แสงพืชสวนทำงานอย่างไร (2024)

แสงสำหรับพืชสวนหมายถึงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่กระตุ้นเซลล์รับแสงชนิดต่างๆ ในพืชเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์แสง พืชทุกชนิด รวมทั้งพืชที่ออกดอก ออกผล และพืชผัก ต้องการแสง น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารอาหารเพื่อความอยู่รอดและเจริญเติบโต พืชใช้แสงเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ด้วยเหตุนี้จึงสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตที่ช่วยให้พืชเติบโต พืชยังมีวิวัฒนาการเพื่อรับรู้แสงเป็นสัญญาณที่ช่วยให้เกิดการพัฒนาในระยะยาวและการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกในระยะสั้น พืชต้องได้รับแสงที่เพียงพอเพื่อเป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการเมแทบอลิซึม ขับเคลื่อนการเจริญเติบโต รักษาคุณภาพของพืช และให้ผลผลิตสูงสุด เนื่องจากความเข้มและสเปกตรัมของแสงแดดมักจะผันผวน แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์จึงถูกนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของการเจริญเติบโตของพืช ไม่ว่าจะเป็นแหล่งกำเนิดแสงเสริมจากดวงอาทิตย์หรือเป็นแหล่งกำเนิดแสงสังเคราะห์แสงและโฟโตมอร์โฟจีนิกเพียงแหล่งเดียว

สเปกตรัมของแสง

พลังงานที่ผลิตโดยดวงอาทิตย์มาถึงโลกในรูปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่เป็นชุดของพลังงานที่เรียกว่าโฟตอน โฟตอนแต่ละตัวมีพลังงานที่มีลักษณะเฉพาะที่กำหนดความถี่ของการสั่นสะเทือนหรือการสั่น ระยะทางที่โฟตอนเคลื่อนที่ระหว่างการสั่นเรียกว่าความยาวคลื่นและวัดเป็นนาโนเมตร รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีช่วงความยาวคลื่นกว้าง ตั้งแต่ 100 นาโนเมตรถึงประมาณ 1 มิลลิเมตร (1,000,000 นาโนเมตร) ส่วนเล็ก ๆ ของสเปกตรัมนี้สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ เช่น ระหว่าง 380 นาโนเมตรถึง 780 นาโนเมตร รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่นนี้เรียกว่าแสงที่มองเห็นได้

สเปกตรัมการดูดกลืนของพืชยังอยู่ในส่วนที่มองเห็นได้ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แต่มีช่วงที่ค่อนข้างแคบกว่า: 400 นาโนเมตร - 700 นาโนเมตร ในขณะที่มนุษย์รับรู้ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้แตกต่างกันเป็นสีที่ต่างกัน พืชตีความความยาวคลื่นในสเปกตรัมที่ใช้งานในลักษณะที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

การสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการโฟโตไบโอเคมีที่ใช้แสงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์กลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นแหล่งพลังงานการเผาผลาญที่ดีที่สุดสำหรับพืชทุกชนิด กระบวนการโฟโตไบโอเคมีสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสง (ปฏิกิริยาแสง) และปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง (ปฏิกิริยามืด) ในปฏิกิริยาแสง พลังงานจากแสงแดดจะถูกเก็บเกี่ยวเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) และลดนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต (NADPH) ในขณะที่ปล่อยออกซิเจนเป็นของเสีย ในปฏิกิริยาที่มืด (ชื่อนี้เพราะไม่ใช้แสง) คาร์บอนไดออกไซด์ถูกดัดแปลงโดยการเติมไฮโดรเจนเพื่อสร้างกลูโคสและคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมันอื่นๆ ในท้ายที่สุด การรวมตัวกันของอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลของสารอินทรีย์จำเป็นต้องมีการคลายพันธะพลังงานสูงของ ATP และ NADPH ในระยะนี้ ATP จะสูญเสียหนึ่งในสามของฟอสเฟตเพื่อให้กลายเป็น ADP (Adenosine diphosphate) และ NADPH จะสูญเสียอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัวเพื่อกลายเป็น NADP+ การสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งสองขั้นตอนเชื่อมโยงกันและเป็นอิสระ ADPs ที่หมดพลังงานและ 12 NADPs ได้รับการฟื้นฟูในปฏิกิริยาแสงเป็นรูปแบบพลังงานสูง (ATP และ NADPH)

โฟโตมอร์โฟเจเนซิส

นอกจากจะใช้เป็นแหล่งพลังงานในการสังเคราะห์แสงด้วยคาร์โบไฮเดรตที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืชแล้ว พืชยังใช้แสงเป็นแหล่งข้อมูลในเวลาเดียวกันเพื่อปรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพวกมันให้เข้ากับสภาวะในสิ่งแวดล้อม เมื่อสัมผัสกับแสง เนื้อเยื่อพืชจะผ่านกระบวนการโฟโตมอร์โฟเจเนซิส ซึ่งช่วยให้เกิดประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรอย่างเหมาะสมและปรับสภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงให้ชินกับการฉายรังสีที่มีอยู่ตั้งแต่การงอกไปจนถึงการเปลี่ยนไปสู่การออกดอกและการสุกของผลไม้ Photomorphogenesis อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของพืชขึ้นอยู่กับแสง ผลโฟโตมอร์โฟจีนิกมีอิทธิพลต่อการยืดตัวของลำต้น การเปิดปากใบ การขยายตัวของใบ การงอกของเมล็ด โฟโตโทรปิซึม (การโค้งเข้าหาแสง) และโฟโตนาสตีซึ่งหมายถึงการเคลื่อนไหวของส่วนของพืช (เช่น การเปิดดอก) ในการตอบสนองต่อแสง

