Hướng dẫn sử dụng đèn LED phát triển trong nhà

PAR (Bức xạ hoạt động quang hợp) đề cập đến bức xạ trong phạm vi bước sóng cụ thể 400–700 nanomet mà thực vật sử dụng để quang hợp. Phạm vi bước sóng của ánh sáng mà thực vật nhạy cảm khác với phạm vi mà mắt người cảm nhận được và đơn vị mô tả cường độ ánh sáng cũng khác nhau. Mắt người nhạy cảm hơn với ánh sáng xanh-vàng, với cường độ ánh sáng được đo bằng lumen (lm) và lux (lx). Ngược lại, thực vật phản ứng nhanh hơn với ánh sáng đỏ và xanh lam và cường độ ánh sáng của chúng được định lượng bằng micro-mol trên giây (μmol/s) và micro-mol trên mét vuông mỗi giây (μmol/m²/s).

Thực vật chủ yếu dựa vào ánh sáng trong phổ bước sóng 400–700nm để quang hợp, đó chính xác là những gì chúng ta thường gọi là Bức xạ hoạt động quang hợp (PAR). PAR được thể hiện bằng hai đơn vị:

Bức xạ quang hợp(W/m2), được sử dụng chủ yếu trong các nghiên cứu về quang hợp dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên.

Mật độ thông lượng photon quang hợp (PPFD)(μmol/m2/s), chủ yếu được áp dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của cả nguồn sáng nhân tạo và ánh sáng mặt trời tự nhiên đến quá trình quang hợp của thực vật.

PPFD biểu thị số lượng photon (trong phạm vi PAR) nhận được mỗi giây trên một bề mặt được chiếu sáng cụ thể, cụ thể là Mật độ thông lượng Photon quang hợp, với đơn vị μmol/m2/s. Đây là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả chiếu sáng thực tế của hệ thống chiếu sáng thực vật vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp và sự phát triển của thực vật. Như được minh họa trong hình, số lượng photon nhận được mỗi giây trên bề mặt 1-mét vuông là 33 μmol/m²/s.

QQ20260126-180405

PAR đo năng lượng bức xạ mà thực vật sử dụng để quang hợp. PPF định lượng tổng số photon hoạt động quang hợp phát ra từ nguồn sáng mỗi giây, tuy nhiên nó không trực tiếp cho biết liệu các photon này có chạm tới bề mặt thực vật hay không.

PPFD (Mật độ thông lượng photon quang hợp) có tầm quan trọng đặc biệt trong chiếu sáng thực vật, vì nó không chỉ đo lượng photon tổng thể phát ra của hệ thống chiếu sáng mà còn đánh giá tác động của các nguồn sáng khác nhau đến sự phát triển của thực vật. PPFD cao hơn có liên quan đến tốc độ quang hợp tăng lên và năng suất cây trồng tăng lên; PPFD được sử dụng để đánh giá cường độ ánh sáng thực tế tới cây trồng, đóng vai trò là chỉ số chính để tối ưu hóa môi trường phát triển của cây trồng.

Hình đính kèm thể hiện báo cáo thử nghiệm của đèn LED trồng cây có thể gập lại 1000W do Benwei LED sản xuất, với Thông lượng Photon quang hợp (PPF) là 2895,35 μmol/s.

QQ20260126-181310

280–315nm: Tác động tối thiểu đến các quá trình hình thái và sinh lý.

315–400nm (UV‑A): Sự hấp thụ chất diệp lục thấp ảnh hưởng đến hiệu ứng quang chu kỳ và ức chế sự kéo dài của thân.

400–520nm (Ánh sáng xanh): Tỷ lệ hấp thụ cao nhất của chất diệp lục với carotenoids có tác động đáng kể nhất đến quá trình quang hợpPMC.

520–610nm (Đèn xanh): Tỷ lệ hấp thụ sắc tố thấp.

610–720 nm (Đèn đỏ): Tỷ lệ hấp thụ chất diệp lục thấp nhưng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình quang hợp và hiệu ứng quang chu kỳ.

