همه چیز درباره رشد به وسیله ال ای دی رشد(لامپ رشد)

برای رشد گیاه خودتان تا کنون به فکر استفاده از ال ای دی رشد گیاه یا همان لامپ رشد افتادید؟ احتمالا به این هم فکر کردید که حتما با استفاده از منبع نوری ال ای دی رشد، گیاه شما فوق العاده بهتر میشه و حرفه ای تر از بقیه کار پرورش و رشد گیاه را انجام میدید؟ اشتباه نکردید. قطعا شما و بسیاری دیگر که به دنبال استفاده از ال ای دی برای رشد گیاه هستند، اشتباه نمی کنند اما آیا اطلاعات درست و کاملی در این زمینه دارید؟ در این مقاله تلاش کردیم تا به صورت خلاصه اما کامل، کلیاتی که برای رشد به وسیله رشد ال ای دی لازم هست را برای شما آماده کنیم، پس با ما همراه باشید. اگر در کنار شناخت ال ای دی ها که در این مقاله به معرفی آن ها می پردازیم به معیارهایی در مورد انتخاب چراغ رشد یا led  مخصوص رشد نیاز دارید به شما مطالعه مقاله معیارهای انتخاب ال ای دی رشد گیاه را به شما پیشنهاد می دهیم.

برخی از کشاورزان معتقدند که سوال این نیست که آیا LED کارآمدترین منبع نوری برای رشد گیاه خواهد بود یا نه، بلکه سوال این است که کی این اتفاق می‌افتد. بیشتر کشاورزان و متخصصان رشد گیاه سوال اصلی را درباره کارآمدی واقعی این ابزار دارند و اینکه تا چه حد مانند چراغ‌های کشت سنتی می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. برای پاسخ به این سوال‌ها به فهم درستی از روش استفاده‌ی چراغ‌های رشد LED نیاز داریم. این مقاله به شما دیدی جامع درباره‌ی جنبه‌های عملی استفاده از LED می‌دهد. همینطور نکات مثبت و منفی آن را بررسی می‌کند. با این حال در ابتدا اصول ابتدایی روشنایی با LED‌ را بررسی می‌کنیم تا بتوانیم به درک درستی از چگونگی استفاده‌ی آن برسیم.

ال ای دی رشد گیاه (لامپ رشد) چگونه کار می کند؟

تمام LEDها نیمه‌رساناهایی هستند که نور را با استفاده از فرآیندی به نام الکترولومینانس (Electro-luminescence) تولید می‌کنند. LED از دو نوع ماده تشکیل شده است. مواد دهنده[۱] و پذیرنده[۲]. مواد دهنده شامل الکترون‌های آزادِ دارای بار منفی (دارنده‌ی الکترون آزاد) هستند و مواد پذیرنده شامل شکاف‌های( حفره‌های) با بار مثبت( گیرنده‌ی الکترون آزاد). زمانی که قسمت دهنده به سر منفی یک مدار الکتریکی و قسمت پذیرنده به سر مثبت مدار وصل می‌شود،‌الکترون‌های آزاد در جریان الکتریکی حرکت می‌کنند. این الکترون‌ها به سمت حفره‌های مثبت در ماده پذیرنده جذب می‌شوند. این در حالی است که حفره‌، انرژی کمتری نسبت به الکترون‌ها دارند. برای قرارگیری الکترون‌ها درون حفره، آن‌ها باید بخشی از انرژی خود رو آزاد سازند. در مورد LED این انرژی در قالب یک فوتون منتشر می‌شود که همان نور است. شدت نشر این نور از LED به مقدار انرژی آزاد شده از الکترون‌های منتقل شده به حفره، بستگی دارد.

شکل شماره ۱-جزییات ال ای دی

رنگ منتشر شده از فوتون‌های نوری به جنس ماده نیمه‌رسانا در LED بستگی دارد. LED می‌تواند طوری ساخته شود که فوتون‌هایش با بالاترین نقطه بهره‌وری جذب نورِ رنگدانه‌های مهم گیاه همخوانی داشته باشد. مثل قرمز و قرمز سیر(FAR RED) در گیرنده‌ی نوری فیتوکروم[۳] و یا همینطور سایر رنگ‌های قرمز و آبی با طیف مشخص که باعث عملکرد فتوسنتزی در گیاه می‌شوند. این بدان معنی است که ال ای دی رشد گیاه، تنها با تولید نوری که برای رشد گیاه لازم است، باعث افزایش کارایی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی شود.