ช่วงแสง

ระยะเวลาที่พืชได้รับแสงในรอบ 24 ชั่วโมงเรียกว่าช่วงแสง ช่วงแสงหมายถึงความสามารถของพืชในการวัดช่วงแสงเพื่อกำหนดฤดูกาล ความสามารถนี้ช่วยให้พืชสามารถควบคุมกิจกรรมทางชีวภาพในการตอบสนองต่อจังหวะของแสงและความมืดในสิ่งแวดล้อม พืชแบ่งออกได้เป็นพืชกลางวันสั้นที่ต้องการช่วงมืดนาน พืชกลางวันยาวต้องการช่วงแสง 16-18 ชั่วโมง และพืชกลางวันที่ไม่ได้รับผลกระทบจากช่วงแสง ลักษณะที่เป็นจังหวะของพืชนี้ใช้เพื่อควบคุมเวลาออกดอกเป็นช่วงๆ

ตัวรับแสง

พืชมีเครือข่ายของเซลล์รับแสงที่ซับซ้อนซึ่งเก็บเกี่ยวพลังงานแสงเพื่อขับเคลื่อนกระบวนการสังเคราะห์แสง หรือตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแสงเพื่อควบคุมโฟโตมอร์โฟจีเนซิสและช่วงแสง

คลอโรฟิลล์ซึ่งอาศัยอยู่ในไทลาคอยด์ของออร์แกเนลล์ที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์เป็นตัวรับแสงประเภทหลักที่จับพลังงานจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช คลอโรฟิลล์จะดูดซับความยาวคลื่นเฉพาะในบริเวณสีแดงและสีน้ำเงินของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นเท่านั้น เนื่องจากพวกมันสะท้อนความยาวคลื่นสีเขียว ใบของพืชส่วนใหญ่จึงปรากฏเป็นสีเขียว ดังนั้น คลอโรฟิลล์จึงถูกเรียกว่ารงควัตถุ คลอโรฟิลล์มีอยู่ 2 รูปแบบใหญ่ๆ คือ A และ B

คลอโรฟิลล์ เอ เป็นรงควัตถุหลักในการสังเคราะห์ด้วยแสง และคิดเป็นประมาณ 75% ของความสามารถในการดูดซับความยาวคลื่นของคลอโรพลาสต์ เมื่อดูดซับโฟตอน อิเล็กตรอนในคลอโรฟิลล์โมเลกุล A จะถูกกระตุ้นและส่งต่อไปยังคลอโรฟิลล์ในรูปแบบดัดแปลงที่เรียกว่าฟีโอไฟติน ซึ่งจะส่งผ่านอิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลควิโนน การไหลของอิเล็กตรอนไปตามห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในที่สุดทำให้อิเล็กตรอนทำปฏิกิริยากับ NADP และเปลี่ยนโมเลกุลพาหะนี้จากสถานะออกซิไดซ์ (NADP+) เป็นสถานะรีดิวซ์ (NADPH) ในขณะเดียวกัน การกระตุ้นด้วยแสงของคลอโรฟิลล์จะสร้างโปรตอนเกรเดียนต์ (การไล่ระดับพลังงาน) ทั่วเยื่อหุ้มคลอโรพลาสต์ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะใช้ขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP จาก ADP และฟอสเฟต คลอโรฟิลล์ เอ มีความไวสูงสุดในช่วงสีแดงและสีน้ำเงินของสเปกตรัมที่ความยาวคลื่น 430 และ 680 นาโนเมตรตามลำดับ คลอโรฟิลล์ บี ซึ่งมีการดูดซึมสูงสุดที่ 460 นาโนเมตรและ 640 นาโนเมตร ไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาแสง จับพลังงานแสงแล้วส่งผ่านไปยังคลอโรฟิลล์ A ผ่านการสั่นพ้องของอิเล็กตรอน

เม็ดสีเสริมหรือตัวรับแสงเสาอากาศจะดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่คลอโรฟิลล์เอไม่ดูดซับ นอกจากคลอโรฟิลล์บี (รวมถึง C, D และ E ในสาหร่ายและโปรติสแตนด้วย) สารสีเสริมยังรวมถึงตระกูลแคโรทีนอยด์ด้วย แคโรทีนอยด์ เช่น เบต้าแคโรทีน ลูทีน ซีแซนทีน แอนเธอราแซนทีน และไวโอแลกแซนทีน จับความยาวคลื่นอื่นที่ไม่ใช่สีแดงและสีน้ำเงินเท่านั้น แคโรทีนอยด์มีสีเหลือง แดง หรือส้มเนื่องจากสะท้อนความยาวคลื่นนอกช่วงที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงระหว่าง 450 นาโนเมตรถึง 550 นาโนเมตร แคโรทีนอยด์รวบรวมแสงที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ประมาณ 10% และแสง 90% ถูกเก็บเกี่ยวโดยเม็ดสีคลอโรฟิลล์ นอกจากจะมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์แสงแล้ว แคโรทีนอยด์ยังให้การปกป้องแสงแก่พืชเมื่อแสงที่มากเกินไปหรือรังสียูวีสร้างอนุมูลออกซิเจน (โมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนไม่ตรงกัน) และทำให้เกิดการยับยั้งแสง สารต้านอนุมูลอิสระเหล่านี้ปกป้องคลอโรฟิลล์จากการเกิดปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชัน และป้องกันความเสียหายต่อเซลล์โดยการกระจายแสงส่วนเกินในรูปของความร้อนผ่านกระบวนการเปลี่ยนสภาพที่เรียกว่า วัฏจักรแซนโทฟิลล์

