LED光源在设施园艺中的设计与应用探讨
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摘要 在植物生长过程中,很容易受光照的影响,而在现实生活中,不良天气会影响光照,如雾霾、阴天等,大大降低了植物的生長速度。为此,在如今的园艺种植中要采取一定的措施,以保证光照正常,其中,LED光源设计至关重要。本文论述了LED光源在设施园艺即植物工厂、连栋温室、塑料大棚、日光温室中的设计,并提出了应用对策,以期为设施园艺种植提供参考。
关键词 设施园艺;LED光源;设计;应用对策
中图分类号 S62 文献标识码 A
文章编号 1007-5739(2020)08-0178-01 开放科学(资源服务)标识码(OSID)
在我国的农业发展中,设施园艺主要有日光温室、塑料大棚、连栋温室、植物工厂。其中,前3种很容易受到环境变化的影响,后一种可控性更强,有面对恶劣天气的优势,尤其是光源方面。
1 植物工厂LED光源设计与应用
1.1 LED光源设计策略
在园艺发展过程中,植物工厂是比较高端的趋势。在该种模式中,借助多种科技手段,为植物生长创造最好的条件,进而保证作物可以实现高效、连续生长,其很少受到外界的影响,属于技术型产业。而对于该类产业来说,光源的合理配置是十分必要的,照明系统的设计必不可少。关于这一点,LED是比较受欢迎的光源。同样的,在实际应用中,要遵循一定的规则。首先,选择恰当的材质,降低成本,提高资源利用率,即利用高效光谱;其次,调整适当的发光角度,选择合适的使用功率[1];再次,利用发光面性状,提高光能截获率,改善光照效益;最后,改善散热装置,减少设备损害,比如自然冷却、液体冷却等。
1.2 LED光源应用策略
一是结合多种实施方案,合理划分LED光源阈值,提高产品针对性。二是光源能量分布要高效,一般而言,可以利用2种方案,即红蓝复合光质和红蓝连续光质,通过合理调整这一方面的情况,可以提高光源利用率。三是在设计发光面时,要尽量减少光衰,保证光是均匀分布的。四是提高光可控性,从硬件角度出发,可以使用白光或者红蓝光电路,增加智能调控范围[2];从光配方角度而言,对于不同的时期要进行相应的调整。
2 连栋温室补光 LED 光源设计与应用
2.1 LED光源设计策略
关于连栋温室,其栽培面积大,对于光的需要主要依靠太阳,在实际使用过程中,要先充分利用太阳能,再利用人工光照。为此,要加大LED光源研发力度,提高作物抵御恶劣天气的能力,如雾霾、阴天等。具体而言,可以遵循以下设计原则,一是追求发光面设计,增大功率、照射面积间的比值。一般而言,光源功率比较大,减少散射光的重叠。二是追求照射均匀,不同光质要分布合理,尽力缩减误差。三是光源体积要合理,尽量减少遮光面积,充分利用太阳能资源。四是光源要足够智能,可以随着环境的变化,合理调节自身状态,提高光利用率[3]。
2.2 LED光源应用策略
在连栋温室中安装光源时,可以遵循3类标准,一是冠层悬挂补光;二是温室顶部悬挂补光;三是落地式垂直补光。而在实际使用中,要做到:首先,落实贴近原则,在安装时,要合理调节设备位置,靠近最佳位置,减少光衰;其次,遵循照射面积原则,选择恰当的照射面积,特别是冠层照射面积;再次,遵守垂直叶片原则,一般而言,作物为果菜,要提高叶片群照射率;最后,实现动态原则,随着环境的变化进行调整[4]。
3 塑料大棚、日光温室补光LED光源设计与应用
3.1 LED光源设计策略
日光温室具有三面墙、一面坡,遵循自南向北规律,具有些许蓄热保温能力以及承载力,而塑料大棚结构比较简单,整体为半圆形,没有墙体,蓄热保温能力差、承载力小。在设计这2种建筑光源时,要结合具体情况,进行适当地调整。在设计光源时,要遵循以下几点要求:一是功率要恰当;二是光源为长方形,而且呈现规则性照射;三是照射面积大,照射均匀;四是悬挂方式合适;五是成本低。
3.2 LED光源应用策略
对于塑料大棚、日光温室而言,在应用LED光源时,要利用光温协同调控规律,降低补光负效应,提高光利用率。首先,要具备良好的温度基础,只有光温协调,才能发挥更好的作用。一旦温度过低,而光照太强,会抑制作物生长,例如,在北方冬季温度较低,很容易出现低温危害,对此,在补光时要选择温度较高的时间进行,一般而言,日落后时段是比较合适的;而对于南方而言,由于温度适宜,是可以进行全天补光的。其次,要注意设备保养。设备受多种因素的影响,比如湿度、季节性等,不使用时要将设备及时拆掉,以防长时间暴露,加速老化。此外,还要注意维护保养,尽力提高使用年限。
4 参考文献
[1] 刘文科,刘义飞.设施园艺LED光源设计与应用策略探讨[J].中国照明电器,2017(11):24-27.
[2] 尤杰,耿博,郑梦影,等.设施园艺生产中LED灯与高压钠灯的应用差异性分析[J].农业工程技术,2018(7):17-21.
[3] 杨景发,刘京龙,牛慧丹,等.设施园艺专用LED组合光源的设计[J].中国照明电器,2014(11):23-27.
[4] 顾少敏,张龙.光调控在设施园艺的生产应用[J].现代园艺,2013(18):154.
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