720–1000 nm (Đỏ xa đến hồng ngoại gần): Tỷ lệ hấp thụ cao, thúc đẩy sự kéo dài tế bào và ảnh hưởng đến sự ra hoa và nảy mầm của hạt.

>1000nm (Hồng ngoại): Chuyển hóa thành nhiệt năng.

Ngoài ánh sáng xanh lam và đỏ, các quang phổ khác như ánh sáng xanh lục, tím và tia cực tím cũng có tác dụng nhất định đối với sự phát triển của thực vật. Ánh sáng xanh giúp làm chậm quá trình lão hóa lá sớm; ánh sáng tím tăng cường màu sắc và mùi thơm; ánh sáng cực tím điều chỉnh quá trình tổng hợp các chất chuyển hóa thực vật. Tác dụng hiệp đồng của các quang phổ này mô phỏng môi trường ánh sáng tự nhiên và thúc đẩy sự phát triển của cây khỏe mạnh.

Ưu điểm của chiếu sáng toàn phổ nằm ở ánh sáng đỏ xa, cho phép đạt được hiệu ứng tăng ánh sáng kép (hiệu ứng Emerson). Phạm vi toàn phổ là 400–800 nm, không chỉ bao gồm vùng đỏ xa trên 660–800 nm mà còn bao gồm cả thành phần xanh lục ở 500–540 nm. Các thí nghiệm cho thấy thành phần màu xanh lá cây giúp tăng cường khả năng xuyên sáng và cải thiện hiệu suất lượng tử, từ đó đạt được quá trình quang hợp hiệu quả hơn. Dựa trên "hiệu ứng tăng ánh sáng kép", việc bổ sung ánh sáng đỏ 650 nm khi bước sóng vượt quá 685 nm có thể cải thiện đáng kể hiệu suất lượng tử, thậm chí vượt quá tổng hiệu ứng khi chỉ sử dụng hai bước sóng này. Hiện tượng trong đó hai bước sóng ánh sáng cùng nhau nâng cao hiệu quả quang hợp được gọi là hiệu ứng tăng ánh sáng kép hoặc hiệu ứng EmersonPMC.

Đèn trồng cây được thiết kế với tỷ lệ quang phổ hợp lý, bao phủ dải bước sóng 380–800 nm. Chúng cung cấp cho cây trồng tỷ lệ quang phổ lý tưởng cần thiết cho sự phát triển đồng thời bổ sung ánh sáng tự nhiên. Điều này làm cho cây khỏe mạnh và tươi tốt hơn, phù hợp với mọi giai đoạn sinh trưởng và có thể áp dụng cho cả phương pháp trồng thủy canh và trồng trên đất. Chúng rất lý tưởng cho các khu vườn trong nhà, cây trồng trong chậu, ươm cây giống, nhân giống, trang trại, nhà kính, v.v.

Chất diệp lục a và b có đỉnh hấp thụ lần lượt ở bước sóng 660 nm (ánh sáng đỏ) và 450 nm (ánh sáng xanh). Ánh sáng đỏ-xanh kết hợp bao phủ chính xác phạm vi quang phổ cốt lõi cho quá trình quang hợp, tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng lên hơn 20%. Ánh sáng đỏ kích hoạt Hệ thống ảnh II, trong khi ánh sáng xanh điều khiển Hệ thống ảnh I; tác dụng hiệp đồng của chúng thúc đẩy quá trình sản xuất ATP và NADPH trong các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng, cung cấp đủ năng lượng cho chu trình Calvin (phản ứng không phụ thuộc vào ánh sáng).

Ánh sáng xanh tăng cường độ nén của cây bằng cách ức chế sự kéo dài của thân, thúc đẩy lá dày lên và tăng độ bền cơ học; Ánh sáng đỏ kích thích sự kéo dài của thân và đẩy nhanh quá trình sinh sản. Sự kết hợp của cả hai đạt được sự cân bằng giữa cấu trúc cây trồng và năng suất. Ánh sáng xanh thúc đẩy sự tích tụ các chất chuyển hóa thứ cấp như vitamin và anthocyanin, trong khi ánh sáng đỏ làm tăng hàm lượng đường hòa tan. Ánh sáng kết hợp tối ưu hóa quá trình tổng hợp cả chất dinh dưỡng và hợp chất hương vịPMC.