พืชมีเซลล์รับแสงที่ไม่สังเคราะห์แสงหลายชนิดซึ่งไม่เก็บเกี่ยวพลังงานแสง แต่พวกมันกลับมองว่าแสงเป็นสัญญาณพัฒนาการที่ช่วยให้การเจริญเติบโตของพืชตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของแสง (ความเข้ม สเปกตรัม ทิศทาง และระยะเวลาของการฉายรังสี) ไฟโตโครม คริปโตโครม และโฟโตโทรปินคือเซลล์รับแสงที่ส่งสัญญาณซึ่งมีหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตของพืชโดยอิงจากผลโฟโตสัณฐานของแสง ไฟโตโครม Pr และ Pfr ซึ่งตอบสนองต่อแสงสีแดง 660 นาโนเมตรและรังสีอินฟราเรด 735 นาโนเมตรตามลำดับ ควบคุมกระบวนการต่างๆ รวมถึงการงอก การยืดตัวของลำต้น การยืดปลายงุ้ม การขยายใบ การชักนำให้เกิดดอก Cryptochromes มีส่วนร่วมในการควบคุมการตอบสนองทางสัณฐานวิทยาของแสง เช่น การสังเคราะห์เม็ดสี, ช่วงแสง (จังหวะรอบวัน), การออกดอก, การสังเคราะห์เอนไซม์ และการยับยั้งการยืดตัวของ hypocotyl โดยการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน โฟโตโทรปินควบคุมกระบวนการของเซลล์เพื่อเป็นสื่อกลางในการควบคุมปากใบ การเคลื่อนที่ของคลอโรพลาสต์ การแบนใบ และโฟโตโทรปิซึม (การเคลื่อนที่ของพืชเข้าหาแสง) Cryptochromes และ phototropins ทั้งสองทำงานในภูมิภาคสีน้ำเงินและ UVA ของสเปกตรัมโดยมียอดการดูดกลืนแสงที่ 350 นาโนเมตร (UVA) และ 450 นาโนเมตร (สีน้ำเงิน)

ในพืชมีเม็ดสีเสริมที่ไม่สังเคราะห์แสงและไม่เปลี่ยนรูปแบบแสงในพืช เช่น ฟลาโวนอยด์ แอนโธไซยานิน และไลโคปีน ซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีศักยภาพ เมื่อรังสีสีน้ำเงิน (400 - 500 นาโนเมตร) หรือรังสีอัลตราไวโอเลต (300 - 400 นาโนเมตร) มีพลังงานจำนวนมหาศาลที่อาจทำให้เซลล์เสียหาย ทรัพยากรจะถูกเบี่ยงเบนไปจากเมแทบอลิซึมหลัก (การเจริญเติบโต) และเมแทบอลิซึมรองของพืชจะถูกกระตุ้น เพื่อปกป้องเนื้อเยื่อพืชจากรังสีที่มีพลังงานสูงและกำจัดอนุมูลอิสระ การผลิตฟลาโวนอยด์และแอนโธไซยานินจะขยายตัวตามพลังงานที่เข้ามาเพื่อให้สมดุลของการป้องกันแสง ในขณะเดียวกันกระบวนการเมแทบอลิซึมที่สองนี้ทำให้ใบและดอกมีสีที่เข้มขึ้น

ได้รับความอนุเคราะห์จาก OSRAM Opto Semiconductors

สเปกตรัมการดำเนินการ

สเปกตรัมของแสงมีผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการเมแทบอลิซึมหลัก (การเจริญเติบโตและพัฒนาการของใบ ลำต้น ราก และอวัยวะของดอกไม้) และการผลิตสารทุติยภูมิ (ฟลาโวนอยด์, เทอร์พีน, แคนนาบินอยด์) คลอโรฟิลล์สังเคราะห์แสงและแคโรทีนอยด์และเม็ดสีเสริมอื่นๆ ดูดซับแสงสีน้ำเงินและสีแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น อย่างไรก็ตาม พืชทุกชนิดมีความชอบแสงเฉพาะสปีชีส์ และตัวรับแสงที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทางกายวิภาค สรีรวิทยา สัณฐานวิทยา และชีวเคมีของพวกมันสามารถขยายความยาวคลื่นได้หลายช่วง สำหรับแสงสำหรับพืชสวน หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญคือการพัฒนาสเปกตรัมแสงที่ช่วยให้กระตุ้นเซลล์รับแสงต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุดในทุกด้านของการเจริญเติบโตของพืช รวมถึงการสังเคราะห์ด้วยแสง

แสงสีแดง (600 – 700 นาโนเมตร) ให้ประสิทธิภาพเชิงควอนตัมเกือบสองเท่าของแสงสีน้ำเงินในการขับเคลื่อนการสังเคราะห์ด้วยแสง ความยาวคลื่นในช่วงนี้สามารถกระตุ้นการตอบสนองของไฟโตโครมที่เกี่ยวข้องกับการงอก (โฟโตบลาสต์) การสร้างเม็ดสี การเจริญเติบโตของลำต้น การออกดอก (ช่วงแสง) การขึ้นลงของจังหวะรอบวัน และการพักตัว แสงสีแดงมีความสำคัญต่อการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต การกระตุ้นฮอร์โมน การปรับปรุงความเข้มข้นของสารประกอบฟีนอลเพื่อส่งเสริมการแตกราก โดยทั่วไป พืชที่ได้รับแสงสีแดงมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสีแดงไฮเปอร์เรดที่มีจุดสูงสุดในการดูดกลืนแสงอยู่ที่ 660 นาโนเมตร จะเติบโตสูงและเร็วกว่าพืชที่ได้รับแสงสีน้ำเงินมากกว่า

