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led植物生长灯与高压钠灯的区别

发布日期:2020-11-26 17:04  文章来源:http://www.ledtopone.com/ 文章作者:容毅农业照明 浏览次数:
  led植物生长灯与高压钠灯的区别
 
  蔬菜是一日三餐必不可少的。随着对蔬菜需求的增加,温室种植越来越受欢迎。温室内光线不足也成为植物生长的严重伤害。一方面,由于覆盖材料的取向、结构和特性,温室的透光率降低;另一方面,温室作物缺乏光照是由气候变化造成的,如冬季和早春持续的雨天和频繁的雾霾天气。为了解决这些问题,减少生产损失,植物生长灯的出现。
led植物生长灯与高压钠灯的区别
 
  植物生长灯可以解决一系列问题。白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和新兴的LED植物生长灯已经或正在用于温室照明。在这些类型的光源中,高压钠灯光效高、寿命长、综合能效高,占据一定的市场地位。但光照连续性差、安全性低(含汞)、无近距离照射等问题也很突出。但LED价格昂贵,补光技术难以匹配,补光理论不完善,LED植物生长灯产品规格混乱,使用户对LED在植物补光中的应用产生质疑。那么LED植物生长灯和高压钠灯有什么区别呢?
 
  一、首先我们来看看高压钠灯和LED照明的区别。
 
  1.发光原理和外部结构的差异。
 
  高压钠灯由内向外由汞、钠、氙弧光管芯、玻璃外壳和吸气剂底座组成。由于镇流器的不同,分为感应式高压钠灯和电子式高压钠灯,不同功率的高压钠灯需要相应规格的镇流器。LED又称发光二极管,其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片。P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为P-N结。当电流从LED的阳极流向阴极时,半导体晶体会发出从紫色到红色不同颜色的光,光的强度与电流有关。根据发光强度和工作电流,可分为普通亮度(发光强度<<10mcd)、高亮度(发光强度10~100mcd)和超高亮度(发光强度>100mcd)。其结构主要分为四大块:配光系统结构、散热系统结构、驱动电路和机械/保护结构。
 
  2.照射范围和光谱范围的差异。
 
  高压钠灯的发光角度为360°,大部分必须经过反射镜反射才能到达指定区域。光谱能量分布大致为红橙光、黄绿光、蓝紫光(仅一小部分)。根据LED不同的配光设计,其有效发光角度大致可分为≤180°、180°~300°和≥300°三类。LED光源波长可调,可发出红外、红、橙、黄、绿、蓝等窄光波的单色光。,可以根据不同需求任意组合。
 
  3.适用条件和使用寿命的差异。
 
  高压钠灯是第三代照明光源,在常规交流电下应用范围广,发光效率高,穿透力强。最大使用寿命为24000h,最小使用寿命可以维持在12000hh,当钠灯点亮时,会伴随着热量的产生,所以钠灯是一种热源。在使用过程中,还有自熄的问题。LED作为第四代新型半导体光源,由DC驱动,使用寿命可达50000h以上,衰减小。LED作为冷光源,可以靠近植物照射。廖瑞辉对比了LED和高压钠灯,指出LED更安全,不含有害元素,更环保。
 
  二、其次,看高压钠灯和LED补光对农作物效果的差异。
 
  农业生产中的大量生产实践和科学研究证明,人工植物补光不仅可以增加作物产量,缩短种植周期,而且可以有效提高作物质量,是现代农业高效生产的重要保障手段。在育苗和温室作物管理过程中,利用高压钠灯和LED补光,可以促进作物的生长发育,改变作物的产量、形态和生理指标。
 
  1.产量和质量的差异。
 
  农作物的高产优质是种植和栽培的最终目的。LED照明可以提高辣椒、番茄和茄子幼苗的品质,照明10小时后番茄单果质量和单株产量显著提高。LED补光的增产效果也体现在黄瓜种植上。LED能提高葡萄果实品质,其中果实发育最快,单粒品质较高,含糖量最高,果实经紫外光成熟时单粒品质最高。同样,70W高压钠灯明显提高草莓产量17.9%。高压钠灯和LED补光对植物形态有显著影响。LED侧光处理也改善了黄瓜的视觉果实品质。在钠灯的基础上加入LED,黄瓜的颜色比钠灯更鲜艳。
 