Đối với các loại rau ăn lá ở giai đoạn cây con, cần có tỷ lệ ánh sáng xanh cao hơn (4:1–7:1) để thúc đẩy sự phát triển của thân và lá. Trong giai đoạn ra hoa và đậu quả, việc chuyển sang tỷ lệ ánh sáng đỏ cao hơn (9:1) có thể tăng năng suất.

So với các nguồn sáng toàn phổ, ánh sáng xanh đỏ kết hợp tập trung vào phạm vi bước sóng hiệu quả, giảm mức tiêu thụ năng lượng do quang phổ không hiệu quả, nhờ đó đạt được hiệu suất sinh khối cao hơn trên mỗi đơn vị năng lượng điện.

Hệ thống điều khiển thông minh có thể tích hợp các bước sóng cực tím để đạt được các chức năng tổng hợp như phát triển rễ, ức chế sự kéo dài của cây con và tăng cường màu sắc hoa. Ví dụ, các loài xương rồng có thể có hình dạng cây nhỏ gọn và màu sắc sống động thông qua công nghệ điều chỉnh độ sáng động.

Sau đây là tỷ lệ ánh sáng đỏ-xanh phổ biến cho các loại cây khác nhau, để tham khảo trong thiết kế hoặc mua sắm:

1. Thích hợp cho các loại rau lá hoặc cây cảnh lá rộng, chẳng hạn như rau diếp, rau bina và bắp cải.

QQ20260126-182021

2. Thích hợp cho các loại cây cần ánh sáng bổ sung trong toàn bộ chu kỳ sinh trưởng của chúng, chẳng hạn như các loài xương rồng.

QQ20260126-182609

3. Thích hợp cho các loại cây ra hoa và đậu quả như cà chua, cà tím và dưa chuột.

QQ20260126-182732

Ánh sáng tự nhiên thường không đáp ứng được yêu cầu cho cây trồng phát triển khỏe mạnh. Bằng cách sử dụng đèn LED trồng trọt, bạn có thể kiểm soát hiệu quả xu hướng tăng trưởng của cây trồng và tăng năng suất. Cho dù trồng rau, trái cây hoặc hoa trong nhà kính, hệ thống canh tác thẳng đứng hay các cơ sở trong nhà khác, đèn trồng trọt LED có thể mang lại sự chăm sóc tối ưu phù hợp với đặc điểm cụ thể của từng loại cây trồng. Đèn trồng trọt LED do Sena Optoelectronics sản xuất đã được chứng minh là có tác dụng thúc đẩy cây trồng phát triển đồng đều, từ đó nâng cao chất lượng và năng suất cây trồng.

Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng chiếu sáng bổ sung giúp cải thiện môi trường ánh sáng, dẫn đến cải thiện chiều dài thân cây, đường kính thân và kích thước lá. Sau khi bổ sung ánh sáng, cường độ ánh sáng thực tế có thể được điều chỉnh phù hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng tổng thể. Năng suất cây trồng có thể tăng khoảng 25% và hiệu quả sử dụng nước có thể tăng 3,1%.