แสงสีน้ำเงิน (400-500 นาโนเมตร) เป็นอีกหนึ่งปัจจัยหลักในการสังเคราะห์แสง แสงสีน้ำเงินเป็นที่รู้จักกันว่ากระตุ้นเซลล์รับแสงโฟโตมอร์โฟจีนส์สองตระกูล ได้แก่ โฟโตโทรปินและคริปโตโครม ความยาวคลื่นในช่วงนี้เชื่อมโยงกับการควบคุมการเปิดปากใบ ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ การเจริญของตาข้าง การพัฒนาราก การเปลี่ยนเป็นดอก การสังเคราะห์เอนไซม์ และความหนาของใบ การฉายรังสีสีน้ำเงินสูงทำให้พืชมีความยาวภายในใบลดลง การเจริญเติบโตที่กระชับและเป็นพุ่ม ปริมาณวัตถุแห้งสูง และอุณหภูมิใบต่ำ (การคายน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ) จำเป็นต้องมีปริมาณสีน้ำเงินเข้มสูงสำหรับต้นกล้าที่จะเริ่มงอกและแตกหน่อ แสงสีน้ำเงินมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการส่งเสริมการยืดตัวของลำต้นและการขยายตัวของใบ อย่างไรก็ตาม การสัมผัสกับความยาวคลื่นสีน้ำเงินที่มีพลังงานสูงมากเกินไปสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชได้

โดยทั่วไปแล้วแสงสีเขียว (500–600 นาโนเมตร) คิดว่ามีความสำคัญรองลงมาในทางชีววิทยา เนื่องจากพืชสะท้อนความยาวคลื่นในช่วงนี้ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานที่ชัดเจนว่าแสงสีเขียวสามารถแทรกซึมลึกเข้าไปในทรงพุ่มของพืชได้ และด้วยเหตุนี้ จึงมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์แสงด้วยคาร์บอนและการสะสมของมวลชีวภาพทั้งในระดับใบและทรงพุ่ม การดูดซับโฟตอนสีเขียวโดยแอนโทไซยานินจะยับยั้งการผลิตซูเปอร์ออกไซด์ ซึ่งอาจทำให้เซลล์พืชเสียหายจากอนุมูลอิสระ การฉายแสงด้วยแสงสีน้ำเงินทำให้พืชมีปล้องก้านใบยาวและอุณหภูมิใบสูง แสงสีเขียวถูกรับรู้โดย phototropins และ cryptochrome บางส่วน เมื่อแสงสีเขียวเป็นแหล่งเดียว มันสามารถกระตุ้นการเปิดปากใบได้เล็กน้อย

แสงสีแดงไกล (700-800 นาโนเมตร) ถูกดูดซับโดยไฟโตโครมของรูปแบบ Pfr ซึ่งมีจุดสูงสุดในการดูดกลืนแสงที่ 730 นาโนเมตร ไฟโตโครมเป็นตัวควบคุมหลักของจังหวะรอบเดือนของพืชและกลไกการหลีกเลี่ยงร่มเงา ช่องทางเพิ่มเติมสำหรับฟาร์เรดสนับสนุนการพัฒนาอย่างรวดเร็วของมวลชีวภาพจากพืชที่แข็งแรงซึ่งช่วยให้เกิดการก่อตัวของดอกไม้ขนาดใหญ่ แสงสีแดงไกลทำงานร่วมกับแสงสีแดงเข้มเพื่อชะลอหรือเลื่อนการออกดอกตามการรับรู้ความยาววัน การฉายรังสีฟาร์เรดสูงทำให้ลำต้นและก้านใบยาวขึ้น และช่วยให้พืชเติบโตในรูปแบบที่กะทัดรัดมากขึ้น

แสง UV รวมถึง UV-A (320-400 นาโนเมตร) และ UV-B (280 - 320 นาโนเมตร) สามารถทำให้เกิดการยับยั้งแสงของคลอโรพลาสต์เมื่อใช้อย่างไม่ถูกต้อง ส่งผลให้อัตราการสังเคราะห์แสงลดลง การผลิตมวลชีวภาพต่ำ การฟอกสีด้วยแสง และการตายของใบไม้ Cryptochromes, phototropins และสมาชิกของตระกูล Zeitlupe/Adagio สามารถกระตุ้นได้ด้วยแสง UV-A แสง UV-B ถูกจับโดยตัวรับแสง UVR8 ในปริมาณที่น้อย ทั้งแสง UV-B และ UV-A จะเพิ่มความทนทานต่อความเครียดของพืช และทำให้พืชสร้างสารทุติยภูมิเพิ่มขึ้นเพื่อเสริมสร้างกลไกการป้องกัน พืชที่ปลูกภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลตมักจะมีใบและลำต้นหนา และมีปล้องสั้น

แสงประดิษฐ์ในงานพืชสวน

ความไวแสงของแต่ละเซลล์รับแสงของพืชเปิดโอกาสสำหรับการแทรกแซงแบบเลือกในกระบวนการเมตาบอลิซึมและเส้นทางการส่งสัญญาณทางชีวเคมีของพืชโดยใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ แสงสำหรับพืชสวนมีวัตถุประสงค์เพื่อจำลองสเปกตรัมของแสงแดดที่เป็นมิตรต่อพืชและให้สเปกตรัมที่แอคทีฟแบบสังเคราะห์แสง แบบโฟโตมอร์เจนิก และแบบช่วงแสงเพื่อสนับสนุนการเจริญเติบโต การพัฒนา และผลผลิตของพืช ด้วยการกำหนดเป้าหมายเซลล์รับแสงต่างๆ ด้วยความยาวคลื่นที่เลือกและใช้สูตรแสงที่เหมาะสมในทุกขั้นตอนของการเติบโตของพืช ผู้ปลูกสามารถกระตุ้นการตอบสนองการสังเคราะห์แสงที่ต้องการและการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในพืชของตน

ระบบไฟประดับพืชสวนมีบทบาทหลายอย่างในการเจริญเติบโตของพืช:

โดยทั่วไปแล้ว การให้แสงเสริมมีให้ในโรงเรือนที่แสงแดดตามธรรมชาติไม่สามารถให้แสงรวม (DLI) ที่ต้องการในแต่ละวันสำหรับการขยายพันธุ์และการปลูกถ่ายในระหว่างสภาวะจำกัดแสง (เช่น เดือนฤดูหนาวในละติจูดเหนือ สภาพที่มีเมฆมาก) แสงสว่างเสริมไม่เพียงแต่ช่วยให้การสังเคราะห์แสงดีขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตและคุณภาพของพืช แต่ยังสามารถใช้เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาหรือเพื่อปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางชีวเคมีหลังการเก็บเกี่ยว