توضیحات فنی کافی است… اما تمام این توضیحات چطور با گیاه دوست داشتنی شما رفتار می‌کند؟ چگونه باید چراغ رشد گیاهِ مناسب را انتخاب کرد؟

ال ای دی‌های رشد گیاه برای تولید محصول

همین‌طور که می‌دانیم، گیاهان از نور برای توسعه پیدا کردن و فتوسنتز استفاده می‌کنند. نور لازم برای فتوسنتز از روی تابش فعال سنتزی[۴] یا تراکم شار فوتون فتوسنتز[۵] مشخص می‌شود. این میزان نور بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر برای فتوسنتز استفاده می‌شود. برای کشت معمولی حداقل ۵۰ تا ۲۰۰ میکرو مول بر مترمربع در ثانیه لازم است. اما این کاملا به نوع گیاه و مقدار نور آن بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، هر چه نور بیشتری تأمین شود، گیاه بهتر رشد می‌کند. با این حال نقطه‌ای وجود دارد که تأمین نور بیشتر از آن کارآمد نیست: تقریباً ۵۰۰ میکرو مول بر مترمربع در ثانیه.

وقتی که می خواهید یک چراغ رشد گیاه انتخاب کنید، خیلی مهم است که بدانید گیاهان، مانند انسان نورهای متفاوتی را جذب ‌می‌کنند. نور مناسب برای فتوسنتز بهترین بهره‌وری را در گروه نور آبی و قرمز دارد. این در حالی است که این گروه نور برای انسان در قسمت زرد و سبز است. این یعنی نور فتوسنتز با لوکس و لومن که واحدهای نوری انسان است، یکسان نیست. زمانی که می‌خواهیم چراغ رشد گیاه برای نور خاص فتوسنتز را ارزیابی کنیم این واحد ها PAR[6] یا PPFD[7] خواهند بود. PAR  و LUX‌ متغیرهای مختلف فیزیکی هستند که رابطه مستقیم مشخصی بینشان وجود ندارد. البته می‌توان یک فاکتور تبدیل بین این دو واحد تعریف کرد که این فاکتور بر اساس منابع نوری متفاوت در جدول زیر آمده است.

اما در مورد LED: به طور کلی، ال ای دی‌ها به علت تنوع زیاد طیفی با دیگر منابع نوری متفاوتند. به همین علت تعریف یک واحد تبدیل برای آن‌ها امکان‌پذیر نیست.

ارزیابی یک LED مخصوص رشد گیاه

کیفیت یک ال ای دی رشد گیاه را می‌توان بدون دانش فنی عمیق هم ارزیابی کرد. تمام سیستم‌های نور رسانی بازار که به عنوان “چراغ رشد گیاه” فروخته می‌شوند از ترکیب انواع مختلف( تا ده نوع) ال ای دی‌ها ساخته شده‌اند. هر ال ای دی باید حداقل یک وات انرژی برای روشنایی مؤثر  داشته باشد. کمتر از این مقدار قدرت کافی برای روشن شدن تمام گیاه را ندارد. اما این تمام ماجرا نیست. هنگام ارزیابی یک ال ای دی باید به تراکم بالا و روشنایی بالای ال ای دی‌های یک واتی، همزمان توجه شود. که برای نسل کنونی الی ای دی‌ها این تراکم ۱۰ میلی‌متر است.

در سنتی‌ترین لامپ‌ها، فرض می‌شود که هر چه قدرت الکتریکی بیشتر شود، کل لومن منتشر شده و لومن به ازای هر وات بیشتر می‌شود. اما این فرضیه برای ال ای دی‌ها درست نیست. در نیروی ورودی بیشتر، هر ال ای دی روشنایی بیشتری تولید می‌کند اما کارآمدی پایین‌تری دارد( یعنی به ازای هر وات لومن کمتری منتشر می‌کند)و همچنین برای اهداف باغبانی تفاوتی بین ال ای دی ۱واتی و ال ای دی ۳ واتی در قدرت نفوذ وجود ندارد. این یک تفاوت اساسی بین سیستم‌های رشد گیاه سنتی و سیستم‌های مبتنی بر LED مخصوص رشد گیاه است. یک مدار، شامل نود ال ای دی یک واتی قوی‌تر و مؤثرتر است از یک مدار با سی ال ای دی سه واتی است.