Ngoài ra, khi sử dụng hệ thống chiếu sáng bổ sung LED trong nhà kính vào mùa đông, để tối đa hóa hiệu quả chiếu sáng bổ sung, nhiệt độ nhà kính phải được kiểm soát hợp lý, điều này có thể làm tăng mức tiêu thụ năng lượng sưởi ấm. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa toàn diện chiến lược chiếu sáng bổ sung bằng đèn LED và nâng cao hiệu quả sản xuất nhà kính cũng như lợi ích kinh tế. Các hình thức chiếu sáng bổ sung phổ biến như sau:a) Kết hợp ánh sáng xanh-đỏ: Ánh sáng đỏ (660nm) thúc đẩy quá trình tổng hợp diệp lục, ra hoa và đậu quả, trong khi ánh sáng xanh (450nm) tăng cường sự phát triển của thân và lá. Sự kết hợp của cả hai giúp cải thiện hiệu quả quang hợp.b) Đèn quang phổ đầy đủ: Mô phỏng ánh sáng tự nhiên, phù hợp với nhu cầu chiếu sáng bổ sung-lâu dài và ngăn chặn sự kéo dài quá mức của cây hoặc giảm sức đề kháng.c) Đèn xenon: Cường độ ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên, phù hợp với các cây{10}có giá trị cao nhưng tạo ra nhiệt đáng kể, tiêu thụ lượng năng lượng lớn và có chi phí cao.

Vào những ngày nhiều mây hoặc mưa, cần cung cấp ánh sáng bổ sung suốt cả ngày. Vào những ngày nắng, khi ánh sáng tự nhiên giảm bớt, có thể bật đèn sau 3 - 4 giờ chiều, đảm bảo tổng thời gian chiếu sáng hàng ngày được kiểm soát từ 10 - 12 giờ. Chiếu sáng bổ sung liên tục trong hơn 16 giờ có thể gây ra hiện tượng quang ức chế, đặc trưng bởi mép lá bị cháy hoặc vàng.

Nên thực hiện chiếu sáng bổ sung khi nhiệt độ môi trường lớn hơn hoặc bằng 15 độ. Nhiệt độ thấp ức chế quá trình quang hợp. Vào mùa đông hoặc khi không đủ ánh sáng tự nhiên, thời gian chiếu sáng bổ sung có thể kéo dài đến 14 giờ, nhưng cần điều chỉnh tùy theo loài thực vật.

Khi cường độ ánh sáng tự nhiên giảm xuống dưới 100 μmol/m2·s, cần kích hoạt ánh sáng bổ sung để duy trì Mật độ thông lượng photon quang hợp (PPFD) trong khoảng từ 200 đến 1000 μmol/m2·s. Nên sử dụng cảm biến ánh sáng để theo dõi tính đồng đều của ánh sáng trên lá, tránh chiếu xạ quá mức cục bộ hoặc không đủ ánh sáng. Nên sử dụng nguồn sáng có cường độ-cao kết hợp với rèm che nắng hoặc bộ điều chỉnh độ sáng để ngăn tia cực tím gây hại cho lá cây.

Đối với cây trồng ở ban công hoặc trong nhà (chẳng hạn như cây nhện hoặc cây diệp lục), nên sử dụng đèn LED bổ sung có công suất thấp-trong 8 đến 12 giờ mỗi ngày.

Trong nhà kính, hệ thống tự động có thể được tích hợp để tự động điều chỉnh độ cao của ánh sáng bổ sung theo chiều cao của cây, từ đó giảm tiêu thụ năng lượng. Bằng cách kết hợp thiết kế chiếu sáng khoa học với việc bảo trì chính xác, cây xanh có thể duy trì vẻ ngoài rực rỡ và đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng. Những cải tiến về hiệu quả chiếu sáng bổ sung cần được tối ưu hóa cùng với việc quản lý phân bón-nước và nhiệt độ.

Khi trồng nhiều loại cây trồng trong nhà không đủ ánh sáng tự nhiên, đèn LED trồng cây thường được sử dụng để thúc đẩy cây trồng tăng trưởng và thúc đẩy sự phát triển lành mạnh. Cho dù bạn đang trồng rau hay trái cây trong nhà, đèn LED trồng trọt có thể bổ sung ánh sáng tự nhiên, tối ưu hóa thành phần quang phổ và tăng cường độ ánh sáng mà không tạo ra nhiệt dư thừa.