  2.形态指标的差异。
 
  植物形态指标是植物生长过程中的一个重要指标,尤其是在种苗生产中,它决定了植物移植后能否健康生长。一般来说,用LED生长的针叶树幼苗比用高压钠灯生长的针叶树幼苗生长更好。光照周期为12h,光密度为50μmol/(m2·s),LED红光(630~660nm)、橙光(590~610nm)、蓝光(450~460nm)和绿光(520~540nm)分别高于自然光[120μmol/(m2·s]龚婷等人还发现,使用自制LED补光后,辣椒、番茄和茄子幼苗的株高、茎粗和叶面积显著增加,且温室番茄品种‘马克西福特’前期采用612μmol/(m2·s)高压钠灯、自然光和三种不同比例的红蓝光进行补光。发现番茄在95%红光+5%蓝光LED下的叶面积和叶数均高于高压钠灯下。LED植物生长灯补光对嫁接西瓜苗株高、茎粗和叶面积的影响优于高压钠灯。这些结果表明,在适当的光谱比例下,植物叶片的生长状况高于高压钠灯。而在LED下,玫瑰的茎伸长和叶面积较低,几种植物处理间的干重和鲜重差异不显著,这与LED处理和高压钠灯处理下生长的辣椒、番茄、老鹳草、矮牵牛和金鱼草幼苗干物质质量相近的研究一致。200μmol/(m2·s)高压钠灯下番茄幼苗的高度、叶片数、鲜重和干重均高于相同光密度下的幼苗。而且用LED和高压钠灯照射的番茄植株鲜重比单用高压钠灯照射的低,高压钠灯照射下的叶片透光率和叶片反射率更高,也使光更好的进入树冠。经过一系列对比发现,不同的实验结果与实验方法的设计不同,LED植物生长的光比、温度和光密度之间存在显著的关系。
 
  3.生理差异性。
 
  叶绿素的含量直接影响叶片光合物的积累。研究表明,发光二极管生长下的针叶树苗交换规律和叶绿素含量高于高压钠灯。高压钠灯处理、LED补光9~13天处理的砧木叶叶绿素含量值明显高于自然光。LED植物生长灯补光有利于白菜光合色素的积累。在Ptushenko的8个生长试验中,在LED补光下生长的5个植物中的平均光合色素含量(每个单位的叶面积)比高压钠灯高。200μmol/(m2·s)红蓝LED植物生长灯组合的番茄苗叶绿素A、叶绿素B含量大于同一光密度下的高压钠灯。类胡萝卜素是叶绿体进行光合作用的辅助色素,其功能是消耗光系统ii(PSii)的能量,保护叶绿素不受强光破坏。Dlugosz研究表明,用高压钠灯补充光会增加生菜中类胡萝卜素和硝酸盐的浓度。在发光二极管补光下,辣椒、番茄和茄苗叶中的可溶糖、胡萝卜素和氮含量有所不同,蒸发速度也有所提高。Jason在植物同时生长,用高压钠灯和LED(RB、RW)照明测试时,用高压钠灯补充光线时,观察到西红柿和桔梗的水分利用效率高于LED处理,蒸发速度低于LED处理,纯CO2交换速度和最终生物量没有差异此外,LED(R:FR=3.09)500μmol/(m2·s)显着影响小豆的开花时间和开花速度。LED和高压钠灯的补光可以提高光合色素的含量,LED在光合色素的积累上比高压钠灯高,蒸发速度也比钠灯高,LED中的特殊光谱配比也会影响植物的开花效果。另外,单凭叶绿素含量指标,不能正向指示光对植物光合能力的影响效果。因为植物遇到低光密度环境时,会自动适应弱光逆境,丰富叶绿素以获得更多光能。
 
  三、最后,让我们来看看高压钠灯和LED生产成本的区别。
 
  与传统光源相比,高压钠灯和发光二极管具有明显的优势。用高压钠灯补光和红蓝LED植物生长灯,对植物冠层实施顶部补光,两者可以达到同样的产量,LED只需耗费75%的能量。据报道,在达到同样能源效率的条件下,LED初期的投资成本是高压钠灯装置的5~10倍,初期的高成本使用5年的LED每摩尔光量子成本是高压钠灯的2~3倍。对于花坛植物来说,150W高压钠灯和14WLED可以达到相同的效果,比14WLED更经济。在550m2区域内,单独使用高压钠灯每公斤黄瓜的成本为1.3美元,钠灯加单排LED植物生长灯的成本为1.45美元,钠灯加2排LED的成本为1.72美元,利润成本比例分别为2.31、2.07、1.74。在小屋内使用LED,需要架设的数量多,一次投入的成本大,对个人料理农家来说投资困难。LED节电产生的收费效果在有效寿命期间能否充分补充初期投资和后续财务成本,需要仔细计算测量。
 
  总结:绿色植物吸收最多的是波长为600~700nm的红橙光和波长为400~500nm的蓝紫光,波长为500~600nm的绿色光只能微量吸收。高压钠灯和LED可以满足植物的光照需求,NASA采用LED的最初研究目的是提高能源效率,降低经营和管理成本,提高经济作物质量。除此之外,LED能够广泛应用于高品质药用作物的生产制造,也有学者指出,LED技术在提升植物生长发育中具有很大的潜力。
 
  高压钠灯价格适中,可许多农民所接受,短期效果能力优于LED,其辅助补光技术已成熟,目前仍在大规模使用。但而,高压钠灯需要安装镇流器和相关电器来增加其使用成本。与高压钠灯相比,LED具有狭窄的可调性,安全可靠性高。LED在植物生理试验应用中具有灵活性。但是,在实际生产中,成本高,光衰大,寿命远远达不到理论值,在作物产量上,LED与高压钠灯相比没有明显的优势。在具体使用中,应根据种植需求、应用目标、投资能力和成本控制等实际情况,合理选择。
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