فاکتور دیگری که باید به آن توجه کرد این است که، عموما انرژی یک ال ای دی سه واتی، به عنوان مثال، بین ۲٫۲وات و ۲٫۸وات محدود شود. لومن مؤثرِ بهینه، گرمای تلف شده و میزان عمر هر دیود را باید مورد بررسی قرار داد، چرا که لامپ الی ای دی، انرژی را صرف درایو ال ای دی، پروانه‌‌های خنک‌کننده و حرارت تلف شده هم می‌کند. برای مثال، یک ال ای دی ۱۳۵واتی، در واقع، تنها حدود ۱۱۰ وات انرژی نوری تأمین می‌کند.

تنظیمات متعددی برای سیستم‌های ال ای دی رشد گیاه وجود دارد مثل تنظیمات مربوط به چراغ‌های UFO‌ رشد، پانل‌های رشد گیاه، چراغ‌های تک نقطه‌ای. در بعد عملی، دشواری استفاده از ال ای دی، در پیروی آن از قانون مربع معکوس است، یعنی اگر فاصله گیاه از منبع نور دو برابر شود، مقدار کاهش اثر نور نه به اندازه‌ی دو برابر، بلکه به اندازه‌ی توان دو، یعنی چهار برابر آن فاصله، کاهش میابد. ما هم در فروشگاه آنلاین ال ای دی رشد گیاه سایت خود ال ای دی های رشد گیاه را با کیفیت ها و مشخصات متفاوت خدمت شما عرضه می کنیم و می توانید با توجه به نیاز خود یکی از انواع آن ها را انتخاب کنید.

مزیت‌های بالقوه چراغ‌های رشد LED

از آن‌جایی که چراغ‌های ال ای دی فوتون‌های نوری و حرارت غیرضروری کمتری تولید می‌کنند، یکی از مهم‌ترین برتری‌های آن‌ها بهره‌وری انرژی است. گرمای تولید شده از چراغ‌های رشته‌ای و گازی اگر چه ممکن است برای گیاه مفید باشد، اقتصادی نیست. جدول شماره دو نشان می‌دهد که ال ای دی‌ها تنها ۲۵درصد انرژی مصرفی یک لامپ رشته‌ای را لازم دارند تا همان مقدار نور منتشر کنند. این یعنی LED توجیه اقتصادی قابل توجهی نسبت به لامپ‌های سنتی دارد.

زمانی که ال ای دی‌ها را با معمول‌ترین منبع برای رشد گیاه یعنی لامپ بخار سدیم[۸] قیاس می‌کنیم، کاملاً قابل تشخیص است که جدیدترین ال ای دی‌ها بیشترین بهره‌وری را نسبت به آن‌ها دارند. لامپ بخار سدیم به ازای هر پول انرژی ۱٫۸ میکرومول روشنایی ایجاد می‌کند در حالی که این مقدار برای ال ای دی‌ها ۲٫۳ میکرومول است.

به علاوه، ال ای دی‌های رشد گیاه انرژی اتلاف‌شده‌ی کمتر ایجاد می‌کنند و برای همین می‌توان آن‌ها را در مکان نزدیک‌تری به گیاه نصب کرد بدون آن‌که نگرانی از ازدیاد گرما یا تنش گرمایی برای گیاه وجود داشته باشد. برای مثال، لامپ‎‌های گازی با تراکم تخلیه بالا[۹] نیازمند فاصله‌ی زیادی با گیاه هستند تا از آسیب حرارت ایجاد شده از آن‌ها به گیاه جلوگیری شود. این بدان معنی است که طراحی سیستم‌های ال ای دی با انعطاف‌پذیری بیشتر امکان پذیر است. به عنوان مثال روشنایی افقی، عمودی یا حتی بین هر محصول ممکن است. ال ای دی‌ها برای سیستم‌های کشت چند لا‌یه‌ای (کشاورزی عمودی) هم کارآمد هستند.