Ngoài ra, đèn LED còn giúp tăng cường độ sáng một cách hiệu quả đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng. Việc chọn đèn trồng trọt phù hợp với việc trồng rau ăn lá giúp người trồng tăng năng suất trên một đơn vị diện tích đồng thời đáp ứng các đặc điểm độc đáo của cây trồng-chẳng hạn như cải thiện hương vị, nâng cao giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản. Các thiết bị chiếu sáng khác nhau có dải quang phổ và cường độ ánh sáng khác nhau, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của các loại rau ăn lá. Nhìn chung, đèn trồng cây kết hợp ánh sáng xanh và đỏ là phù hợp nhất.

Đối với hầu hết các loại rau ăn lá trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng (giai đoạn phát triển thân và lá), nên sử dụng tỷ lệ ánh sáng đỏ-đến-xanh là 4:1. Tỷ lệ này cân bằng giữa vai trò của ánh sáng đỏ trong việc thúc đẩy quá trình quang hợp và lợi thế của ánh sáng xanh trong việc điều chỉnh hình thái lá. Ví dụ: các loại rau lá xanh phổ biến như rau diếp và rau bina đạt được sự tích lũy carbohydrate hiệu quả và sự phát triển của lá-thân phối hợp theo tỷ lệ ánh sáng này.

Tỷ lệ ánh sáng xanh-đỏ khi trồng rau ăn lá trong nhà phải được điều chỉnh linh hoạt theo giai đoạn tăng trưởng:

Giai đoạn cây con

Pha ánh sáng xanh- chiếm ưu thế: Tỷ lệ ánh sáng đỏ{0}}đến{1}}xanh lam là3:1 đến 5:1là tối ưu. Việc tăng tỷ lệ ánh sáng xanh lên 30%–50% sẽ thúc đẩy sự phát triển của rễ và sự phân hóa lá, ngăn ngừa sự kéo dài thân quá mức và tăng cường đáng kể sức sống của cây con.

Giai đoạn tăng trưởng nhanh

Pha tăng cường ánh sáng đỏ{0}}: Điều chỉnh dần dần tỷ lệ ánh sáng đỏ-thành-xanh lam để4:1 đến 5:1. Tăng tỷ lệ ánh sáng đỏ (630–660 nm) sẽ tăng tốc độ quang hợp. Kết hợp với cường độ ánh sáng 200–300 μmol/m2/s, điều này có thể làm tăng tốc độ tăng trưởng hàng ngày lên hơn 30%.

Giai đoạn trước{0}}thu hoạch

Xa-Bổ sung đèn đỏ: Trong khi duy trì tỷ lệ quang phổ lõi 4:1, có thể thêm một lượng nhỏ ánh sáng đỏ xa (720–740 nm). Điều này thúc đẩy sự phát triển của lá và kéo dài tế bào, tăng trọng lượng tươi và khả năng tiếp thị của các loại rau ăn lá.

Nhiều-giống thu hoạch(ví dụ rau hẹ, rau muống): Duy trì tỷ lệ ổn định 4:1 để tránh cạn kiệt chất dinh dưỡng.

Các loại diệp lục-cao(ví dụ: cải xoăn): Tăng tỷ lệ ánh sáng xanh lên 25%–30% để tăng cường tổng hợp sắc tố.

Ghi chú: Trong các ứng dụng thực tế, nên chọn đèn trồng trọt LED có thể điều chỉnh quang phổ. Tinh chỉnh-điều chỉnh cài đặt ánh sáng dựa trên các giống cây trồng và môi trường canh tác cụ thể, sử dụng các chỉ số hình thái như độ dày của lá và độ cứng của thân làm tiêu chí tham khảo.

Các loại rau khác nhau có yêu cầu về quang phổ riêng biệt trong chu kỳ sinh trưởng của chúng, giống như sở thích ăn uống của con người. Ví dụ, các loại rau lá đòi hỏi tỷ lệ ánh sáng xanh tương đối cao trong suốt chu kỳ sinh trưởng của chúng. Ánh sáng xanh kích thích sự phát triển của lá, khiến tán lá tươi tốt hơn, xanh hơn-ví dụ: đủ ánh sáng xanh giúp rau diếp và rau bina phát triển lá rộng hơn, mềm hơn. Đối với các loại rau ăn quả như ớt và cà chua, ánh sáng đỏ đóng một vai trò quan trọng trong giai đoạn ra hoa và đậu quả: nó kích thích sự phân hóa nụ hoa, thúc đẩy đậu trái và tạo ra quả to hơn, căng mọng hơn. Khi mua đèn trồng trọt, hãy luôn kiểm tra các thông số quang phổ của sản phẩm và chọn những mẫu cho phép điều chỉnh linh hoạt tỷ lệ quang phổ để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng cụ thể của rau của bạn.

