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LEDの光と植物栽培(horticultural LED growing lights)

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發表於 2014-1-15 21:23:57 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
光と植物栽培

三つのセクションにおける太陽放射の電磁放射は、植物の成長を決定的な影響を有し、可視光( 380 〜 780 nm)の他に、紫外線(UV 、 100 〜 380ナノメートル)および赤外線( 780 〜105 nm)が存在する。これは、主に3つのクロロフィルaによって引き起こされる植物の光学系に起因あり、b光合成、カロテノイド吸収波長450nmの光エネルギーの高屈折誘導性形態形成(図1)赤と青の光を吸収し、フィトクロム660730 nmの波長制御反応の吸収は、多くの形態で起こる。

植物は唯一の生活の質に太陽光エネルギーを変換することができる、植物の光合成は、地球上のすべての生命の基礎である。光合成は、 400 〜 700nmの(可視)光の波長範囲を必要とするが、必要な付加を提供することに加えて、植物の光合成における光効果は、また、加えて、光周期を調節する光質(赤、青の割合を含む草型の赤色および遠赤色光の割合など)も決定的な影響である。

太陽光発電技術の進歩ではなく、光の量によって、価格の低下は、より簡単に結果を達成しており、日の出の勢いで作物栽培の世界的な高輝度LEDアプリケーションを引き起こす。これまで、 LEDは、例えば、藻類培養バイオリアクター( Leeおよびパルソン、 1994) 、クロロフィル生合成の研究( Tripathy 、ブラウン、1995) 、光パターンの光生理学の多くの地域で栽培された植物または植物の研究に使用されているオカレンス( Hoeneckeら、1992 )、および光合成( Tennessenら、1994 ; .. Tennessenら、 1995)および他の研究に関する。

作物または作物の花の多くの種類の栽培に成功であることが示されているアプリケーションを含む、 LED:レタス(ブラら、1991 ; Hoeneckeら、 1992;柳ら、1996 ; Okamotoらは、 。 1997 ) 、胡椒(ブラウンとSchuerger 、 1995 ; 。 Schuergerら、 1997 ) 、キュウリ( Schuergerとブラウン、 1994 ) 、小麦( Tripathyとブラウン、 1995 ; Goinsら、 1997 ) 、ほうれん草(柳と岡本。 1994 ) 、シンビジウム(田中ら、 1998 ) 、イチゴ( Nhutら、 2000 ) 、ジャガイモ(岩波ら、 1992 ; ...宮下ら、 1995;ラオや牙、 2001 ;ジャオと牙、2002) 、ファレノプシス(ラオと牙、 2002) 、スパティフィルム( Nhutら、2001)、藻類( Leeおよびパルソン、 1994;ハンスら、1996 ) ..ここで、藻類の培養にのみ赤色LED(ハンスら、1996)を確認することができるが、他の赤色に加えて、植物、青( Hoeneckeら、1992 )および遠赤色(宮下ら、1995 )も、光量増殖および形態形成の大きさに影響を与える。増殖シンビジウムPLBS ( PLB)とカルス(カルス)、最大使用可能容量(ALで田中、1998 )の異なる時期の青、赤のさまざまな組み合わせについては、 。

異なる赤色、青色及び遠赤色光スペクトルは、組み合わせに影響を及ぼし、ある種の植物病原性細菌( Schuerger 、ブラウン、 1994、 1997)の発生を制御することができる。

組織培養は、高速であり、屋内植物の苗法に咲くが、一般的に人工光として蛍光灯を使用していました。しかし、ランプの寿命、発光効率に基づいており、高い照明や冷却コストのための電力消費量を十分な大きさで加熱する。産業の生産コストに必要な人工光の量を低減するR &D 、高効率低発熱。ラオおよびファング(2001)光ビルドの量を調節するLEDが赤と青の高輝度を用いて、光質、光周波数(周波数)とジョブ(デューティ比)を、組織培養苗よりも、必要に応じて、人工光(図2)専用連続高周波フリッカーちらつき光や光を提供する。植物の成長率には影響しませんが、作業はさらにスペースを節約するよりも提供するように調整可能である。この装置は、光植物生理学研究者の研究ツールとして使用することができる。