การให้แสงช่วงแสงใช้เพื่อควบคุมเวลาออกดอกของพืชกลางวันสั้นและกลางวันยาวบางชนิด เช่น เบญจมาศ ยูฟอร์เบียพัลเชอริมา กะลันโช ยิปโซฟิเลีย และคาร์เนชั่น ในการชักจูงให้ออกดอกเร็วหรือนอกฤดูกาลตามวันที่วางตลาดที่กำหนดไว้ ช่วงแสงของพืชจะถูกแก้ไขโดยการขยายความยาววันเพื่อหลอกให้พืชแสดงพฤติกรรมตามที่ต้องการ นอกจากการชักนำให้ออกดอกแล้ว ยังมีการใช้แสงช่วงแสงในกระบวนการงอกของเมล็ดอีกด้วย

แสงจากแหล่งเดียวได้รับการออกแบบมาสำหรับการเพาะปลูกแบบครบวงจรในสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีการควบคุมสภาพแวดล้อม ฟาร์มแนวตั้งหลายชั้น ห้องเติบโต และภาชนะบรรจุ ซึ่งหมายความว่าแสงทั้งหมดเกิดจากแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่องค์ประกอบเชิงสเปกตรัมของแสงประดิษฐ์จะต้องสมดุลสำหรับการพัฒนาพืชที่เหมาะสมที่สุดในระยะการเจริญเติบโตต่างๆ ตั้งแต่ต้นกล้า การงอก การออกดอก การติดผล และการเก็บเกี่ยว

ประเภทของการติดตั้งไฟประดับพืชสวน

แสงด้านบน—ต้นไม้ส่องสว่างจากระดับเพดาน การติดตั้งไฟประเภทนี้ส่วนใหญ่พบในเรือนกระจกซึ่งยังคงใช้ประโยชน์จากแสงจากดวงอาทิตย์และใช้แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์เพื่อเสริมแสงธรรมชาติ การติดตั้งบนเพดานสูงพร้อมการกระจายลำแสงมุมกว้างช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจับโฟตอนที่หลังคาด้านบนสูงสุด และลดความหนาแน่นของฟิกซ์เจอร์ อย่างไรก็ตาม ระบบไฟด้านบนใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อให้แน่ใจว่าโฟตอนที่มีการสังเคราะห์แสงอย่างเพียงพอจะไปถึงหลังคาพืชในระยะไกล โคมไฟแบบดั้งเดิม เช่น หลอดโซเดียมความดันสูง (HPS) และหลอดเมทัลฮาไลด์ (MH) จะแผ่พลังงานความร้อนในเปอร์เซ็นต์ที่สูง ซึ่งสามารถเพิ่มอุณหภูมิของโรงงานได้ ดังนั้นจึงต้องติดตั้งให้ห่างจากต้นไม้ในระยะที่น้อยที่สุด

ได้รับความอนุเคราะห์จาก Disano Illuminazione S.p.A.

การทำฟาร์มแนวตั้ง—ชั้นวางต้นไม้วางซ้อนกันในแนวตั้งและวางแสงให้ห่างจากต้นไม้เล็กน้อย การใช้เทคโนโลยีการเกษตรแบบควบคุมสภาพแวดล้อม (CEA) ทำให้ผู้ปลูกสามารถปลูกพืชที่มีความหนาแน่นสูงในโรงงานโดยมีพื้นที่ดินต่ำ ในฟาร์มแนวตั้งนั้นไม่มีแสงแดดและแสงประดิษฐ์เป็นแหล่งกำเนิดแสงเพียงแหล่งเดียว โคมไฟสำหรับการเพาะปลูกแบบหลายชั้นต้องมีรูปทรงต่ำและไม่สามารถปล่อยพลังงานอินฟราเรดได้เนื่องจากติดตั้งโดยตรงด้านบนและใกล้กับพืชผล ผู้ปลูกสามารถควบคุมสเปกตรัมและความเข้มของแสงจากแหล่งเดียวได้อย่างสมบูรณ์

Interlighting (แสงภายใน)— โซลูชันการให้แสงแบบหลายทิศทางและโดยทั่วไปแล้วเป็นเส้นตรงออกแบบมาเพื่อให้แสงที่กระตุ้นการสังเคราะห์ด้วยแสงตามด้านข้างหรือภายในเรือนยอดทางใบในเรือนกระจก แหล่งกำเนิดแสงจะอยู่ระหว่างต้นไม้และใบไม้ ซึ่งป้องกันการบังแสงร่วมกันและกระตุ้นให้ใบไม้ที่แรเงาก่อนหน้านี้สังเคราะห์แสงได้ เช่นเดียวกับการทำฟาร์มแนวตั้ง การให้แสงในที่ร่มต้องใช้แหล่งกำเนิดแสง "เย็น" เพื่อให้พืชเติบโตอย่างปลอดภัย

หลอดไฟฟ้า Philips GreenPower LED

การแผ่รังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสง (PAR)

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงสเปกตรัม 400 นาโนเมตรถึง 700 นาโนเมตรเรียกว่ารังสีแอคทีฟสังเคราะห์แสง (PAR) เนื่องจากความยาวคลื่นส่วนใหญ่ในช่วงนี้ถูกใช้โดยพืชเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์ด้วยแสง แสงสำหรับการเจริญเติบโตของพืชได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายช่วงสเปกตรัมนี้เป็นหลัก และในบางกรณีให้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มเติมเพื่อกระตุ้นเซลล์รับแสงซึ่งมีความยาวคลื่นการดูดกลืนแสงนอกขอบเขต PAR พืชที่เติบโตด้วยแสงจะต้องแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงาน PAR ให้ได้มากที่สุด ด้วยเหตุนี้ ระบบแสงสำหรับพืชสวนจึงได้รับการประเมินจากความสามารถในการกระตุ้นการสังเคราะห์แสง แทนที่จะหาปริมาณความไวของโฟโตปิกโดย "ฟลักซ์ส่องสว่าง" ฟลักซ์การแผ่รังสีของแสงที่เติบโตจะถูกแปลงเป็นฟลักซ์โฟตอนสังเคราะห์แสง (PPF) ในภูมิภาค PAR การประเมินปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีกับพืชมุ่งเน้นไปที่ปริมาณของโฟตอนที่มีการสังเคราะห์ด้วยความร้อนที่ตกลงบนเรือนยอดของพืช รายการด้านล่างเป็นเมตริกที่สำคัญที่สุดในการให้แสงสว่างสำหรับพืชสวน

