED照明术语:


   波长:光的色彩强弱是可以通过数据来描述,这种数据叫波长。能见到的光的波长,范围在380至780nm之间。单位:纳米(nm)

 

亮度:亮度是指物体明暗的程度,定义是单位面积的发光强度。单位:尼特(nit)

 

光强:指光源的明亮程度。也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。单位:烛光(cd)

 

光通量:光源每秒钟所发出的可见光量之总和。单位:流明(Lm)

 

光效:光源发出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源节能的重要指标。单位:每瓦流明(Lm/w)。

 

显色性:光源对物体呈现的程度,也就是颜色的逼真程度。通常叫做"显色指数"。单位:Ra。

 

色温:光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度称为该光源的色温。单位:开尔文(k)。

 

眩光:视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比,所造成的视觉不舒适称为眩光,眩光是影响照明质量的重要因素。

 

同步性:两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的同步方式运行,同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。

 

防护等级:IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级,由两个数字所组成,第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵人的等级(分0-6级),第二个数字代表灯具防湿气、防水侵人的密封程度(分0-8级),数字越大表示其防护等级越高。

都市农业的植物补光灯:LED与植物栽培的一体化


 

技术资料:

 

机遇与挑战:

  • LED在农业和生物中的应用有望成为新发展领域
  • LED光照降低植物培育成本
  • 给LED产业带来超千亿元发展空间

市场数据:

  • LED每平方米只需要0.27千瓦光源
  • 使耗电量下降约一半
  • 一次性总市场规模将达到2000亿元


    光,植物生长必不可少的能量来源,南京农业大学近日研发成功了阳光的替代品――LED(半导体发光二极管)植物生长灯,这种灯可以为不同植物、不同植物的不同生长期量身定制光照。

    南农大教授徐志刚博士介绍,他们承担了国家“863”高技术研究计划中的“半导体照明光源在植物中的应用研究”课题,目前已经结题,掌握了LED在植物工厂化育苗中的应用原理和关键技术。也就是说,有了产业化的基础,LED在农业和生物中的应用将有望成为南京LED产业发展的新领域。

                               萝卜青菜各有所爱的光线

    “提高农作物产量的办法有多种,一种是生物技术,比如袁隆平院士培育的杂交水稻;一种是化学方法,比如化肥、农药和激素等等。我们正在探索的是一种物理方式,试图通过光的调控来促进植物的生长,逐步减轻现代农业对化学技术的过度依赖。”徐志刚说。

    光有神奇的力量,对植物的光合作用、生长发育、形态建成和物质代谢等都有调控作用,而目前在温室、大棚种植中,弥补太阳光缺失所用的光源一般是荧光灯、高压钠灯和白炽灯等,这些光源的光谱能量分布是依据人眼对光的需求设计的,而植物生长所需要的光谱与人眼的需求是不一样的。根据南农大的专项课题研究,LED波长类型丰富,可调控的余地较大,适合用于植物的照明灯。

    比如萝卜、青菜在培育过程中所需要的光照控制就是不尽相同的,可以根据其各自喜好配置不同的LED灯;在芽苗菜的培育过程中,叶片大小、叶绿素或胡萝卜素以及维生素的含量,都可以通过光照调节来实现。

                                LED光照降低植物培育成本


    工厂化育苗已经是现代农业的重要支撑,也是南农大研发的LED植物灯最先应用的领域。在育苗车间里,各种花木、蔬菜的幼苗整齐排布在架子上,而每层架子的上端都安装着LED灯,这些幼苗相当部分是用于出口的。

    “传统光源每平方米需要配备0.5千瓦的光源,而LED只需要0.27千瓦,这样就可以使耗电量下降约一半。”徐志刚说。省电是一方面,这种新型LED光源的应用,更加能还原植物生长的本来面貌,现在大棚种植的黄瓜、西红柿等口味不好,就有光照不规范的原因。

    据了解,这种LED灯的研究方向还有很多延伸的空间,不仅可以实现集约化的植物生产,减少植物激素或其他化学品的使用,也可以用于农业害虫的物理防治,采用特定波长的LED光源灭杀害虫;还可以用于动物的养殖,采用特定波长的LED实施光照促进动物生产,减少病害发生,减少饲料添加剂及激素的使用等等。

                            给LED产业带来超千亿元发展空间

    仅植物工厂化育苗产业一项就为LED光源提供了巨大的消费市场,据南农大课题组的测算,幼苗仅出口一项就达到近百亿株之巨量,国内年消费量则更大,如果在植物工厂化育苗中采用LED替代传统电光源,其一次性总市场规模将达到2000亿元。

    科研项目已经结题,下一步就是真正的产业实战。按照南农大的计划,紧要的工作就是用植物育苗专用LED光源装备1―2个工厂化育苗企业,用于推广性示范,然后使LED植物灯形成产业化。

    “我们的研发成果有一系列的参数,在LED产业化的过程中,只要根据不同的应用方向改变参数就可以。”徐志刚说。

     日前举行的一场小型论坛上,各方热切关注。

                          发展“LED”,南京怎么做?

    南京LED(半导体发光二极管)产业发展论坛日前在南京国际博览中心举行。来自国内外的LED产业专家和南京的政府部门、本土企业代表进行了热情而直接了当的对话。这一新兴产业的发展思路在各方的观点激荡中愈见清晰。

    “南京LED产业到2012年实现销售计划超过150亿元,分为液晶背光源、照明、器件、显示屏|显示器件四大产品群,其中LED照明销售计划20亿元。”这段话在显示屏上打出来的时候,博览中心209会议室里“温度”骤然升高。

     坐在第二排的南京汉德森的代表站起来表示,今年可以算是LED产业发展的元年,预计市场会有爆发式的发展,仅是LED照明中的路灯这一市场就容量巨大,南京企业在照明方面的产值应该远不止20亿元。

    这边话音未落,那边中电熊猫的代表接过话来,表示赞同,中电熊猫的照明业务整合了原先华电和三乐旗下的照明,有一系列在LED领域发展的规划。

    飞利浦公司亚太区的负责人则认为,技术领先固然重要,实际应用的创新也能赢得市场,飞利浦的LED灯在国外很畅销,核心部件也是采购的国际领先公司的产品,但是他们实际应用上取得了很多专利,给消费者提供了最实用的产品。

    与企业的热情相比,来自清华大学的教授陈皓明显得冷静。他说,长三角科研产业优势突出,但是作为一个新兴产业,全国多个城市在着力推进LED产业,LED的技术更新太快,南京的规划要有前瞻性,投入也要更果断,抢占先机,吸取国内光伏等产业出现的由于一哄而上而产生的产能过剩的教训。



 

 

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