( DC電源LEDなぜなら、その光の量、調整可能な周波数とデューティ比特性、したがって、連続光(連続光)または断続的な光(断続光)の、リーとパルソン( 1994 )の変化を生み出すことが、ハンスなどの両方ら1996 ) 、藻類の成長と生産を促進するためのLEDによって生成された断続的な光の使用上のラディスラフ( 1996 ) ;岩波ら( 1992 )光質の量を変更してから、ジャガイモのグループの制御を議論するLEDライト赤または遠赤色光を使用することによって補完CCFの茎の長さと成長条件、柳ら( 1996 )は、光のパターンとレタスの成長を探索するために赤と青のLEDを使用するには、光の質と量の( Photomorpogenesis )効果を発生する。 Nhutら( 2000 )人工光で栽培イチゴ苗木としてLEDの使用は家畜の彼らの生存期を改善するだけでなく、より多くの人工光スパティフィルムの苗木生産( Nhutら、 2001 ) 、としてLEDを使用することができますことを発見蛍光光源からの方が効率的である。 Johnsonら( 1996 )のスペクトル範囲は、スペクトルの赤外領域にまで及ぶ延長、赤外光LEDが追加されましたが、状態応答の成長オートムギの苗の元のソースを変更することが見出された光の最初に定義された重力(軽質)ことを見出した(重力の重力屈性応答と) 。

赤色点滅高周波を用いジャオとファング( 2001B 、 2003B )は、青色光源としてLED ( 2001A 、 2003A ) 、成長速度は、電力コストのジャガイモ小植物を停止増加させることなく増加させることができることを見出した。確認されたLEDは胡蝶蘭の苗木を育成するために使用することができるよりもラオら( 2003 ) 、葉の長さに加えて、蛍光の検出および耕作胡蝶蘭の苗の赤、青のLED栽培のちらつきを使用しては何を適用することも、有意差は認められなかった光パターンと人工光の基礎研究が行われます。

白、赤の有無にかかわらず、光とは対照的に、ブルーレイは、トルコギキョウ​​種子栽培を適用する大幅地上の成長率を高め、地下部繁殖期( Shidaharaと太田、 2003 )を短縮することができます。

RAOと牙( 2002 )が点滅して使用していない赤、光源( 2001A 、 2003A ) 、 (総赤、青、合計60%の40%を占め、 5.67 mol/m2 )光定数の合計累積量を探索し、光として青色LED交互のサイクル定数(16/ 10時間明期/暗期) 、赤、青に同時に(それぞれの単位光量、各16時間)と、赤、青(光の量を2台、各八時間) 、ジャガイモの苗木の成長に。 、光の高い量よりも長い時間点灯ほど、光の総累積量が同じで短い露光時間を光の量が少ないと、 、結果は、最も高い成長率を持っていた人は、赤、青を提供しつつあることを示した赤色光の時間よりも短い時間BLUするとき(例えば、 8時間) (例えば、 16時間) 、最良の機会は赤と青(ジャオと牙、 2003C )を提供しながら、最初に点灯することです。

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Remarks:
光合成有効放射量(PAR, Photosynthetic Active Radiation)を用いて説明することにしました。PARについては3つの単位があります。

ひとつは単位面積が単位時間に400~700 nmの波長帯で放射する太陽光エネルギーで 、単位はPAR J/(s·m^2) または  PAR W/m^2を用います。1972 年にMcCree が光子量を表す方法を報告しました。これは光度計の測量値Lux や Lumenに比べて光合成作用の測量により適しています。

次は光量子を計算するのに用いる定義で、1 molの光子(6.022*10^23)が持つエネルギーを1アインシュタイン(Einstein)と呼びます。アインシュタインが光電効果の発見者であることから、これを記念してE(Einsten)という単位になりました。光源のうち400~700 nm の波長域にある光子を光量子束密度 PAR PPF(Photosynthetic Photon Flux)と呼び、単位は μmol/s または μE/sを用います。

3つめは単位面積が受ける400~700 nmの波長域だけにある光量子束密度を指す「光合成光量子束密度 PAR PPFD (Photosynthetic Photon FluxDensity)」で、単位は μmol/(m^2*s) oder μE/(m^2*s)を用います。

光合成有効放射量(PAR)は光合成作用器官による光子の吸収を考慮しないため、図4に示されるような曲線にはなりません。光合成有効放射量は光子ひとつひとつを全て同様にみなして計算しますが、異なる光子(すなわち異なる波長)における植物の吸収エネルギーは、実は異なるのです。ここで光合成作用を算出しようと思い立ったのには、光度計の測量と同じように、こうした背景があります。



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