ฟลักซ์โฟตอนที่สังเคราะห์ด้วยแสง (PPF) วัดปริมาณโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงในภูมิภาค PAR และแสดงเป็นไมโครโมลต่อเมตรยกกำลังสองต่อวินาที (µmol/s) PPF บอกเอาต์พุตโฟตอนของแหล่งกำเนิดแสง แต่ไม่ได้ระบุปริมาณโฟตอนที่ตกลงบนต้นไม้

ประสิทธิภาพของโฟตอน (PPF/W) แสดงเป็นไมโครโมลต่อจูล (µmol/J) ให้ภาพที่ชัดเจนเกี่ยวกับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของระบบแสงสว่างสำหรับพืชสวนหรือแหล่งกำเนิดแสง เมตริกนี้ระบุจำนวนโฟตอนที่สังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดที่เกิดจากพลังงานไฟฟ้าหนึ่งจูล

ความหนาแน่นฟลักซ์ของโฟตอนที่สังเคราะห์ด้วยแสง (PPFD) คือการวัดโฟตอนที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งตกลงบนพื้นที่เป้าหมายหนึ่งตารางเมตรต่อวินาที หน่วยของเมตริกนี้แสดงเป็น "μmol/m2/s" PPFD เป็นเมตริกที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับการปรับใช้แสง เนื่องจากเป็นการวัดภาคสนามของจำนวนโฟตอนที่เกิดขึ้นบนหลังคาของโรงงาน ดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะรวบรวมข้อมูลนี้เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการสูญเสียพลังงานหรือการสังเคราะห์ด้วยแสงลดลง พืชทุกชนิดมีจุดอิ่มตัวของแสงเกินกว่าที่อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะหยุดเพิ่มขึ้นและแสงเพิ่มเติมจะสูญเสียไป ดวงอาทิตย์ส่ง PPFD ประมาณ 2,000 µmol ที่ระดับน้ำทะเลในวันที่มีแดดจ้า อย่างไรก็ตาม ไม่มีพืชชนิดใดในโลกที่สามารถดูดซับฟลักซ์โฟตอนในปริมาณเต็มที่นี้ได้ PPFD ระหว่าง 400 ถึง 800 ไมโครโมล/ตร.ม./วินาที เพียงพอต่อการสังเคราะห์แสงในพืช

Daily light integral (DLI) หาปริมาณโฟตอนทั้งหมดที่พืชดูดซับในช่วงเวลา 24 ชั่วโมง และวัดเป็นโมลของโฟตอนต่อตารางเมตรต่อวัน (โมล/ตร.ม./วัน) DLI เป็นตัวแปรสำคัญเนื่องจาก PPF สะสมที่จัดส่งระหว่างวันมีผลอย่างมากต่อการแตกกิ่ง การรูต ความหนาของลำต้น และจำนวนดอก DLI ในอุดมคตินั้นแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์ สภาพแวดล้อมการเพาะปลูก และระยะการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ผลผลิตมะเขือเทศสูงสุดต้องการ DLI ที่ 30-35 ในขณะที่ DLI ที่ 13 เพียงพอสำหรับการผลิตต้นกล้าผัก และการขยายพันธุ์ด้วยการปักชำต้องการเพียง 4-6 โมล/ตร.ม./วัน

เทคโนโลยีแสงสว่าง

ก่อนการนำเทคโนโลยี LED มาใช้ มีการใช้การปลดปล่อยความเข้มสูง (HID) และหลอดฟลูออเรสเซนต์เพื่อปลูกพืช ระบบไฟ HID เช่น เมทัลฮาไลด์ (MH) โซเดียมความดันสูง (HPS) เป็นหลอดปล่อยก๊าซที่สร้างแสงโดยการสร้างอาร์คไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว หลอดฟลูออเรสเซนต์ยังเป็นหลอดปล่อยก๊าซ แต่ทำงานโดยไอปรอทที่น่าตื่นเต้นเพื่อผลิตแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งจากนั้นจะถูกแปลงลงด้วยการเคลือบสารเรืองแสง หลอด HPS เป็นไฟเรือนกระจกที่ใช้บ่อยที่สุดเนื่องจากประสิทธิภาพของโฟตอนค่อนข้างสูงและสเปกตรัมที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับหลอดเมทัลฮาไลด์หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอด HPS จำลองช่วงสีแดงและสีส้มของสเปกตรัมแสงแดดที่จำเป็นสำหรับการออกดอกได้ดียิ่งขึ้น ทำให้สามารถผลิตรังสีที่มีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสงสำหรับพืชผลและไม้ดอก หลอดเมทัลฮาไลด์มีเอาต์พุตที่เน้นส่วนสีน้ำเงินของสเปกตรัม สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการเติบโตของพืชและต้นกล้า แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสำหรับการติดผลและการออกดอก สเปกตรัมของแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ขาดการปล่อยสีแดงที่จำเป็นต่อการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต การเจริญเติบโตของลำต้น การออกดอก และการงอก ซึ่งถือว่าเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่เหมาะสมสำหรับแสงสำหรับพืชสวน