مزیت عمده‌ی دیگر است که ال ای دی‌ها عمر طولانی‌تر و قدرت بیشتری نسبت به منابع سنتی نور با رشته، الکترود، یا گاز تحت فشار دارند. همچنین ال ای دی‌ها توانایی پاسخ‌گویی آنی دارند و نیازی نیست گرم شوند تا به توانایی کامل روشنایی برسند.

برخی موانع…

ویژگی‌هایی که گفته شد، ال ای دی‌ها را به جایگزینی جذاب مقابل دیگر منابع روشنایی برای رشد گیاه،‌ تبدیل می‌کنند. با این حال، ال ای دی‌ها هنوز به عنوان یک منبع نور برای مصارف باغبانی پذیرفته نشده‌اند. چراغ‌های رشد ال ای دی نیار به سرمایه‌گذاری اولیه‌ی بیشتری دارند و عموماً چراغ‌های ال ای دی هزینه‌ی بیشتری نسبت به کل تجهیزات محیطی دیگر دارند. این هزینه‌ها ممکن است باعث تردید کشاورزان و باغبانان شود. خوشبختانه تحولات و پیشرفت در LED بسیار سریع است‌ و هر ده سال قیمت‌های LED یک دهم و کارایی آن بیست برابر شده است. تولید انبوه چراغ‌های رشد گیاه در آینده هم می‌تواند عامل دیگری برای کاهش قیمت در ساخت و فروش آن‌ها باشد.

یکی از نقاط ضعف مهم و جدید، برخی فعل و انفعالات ال ای دی روی رشد گیاه است. بعضی باغبانان کاهش ثمردهی و رشد گیاهان با روش ال ای دی رشد گیاه در مقایسه با روش‌های سنتی را تجربه کرده‌اند. همینطور برخی مطالعات کاهش رشد و عملکرد گیاهی را به خاطر روشنایی ال ای دی نشان می‌دهد. در این مواقع، یکی از اشتباهاتی که ممکن است در محاسبات اثر کرده باشد اثر گرما است. گرمای بیشتری که برای مثال از لامپ‌های رشته‌ای و گازی منتشر می‌شود تأثیر به سزایی در رشد گیاه دارند. عموماً این کاهش گرمای حاصل از تغییر سیستم روشنایی به ال ای دی رشد گیاه است که باعث تأثیرات منفی می‌شود.

نکته‌ی مهم در مورد طیف نوری این است که به یاد داشته باشیم ترکیبات قرمز با آبی/قرمز تنها کافی نیستند. بسیاری از از اولین نسل ال ای دی‌های رشد تنها دو رنگ قرمز و آبی را داشتند( دو باند بودند) که برای رشد گیاهان کافی نبود. با این‌که این دو طول موج برای تأمین انرژی ثابت (فتوسنتز) کافی هستند اما بیشتر گیاهان به دیگر قسمت‌های طیف نوری هم، نیاز اندکی دارند. برای اطمینان از اینکه یک فرآیند با چند گیاه، به طور مؤثری تحت تأثیر قرار گیرد باید از پهنه‌ی طیف نور فتوسنتزی (شبیه نور خورشید) بهره گرفت.

بیشتر تولیدکنندگان چراخ‌های رشد گیاه (لامپ ال ای دی رشد) طیف دقیق نوری را به عنوان راز حفظ می‌کنند. آن‌ها معمولاً اصطلاح “دما رنگ” را برای توصیف ترکیب رنگ استفاده می‌کنند. اساساً دما رنگ بین ۲۷۰۰کلوین( سفید گرم) و ۶۵۰۰کلوین(سفید خنثی) برای تولید گیاه کاربرد دارند. به یاد داشته باشید که رنگ خنثی‌تر و آبی رنگ‌تر می‌تواند در گل‌دهی گیاه تأثیر منفی بگذارد.