Cường độ ánh sáng, đo bằngPPFD (Mật độ thông lượng photon quang hợp)với đơn vị μmol/m2・s, là chỉ số chính về hiệu suất ánh sáng trồng trọt. Các loại rau lá cần nhiều ánh sáng, nhưng cường độ ánh sáng quá mức hoặc tiếp xúc kéo dài có thể ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của chúng.

Nói chung, thời lượng ánh sáng hàng ngày nên được kiểm soát ở mức xấp xỉ10–12 giờ. Cây con rất yếu và chỉ cần cường độ ánh sáng khoảng80–150 mol/m2・sđể đảm bảo chăm sóc nhẹ nhàng và tăng trưởng mạnh mẽ. Khi rau bước vào giai đoạn tăng trưởng nhanh, nhu cầu về cường độ ánh sáng của chúng tăng lên-khoảng200–400 mol/m2・slà cần thiết để đáp ứng nhu cầu quang hợp và cung cấp đủ năng lượng cho sự tăng trưởng mạnh mẽ. Trong giai đoạn ra hoa và đậu quả, một số loại rau thậm chí có thể yêu cầu cường độ ánh sáng vượt quá500 mol/m2・sđể thúc đẩy sự phát triển của quả.

Vì vậy, việc lựa chọn đèn LED trồng trọt có công dụng vô cùng quan trọng.phạm vi cường độ ánh sáng có thể điều chỉnhphù hợp với yêu cầu của các giai đoạn phát triển rau khác nhau.

Trong khi đèn trồng trọt cung cấp ánh sáng cho cây thì việc cung cấp chất dinh dưỡng và nước cũng quan trọng không kém. Khi trồng xà lách cần cung cấp lượng dung dịch dinh dưỡng và nước thích hợp để cây sinh trưởng và phát triển. Việc bổ sung vừa phải phân bón nitơ (ví dụ: phân bón đậu nành) có thể thúc đẩy quá trình tổng hợp chất diệp lục và magiê-là thành phần cốt lõi của chất diệp lục-cũng cần được bổ sung thường xuyên.

Ngoài ra, việc bổ sung vỏ hạt đã phân hủy (chẳng hạn như vỏ hạt hướng dương) vào đất có thể cải thiện độ thoáng khí và tăng cường khả năng hấp thụ của rễ. Hơn nữa, cần thực hiện thông gió và điều hòa khí (tăng nồng độ carbon dioxide), cùng với kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm (duy trì 50–70% RH), để ngăn ngừa các bệnh do nhiệt độ và độ ẩm cao.

Đèn trồng trọt có công suất phát ra khác nhau và cường độ ánh sáng tương ứng. Khi chọn đèn trồng cây, hãy cân nhắc chiều cao lắp đặt của đèn-công suất cao-. Đèn bổ sung có công suất cao thường mang lại cường độ ánh sáng tương đối cao hơn.

Nói chung, nguồn sáng càng gần thực vật thì PPFD (Mật độ quang thông quang hợp) càng cao, nghĩa là thực vật có thể nhận được ánh sáng hiệu quả hơn. Tuy nhiên, khi khoảng cách từ đèn trồng trọt tăng lên, vùng bao phủ ánh sáng sẽ mở rộng trong khi cường độ ánh sáng giảm theo. Đèn trồng trọt không có thiết kế quang học chuyên nghiệp thể hiện sự chênh lệch đáng kể giữa độ sáng trung tâm và ngoại vi, điều này có xu hướng dẫn đến ánh sáng bổ sung không đồng đều và lãng phí năng lượng ánh sáng.