แหล่งกำเนิดแสงทั่วไปประสบกับความไร้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าหลายระดับ ในขณะที่การกระจายพลังงานสเปกตรัม (SPD) ที่ไม่ดีของแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลงในการใช้งานด้านพืชสวน ไม่เพียงแต่ความยาวคลื่นส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมานอกขอบเขต PAR เท่านั้น แหล่งกำเนิดแสงสเปกตรัมที่กว้างแต่คงที่เหล่านี้มีจุดสูงสุดในพื้นที่สีเขียวเหลืองของสเปกตรัมแสง พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนนี้จะสูญเปล่าเนื่องจากมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์แสงของพืชเพียงเล็กน้อย

นอกเหนือจากความไร้ประสิทธิภาพทางสเปกตรัม สิ่งที่จำกัดการนำหลอด HID ไปใช้ในงานพืชสวนก็คือ หลอดเหล่านี้ผลิตพลังงานอินฟราเรด (IR) จำนวนมาก การแผ่รังสีความร้อนอาจส่งผลต่ออัตราการพัฒนาของพืชและทำให้พืชเสียหาย ดังนั้นแสง MH และ HPS จะต้องอยู่ห่างจากพืชให้น้อยที่สุด แหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยความร้อนจากการแผ่รังสีไม่เหมาะกับการใช้งานในอาคารและการใช้แสงหลายชั้น ซึ่งจำเป็นต้องติดตั้งโคมไฟใกล้กับหลังคาโรงงาน ในการใช้งานไฟด้านบน เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ความเข้มของแสงจากโคม HID จะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่ามี PPFD ที่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้หลอดไฟที่มีกำลังวัตต์สูง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการใช้พลังงานและต้นทุน นอกจากนี้ โรงเรือนอาจต้องการระบบ HVAC หรืออุปกรณ์ทำความเย็นราคาแพงเพื่อระบายความร้อนทิ้งออกจากหลอดไฟ HID

วิวัฒนาการล่าสุดในแสงพืชสวนเป็นไฟโซลิดสเตตตามเทคโนโลยีแอลอีดี. การใช้เทคโนโลยี LED ได้ปฏิวัติแนวทางการดำเนินงานของอุตสาหกรรมพืชสวนเมื่อหลายปีก่อนอย่างแน่นอน และเป็นการเปิดโลกใหม่แห่งโอกาส LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถกำหนดค่าให้สร้างแสงที่ความยาวคลื่นหรือช่วงความยาวคลื่นที่กำหนด โดยไม่สิ้นเปลืองพลังงานนอกเขต PAR ความเก่งกาจด้านสเปกตรัมของเทคโนโลยีนี้ช่วยให้แสงสำหรับพืชสวนสามารถกำหนดเป้าหมายสเปกตรัมที่ใช้งานสำหรับพืชชนิดใดก็ได้หรือระยะการเจริญเติบโตของพืช ประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมที่สูงมากร่วมกับประสิทธิภาพของปลั๊กเสียบผนังสูงช่วยให้ประหยัดการดำเนินงานอย่างไม่เคยมีมาก่อนและคืนทุนเร็วขึ้น วงจรชีวิตที่ยาวนาน การทำงานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา และความทนทานของโซลิดสเตตช่วยให้ได้รับผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ที่ยาวนาน เส้นใย ก๊าซ หรือพลาสมาไม่ได้รับความร้อนเพื่อผลิตแสง การไม่มีรังสีอินฟราเรดทำให้ LED มีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวในการให้รังสีสูงสุดในบริเวณใกล้กับเรือนยอดของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การแผ่รังสีที่ปราศจาก IR ช่วยให้สามารถใช้นวัตกรรมแสงสำหรับพืชสวนได้ เช่น แสงภายในหลังคาและแสงหลายชั้น

ไฟ LED สำหรับพืชสวนทำงานอย่างไร

LED จะสร้างแสงเมื่อไดโอดถูกลำเอียงไปข้างหน้าเพื่อทำให้อิเล็กตรอนรวมกับรูที่อยู่ภายในรอยต่อของเซมิคอนดักเตอร์ จุดเชื่อมต่อเซมิคอนดักเตอร์หรือที่เรียกว่าหลุมควอนตัมหลายหลุม (MQW) หรือชั้นแอคทีฟนั้นประกบอยู่ระหว่างชั้นอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ (InGaN) หรืออะลูมิเนียมอินเดียมแกลเลียมฟอสไฟด์ (AlInGaP) ที่เจือสารตรงข้าม ชั้น Epitaxial สำหรับ LED InGaN ปลูกบนแซฟไฟร์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) หรือซับสเตรตซิลิกอน ในขณะที่ชั้น epitaxial AlInGaP ปลูกบนซับสเตรตแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) หรือแกลเลียมฟอสไฟด์ (GaP) LEDs เปล่งแสงในแถบสเปกตรัมแคบ ความยาวคลื่นหรือสีของแสงขึ้นอยู่กับพลังงานช่องว่างแถบของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ก่อตัวเป็นชั้นแอคทีฟ

LED สีเขียว ฟ้า น้ำเงิน และน้ำเงิน เกิดจากชั้นสารกึ่งตัวนำ InGaN AlInGaP LEDs ใช้เพื่อสร้างแสงที่มีความยาวคลื่นยาวขึ้น เช่น สีแดง สีส้มแดง และสีเหลืองอำพัน ไฟ LED สีน้ำเงิน InGaN ยังใช้เพื่อสร้าง LED แบบเต็มสเปกตรัมด้วยการเคลือบส่วนผสมของสารเรืองแสงลงบนไดโอดเพื่อแปลงส่วนของความยาวคลื่นสั้นให้เป็นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น ชิป LED จะต้องได้รับการบรรจุหีบห่อเพื่อทำให้ตัวเองเป็นอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนพร้อมอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้า เส้นทางการนำความร้อน การสนับสนุนเชิงกล และการห่อหุ้มสิ่งแวดล้อม ในการจัดแสงพืชสวน แพ็คเกจ LED สีเดียวหลายสีมักจะใช้เพื่อให้การผสมสีเพิ่มเติมสำหรับสเปกตรัมแสงไดนามิก

