浅论植物照明里的紫外光,探UV LED应用前景

随着现代农业、新型农业的理念灌注和呼声日高,随着城市化发展越来激烈,耕地面积日渐变得稀缺,环境也因经济形态的长期化而日渐变得恶劣,因之食品安全问题也日益突出。随着“农业科技发展“十二五”规划(2011-2015年)”指出“是全面建设小康社会的关键时期,是在工业化、城镇化深入发展中同步推进农业现代化的攻坚阶段,确保国家粮食安全、农民增收和农业可持续发展的任务更加艰巨,必须加快推进农业科技创新,增强农业科技支撑能力。”植物工厂的理念也乘着政策新风中得到蓬勃发展进入实质应用阶段。

2016年我国超越照明技术应用取得阶段性进展。神舟十一号载人飞船在太空中进行了种植生菜的科学试验,LED植物光照成为神舟飞天的一大亮点。2016年,半导体照明应用市场需求可谓东边日出西边雨,LED照明等传统的替代市场正加速渗透,植物光照等新兴细分市场成为市场热点。同时,“十三五”半导体照明产业规划将在2017年初发布,《规划》的出台将对产业下一步发展重点、发展方式等明确方向。

国家“十三五”规划的到来,更将“LED节能光源、立体无土栽培、光温耦合节能环境控制、营养液调控、基于网络的智能管理、人工光植物工厂、自然光植物工厂集成示范等”七大重点发展领域,以缓解日益突出的食品危机,进而促进了与之相关的各类学科研究。作为七大重点发展领域中的“LED节能光源”,我们的UV LED在植物工厂领域可谓举足轻重、前景辽阔。

露地农业的生产效率与光照条件的好坏直接关系,那么,光照的饱和获取就得取决于天气影响的严重程度了,同样地,植物生长的快慢与天气影响光照关系直接。植物工厂理念的里有众多优势:生产效率高、可控性好、应用前景广阔。植物工厂里人为利用电光源为植物延长、补充太阳光照的不足,提供所需的光照,通过与无土栽培、特殊营养液、通风、恒温恒湿等技术手段和技术设备的应用,无疑是一种高效、无害、高科技农业模式。

太阳光中不同光谱对植物光合作用贡献大小不一,仅400~700nm范围的光为植物光合作有效辐射,与植物的碳水化合物合成光反应过程。根据可见光与不可见光区分,不可见光里就含了波长小于380nm的波段,此一波段称为“紫外光”(简称UV),对植物作有效辐射,UV和远红外光对植物生长发育具有调控功能,对农业生产具有重要的应用价值。

以植物工厂泮密闭式玻璃温室或日光温室结构,以太阳光为主要光源,故室内的UV辐射分布与玻璃、遮阳网、大棚膜的材质透光性密切相关,以上材料对自然光的吸收、过滤、遮挡、老化等因素影响,紫外光(UV)对于这些覆盖材料的透过率仅在15.9~21.1%,大大降低了太阳光的利用质量,也大大折损了紫外光(UV)的辐射量。传统农业工厂里的植物UV辐射还受到传统补光灯具所含的UV辐射成分、光照分布极度不均匀的原因,又为达到精确应用紫外光(UV)对植物生长施加影响。

目前,传统农业种植或人工栽培以荧光灯、汞灯、高压钠灯等灯具仅是与LED所发出的红蓝光组合光源为主要光谱,很明显缺乏紫外光谱的组成成分。因设施内紫外光缺失,导致植物严重的生长和品质问题,补光的优化高效光谱的组成技术需求十分迫切,LED作为节能、可控、可调、高效的新型应用光源在核心技术层面不断取得突破和应用技术不断延伸。植物工厂对紫外光的利用和调节对保证优质高产非常重要,应用人工控制紫外光(UV)光源补充UV辐射技术,能减少化学方法导致植物徒长和改善植物品质,是生产绿色有机食品的重要保证。可是,迄今关于中长波紫外光补光对于蔬菜类的营养品质,尤其是抗氧化物的调控机制研究甚少!缺乏对紫外光有效管理的技术和装备。

UV人工光调控在实现设施园艺优质高产方面有很好的应用价值,但在应用时应对作物的种类、应用目标作为选择应用剂量、照射时机以保证应用安全,在作物种类选择上,蔬菜、药用植物、花卉和果树都可应用。应用目标主要是控制植物的徒长和提高作物的品质,如提高蔬菜中抗氧化物的含量、增加药用作物中次生代谢物质的累积、加快花卉叶片和花瓣中显色物质的合成累积等。为了控制好紫外光(UV)效果,UV辐射量必须控制好,如采用短期小剂量、间歇反复照射、采前短期照射等方法合理使用剂量。

因此,UV LED的出现并在农业照明领域得到大规模应用于各种植物的人工光照,其节能环保、冷光源、使用寿命长、体积小、光质纯、光效高、波长类型丰富、光谱能量易复合、调制便捷等突出的优势,必将助力新一轮植物工厂模式里,能更合理地利用光源、波长频段,达到不同的植物对光的不同需求,达到增产、环保、无公害的目的!(作者:广州市鸿利秉一光电科技有限公司大客户部经理 陈炳泉)

 



来源:中国半导体照明网

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