در حال حاضر، برای تعیین طیف نور بهینه و چراغ‌های رشد گیاهی آن برای اهداف کشت، نیاز به تحقیقات بیشتری است. از آن‌جایی که سیستم‌های LED هنور به اندازه سیستم‌های رشته‌ای و گازی بهینه نشده‌اند، نمی‌توان انتخاب دقیقی برای بهترین منبع روشنایی رشد گیاهان داشت.

ال ای دی رشد گیاه

در انتها، آیا ال ای دی‌ها تنها یک تحول گذرا هستند یا واقعاً به امتحانشان میارزد؟

ال ای دی قطعاً مناسب کشت گیاه است، اما باید هنگام انتخاب یک LED‌مخصوص رشد گیاه به هوش باشید. اگر نوع جدیدی از چراغ ال ای دی را امتحان می‌کنید، باید به اجزای داخلی آن یعنی، نور فتوسنتزی، طیف نور هر رنگ و مصرف برق آن توجه بیشتری بکنید.ما در فروشگاه آنلاین led  مخصوص رشد گیاه خود با توجه به نیاز های بازار انواع ال ای دی های رشد را به شما عرضه کرده ایم و امیدواریم این مجموعه بتواند به شما در انتخاب گزینه مطلوب با توجه اطلاعات سایت کمک کند.

درمورد ال ای دی رشد گیاه به یاد داشته باشید که:

برای روشنایی گیاه حداقل ۹۰ وات انرژی توصیه می‌شود.

هر LED باید یک وات یا بیشتر، ترجیحاً ۱۰میلی‌متری و از آخرین نسل باشد

به دنبال ال ای دی‌های با تراکم و روشنایی بال باشید

بر خلاف انتظارتان، قدرت برق ورودی بیشتر باعث کاهش کارآمدی LED‌ می‌شود. (سه ال ای دی یک وات بهتر از یک ال ای دی سه وات است)

دو برابر کردن فاصله‌ی بین چراغ رشد و گیاه باعث یک چهارم شدن اثر نور می‌شود.

حیطه‌ نور فتوسنتزی برای اکثر گیاهان از ۵۰تا۲۰۰ مول بر مترمربع بر ثانیه تا ۵۰۰ مول بر مترمربع بر ثانیه است

یک طیف نور وسیع (با ترکیب سه یا ۵رنگ متفاوت) وبه همراه نور قرمز و قرمز سیر برای گلدهی استفاده کنید

هنگامی که مشخصات تولید گیاهی را ندارید سعی کنید دما رنگ را بین ۲۷۰۰ تا ۶۵۰۰ کلوین تنظیم کنید

تکنولوژی استفاده از ال ای دی‌ها در حال تکمیل است و اطلاعات بیشتری تأیید گستره‌ی استفاده ال ای دی به عنوان چراغ رشد گیاه امکان‌پذیر می‌کند. قطعاً آینده‌ی LED روشن است.
اگر در مورد واحد های نوری مطرح شده و به کلی در سایت ال ای دی رشد و سایر سایت های فروشنده led  مخصوص رشد گیاهان و سایر رفرنس ها چراغ رشد برای شما سوال و ابهام پیش آمده است می توانید با مراجعه به مقاله ال ای دی رشد گیاه و درک اعداد آن بسیاری از موارد مربوط به این مساله را برای خود بیاموزید.

[۱] N-type

[۲] P-type

[۳]  خیلی از گیاهان گل دهنده از فیتوکروم برای تنظیم زمان گل‌دهی و توازن شبانه‌روزی از طریق طول شب و روز (دوره تناوب نوری)، استفاده می‌کنند. فیتوکروم همچنین، پاسخ‌های دیگری شامل جوانه زنی دانه‌ها (فوتوبلاستی)، کشیدگی جوانه، اندازه، شکل و تعداد برگ‌ها، سنتز کلروفیل، و مستقیم سازی قلاب اپیکوتیل یا هایپوکوتیل جوانه‌های دو لپه، را تنظیم می‌کند

[۴] PAR (photosynthetic active radiation)

[۵] PPFD (photosynthetic photon flux density)

[۶] photosynthetic active radiation

[۷] photosynthetic photon flux density

[۸] high-pressure sodium (HPS)

[۹] high-intensity discharge (HID)