กระบบ LED ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความน่าเชื่อถือสูงเป็นการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบทางความร้อน อิเล็กทรอนิกส์ เชิงกล และออปติก โดยมีจุดประสงค์เพื่อปลดล็อกศักยภาพของ LED อย่างเต็มที่ ด้วยข้อได้เปรียบด้านความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของ LED ที่อธิบายไว้ข้างต้น จึงไม่น่าแปลกใจที่ความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดของไฟ LED เติบโตเกิดจากวิศวกรรมระบบที่ไม่ดี

ในบรรดาสาขาวิชาวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการสร้างระบบ LEDการจัดการความร้อนที่ดีเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่ขาดไม่ได้สำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอของไฟ LED. การเสื่อมสภาพจากความร้อนเป็นตัวเร่งให้เกิดความล้มเหลวที่สำคัญในระบบไฟ LED แม้จะมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง แต่โดยทั่วไปแล้ว LED จะแปลงพลังงานไฟฟ้าประมาณ 40% ให้เป็นแสง และส่วนที่เหลือจะสูญเปล่าและกระจายเป็นความร้อนไฟ LED เติบโตในกรณีส่วนใหญ่คือระบบพลังงานสูงที่รวม LED จำนวนมากที่มีความหนาแน่นสูง ความร้อนทิ้งจำนวนมากที่ผลิตโดยอาร์เรย์ LED จะต้องถูกดึงออกจากจุดแยก LED ผ่านเส้นทางระบายความร้อนที่มีความต้านทานความร้อนลดลงเหลือน้อยที่สุด ความล้มเหลวในการรักษาอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ LED ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมจะนำไปสู่การลดลงของความร้อน การเสื่อมค่าโฟตอนฟลักซ์ การเปลี่ยนสี การเสื่อมสภาพของสารเรืองแสง และความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร

เดอะไดรเวอร์ LEDเป็นสมองสำหรับโคมไฟ LED มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบ และสามารถอำนวยความสะดวกในการปรับใช้เทคโนโลยีต่างๆ สำหรับการควบคุมแสงขั้นสูง LED เป็นอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสและต้องการแหล่งกระแสตรง (DC) คงที่ระหว่างการทำงาน LED ทั่วไปมีแรงดันไฟไปข้างหน้าระหว่าง 1.5V และ 4.5V ด้านล่าง ซึ่งจะไม่มีกระแสไหลผ่านทางแยก LED ในขณะที่แรงดันไฟไปข้างหน้าสูงเกินไปจะทำให้กระแสไฟไปสูงกว่าอัตราสูงสุด ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงตามมา และ อายุการใช้งานของ LED สั้นลง ดังนั้น บทบาทพื้นฐานของไดรเวอร์ LED คือการแปลงพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟหลัก AC เป็นโหลด DC อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีเอาต์พุตที่ตรงกับคุณลักษณะทางไฟฟ้าของ LED นอกจากนี้ ไดรเวอร์ LED ยังจำเป็นต้องอยู่รอดในสภาวะชั่วขณะสูงและปกป้อง LED จากความเสียหายที่เกิดจากไบอัสย้อนกลับ การลัดวงจร เหตุการณ์กระแสเกิน ฯลฯ

ในการจัดแสงพืชสวน การควบคุมแบบไดนามิกของความเข้มของแสงและสเปกตรัมเป็นสิ่งที่น่าชื่นชมเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าสูตรแสงที่เหมาะสมจะถูกส่งไปยังพืช ความสามารถในการควบคุมแสงที่ออกมาในลักษณะไดนามิกมาก รวมถึงปริมาณแสงและสีของแสงนั้นมีความสำคัญข้อดีของเทคโนโลยีไฟ LED. แกนหลักของความสามารถนี้คือประสิทธิภาพการลดแสงของไดรเวอร์ LED ทั้งสองที่พบมากที่สุดเทคโนโลยีการลดแสงคือการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) และการลดกระแสคงที่ (CCR) โดยทั่วไปแล้ว การหรี่แสง PWM จะใช้ในการใช้งานที่ต้องการการผสมสีที่แม่นยำสำหรับการควบคุมสเปกตรัมแบบไดนามิก ในขณะที่การหรี่แสง CCR ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อปรับความเข้มของแสง วงจรหรี่ไฟ PWM และ CCR สามารถควบคุมได้ผ่านโปรโตคอลการหรี่ไฟถึงคนขับที่หลากหลาย เช่น 0-10V,ต้าหลี่, และดีเอ็มเอ็กซ์.

ระบบแสงสว่างสำหรับพืชสวนอัจฉริยะ

อินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง (IoT)ถือว่ามีบทบาทในการให้แสงสว่างแก่พืชสวนไฟเติบโตอัจฉริยะที่รวมเข้ากับเซ็นเซอร์ PAR เซ็นเซอร์วัดความชื้น และเซ็นเซอร์ CO2 ช่วยให้ผู้ปลูกสามารถเก็บเกี่ยวข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อและสร้างข้อมูลเชิงลึกและข้อมูลใหม่ที่สามารถดำเนินการได้แสงพืชสวนอัจฉริยะนำความยืดหยุ่นและระบบอัตโนมัติมาสู่การจัดการแสงในโรงเรือนเชิงพาณิชย์ การทำฟาร์มแนวตั้ง และสิ่งอำนวยความสะดวกของ CEA แต่งงานกับไฟ LED กับไอโอทีอำนวยความสะดวกในการควบคุมโซนตามตำแหน่งและการจัดการ DLI เฉพาะสปีชีส์และการเพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัม