실내 LED 성장 조명 가이드

PAR(Photosynthetically Active Radiation)은 식물이 광합성을 위해 활용하는 특정 파장 범위 400~700nm 내의 방사선을 말합니다. 식물이 민감한 빛의 파장 범위는 사람의 눈으로 인지되는 것과 다르며, 빛의 세기를 나타내는 단위도 다양합니다. 인간의 눈은 노란색{4}}녹색광에 더 민감하며, 빛의 강도는 루멘(lm)과 럭스(lx)로 측정됩니다. 대조적으로, 식물은 빨간색과 파란색 빛에 더 잘 반응하며 빛의 강도는 초당 마이크로-몰(μmol/s) 및 초당 평방 미터당 마이크로{7}}몰(μmol/m²/s)로 정량화됩니다.

식물은 광합성을 위해 주로 400~700 nm 파장 스펙트럼 내의 빛에 의존합니다. 이는 우리가 일반적으로 광합성 활성 방사선(PAR)이라고 부르는 것입니다. PAR은 두 가지 단위로 표현됩니다.

광합성 조사(W/m²)로, 자연광 하에서 광합성을 연구하는 데 주로 사용됩니다.

광합성 광자속 밀도(PPFD)(μmol/m²/s)은 인공 광원과 자연 햇빛이 식물 광합성에 미치는 영향에 대한 연구에 주로 적용됩니다.

PPFD는 특정 조명 표면, 즉 광합성 광자 플럭스 밀도에서 초당 수신된 광자 수(PAR 범위 내)를 μmol/m²/s 단위로 나타냅니다. 이는 광합성과 식물 성장에 직접적인 영향을 미치기 때문에 식물 조명 시스템의 실제 조명 효율성을 평가하기 위한 핵심 지표입니다. 그림에 표시된 대로 1-제곱미터 표면에서 초당 수신되는 광자 수는 33 μmol/m²/s입니다.

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PAR은 식물이 광합성을 위해 활용하는 복사 에너지를 측정합니다. PPF는 초당 광원에서 방출되는 광합성 활성 광자의 총 수를 정량화하지만 이러한 광자가 식물 표면에 도달하는지 여부를 직접적으로 나타내지는 않습니다.

PPFD(광합성 광자 흐름 밀도)는 조명 시스템의 전체 광자 출력을 측정할 뿐만 아니라 다양한 광원이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하므로 식물 조명에서 매우 중요합니다. PPFD가 높을수록 광합성 속도가 증가하고 식물 수확량이 증가합니다. PPFD는 식물에 도달하는 실제 빛의 강도를 평가하는 데 사용되며 식물 성장 환경을 최적화하기 위한 주요 지표 역할을 합니다.

첨부된 그림은 Benwei LED가 생산한 1000W 접이식 LED 식물 성장 조명의 테스트 보고서를 보여주며 광합성 광자 흐름(PPF)은 2895.35μmol/s입니다.

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280~315nm: 형태학적, 생리학적 과정에 미치는 영향이 최소화됩니다.

315~400nm(UV‑A): 엽록소 흡수율이 낮아 광주기효과에 영향을 미치고 줄기 신장을 억제합니다.

400~520nm(청색광): 엽록소와 카로티노이드의 흡수율이 가장 높을수록 광합성PMC에 가장 큰 영향을 미칩니다.

520~610nm(녹색광): 색소흡수율이 낮습니다.

610~720nm(적색광): 엽록소 흡수율은 낮으나 광합성 및 광주기 효과에 큰 영향을 미칩니다.

720~1000nm(원적외선~근적외선): 흡수율이 높고, 세포신장을 촉진하며, 개화 및 종자발아에 영향을 줍니다.

>1000nm(적외선): 열에너지로 변환됩니다.

파란색과 빨간색 빛 외에도 녹색, 보라색, 자외선과 같은 다른 스펙트럼도 식물 성장에 특정 영향을 미칩니다. 녹색광은 잎의 조기 노화를 지연시키는 데 도움이 됩니다. 보라색 빛은 착색과 향을 향상시킵니다. 자외선은 식물 대사산물의 합성을 조절합니다. 이러한 스펙트럼의 시너지 효과는 자연광 환경을 시뮬레이션하고 건강한 식물 성장을 촉진합니다.

전체 스펙트럼 조명의 장점은 이중 조명 이득 효과(에머슨 효과)를 가능하게 하는 원적색광에 있습니다. 전체 스펙트럼 범위는 400~800nm이며, 660~800nm 이상의 원적외선 영역뿐만 아니라 500~540nm의 녹색 구성 요소도 포함합니다. 실험에 따르면 녹색 성분은 빛 투과도를 높이고 양자 효율을 향상시켜 보다 효율적인 광합성을 달성하는 것으로 나타났습니다. "이중 광 이득 효과"를 기반으로 파장이 685nm를 초과할 때 650nm의 적색광을 보완하면 양자 효율이 크게 향상될 수 있으며, 심지어 이 두 파장을 단독으로 사용할 때 효과의 합을 초과할 수도 있습니다. 빛의 두 파장이 함께 광합성 효율을 향상시키는 이러한 현상을 이중 광 이득 효과 또는 에머슨 효과PMC라고 합니다.

식물 성장 조명은 380~800 nm의 파장 범위를 포괄하는 합리적인 스펙트럼 비율로 설계되었습니다. 자연광을 보충하면서 식물의 성장에 필요한 이상적인 스펙트럼 비율을 제공합니다. 이는 식물을 더 건강하고 무성하게 만들어 모든 성장 단계에 적합하며 수경재배와 토양 재배 모두에 적용 가능합니다. 실내 정원, 화분, 묘목 재배, 번식, 농장, 온실 등에 이상적입니다.

엽록소 a와 b는 각각 660 nm(적색광) 및 450 nm(청색광)에서 흡수 피크를 나타냅니다. 결합된 빨간색과 파란색 빛은 광합성을 위한 핵심 스펙트럼 범위를 정확하게 커버하여 빛 에너지 변환 효율을 20% 이상 높입니다. 빨간색 표시등은 Photosystem II를 활성화하고 파란색 표시등은 Photosystem I을 활성화합니다. 이들의 시너지 효과는 광의존 반응 중에 ATP와 NADPH의 생성을 가속화하여 캘빈 회로(광의존 반응)에 충분한 에너지를 제공합니다.

청색광은 줄기 신장을 억제하고 잎이 두꺼워지는 것을 촉진하며 기계적 강도를 증가시켜 식물의 소형화를 향상시킵니다. 적색광은 줄기 신장을 자극하고 생식 성장을 가속화합니다. 이 둘의 조합은 식물 구조와 수확량 사이의 균형을 달성합니다. 청색광은 비타민, 안토시아닌과 같은 2차 대사산물의 축적을 촉진하는 반면, 적색광은 수용성 당 함량을 증가시킵니다. 결합된 빛은 영양소와 향미 화합물PMC의 합성을 최적화합니다.

묘목 단계의 잎채소의 경우 줄기와 잎 성장을 촉진하려면 더 높은 청색광 비율(4:1~7:1)이 필요합니다. 개화 및 결실 단계에서 더 높은 적색광 비율(9:1)로 전환하면 수확량을 늘릴 수 있습니다.

전체 스펙트럼 광원과 비교하여 결합된 빨간색-청색 빛은 유효 파장 범위에 초점을 맞추고 비효율적인 스펙트럼으로 인한 에너지 소비를 줄여 전기 에너지 단위당 더 높은 바이오매스 생산량을 달성합니다.

지능형 제어 시스템은 자외선 파장을 통합하여 뿌리 발달, 묘목 신장 억제 및 꽃 색상 향상과 같은 복합 기능을 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 다육식물은 다이나믹 디밍 기술을 통해 컴팩트한 식물 모양과 선명한 색상을 얻을 수 있습니다.

다음은 설계 또는 조달 시 참조할 수 있도록 다양한 플랜트에 대한 일반적인 적색-청색 광 비율입니다.

1. 상추, 시금치, 배추 등 잎채소나 활엽수 관상식물에 적합합니다.

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2. 다육 식물과 같이 전체 성장주기 동안 추가 조명이 필요한 식물에 적합합니다.

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3. 토마토, 가지, 오이와 같은 꽃과 열매를 맺는 식물에 적합합니다.

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자연광은 일반적으로 작물의 건강한 성장을 위한 요구 사항을 충족하지 못합니다. LED 재배등을 사용하면 작물의 성장 추세를 효과적으로 제어하고 수확량을 높일 수 있습니다. 온실, 수직 농업 시스템 또는 기타 실내 시설에서 야채, 과일, 꽃을 재배하는 경우 LED 재배 조명은 각 작물의 특정 특성에 맞는 최적의 관리를 제공할 수 있습니다. 세나광전자가 생산하는 LED 재배등은 작물의 균일한 성장을 촉진하여 작물의 품질과 수확량을 향상시키는 것으로 입증되었습니다.

실험 연구에 따르면 보조 조명은 조명 환경을 개선하여 식물 줄기 길이, 줄기 직경 및 잎 크기를 향상시키는 것으로 나타났습니다. 빛을 보충한 후 실제 빛의 강도를 적절하게 조정하여 전반적인 빛 에너지 활용 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 작물 수확량은 약 25% 증가하고, 물 사용 효율은 3.1% 증가할 수 있습니다.

또한 겨울철 온실에 LED 보조조명을 사용할 경우 보조조명 효과를 극대화하기 위해서는 온실 온도를 적절하게 조절해야 하므로 난방에너지 소모가 증가할 수 있다. 이는 LED 보조 조명 전략을 종합적으로 최적화하고 온실 생산 효율성과 경제적 이익을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다. 보조 조명의 일반적인 형태는 다음과 같습니다.a) 빨간색-파란색 빛 조합: 빨간색 빛(660nm)은 엽록소 합성, 개화 및 결실을 촉진하고 파란색 빛(450nm)은 줄기와 잎 성장을 촉진합니다. 두 가지를 결합하면 광합성 효율이 향상됩니다.b) 전체-스펙트럼 조명: 자연광을 시뮬레이션하여 장기간의 보조 조명 요구 사항에 적합하고 식물의 과도한 신장 또는 저항 감소를 방지합니다.c) 크세논 램프: 광도는 자연광에 가깝고 가치가 높은 식물에 적합하지만-많은 열을 발생시키고 많은 양의 에너지를 소비하며 비용이 높습니다.

흐리거나 비가 오는 날에는 하루 종일 보조 조명을 제공해야 합니다. 맑은 날에는 자연광이 약해지면 오후 3~4시 이후에 조명을 켜서 일일 총 조명 지속 시간을 10~12시간으로 조절할 수 있습니다. 16시간 이상 지속적으로 보조 조명을 켜면 잎 가장자리가 타거나 황변하는 현상을 특징으로 하는 광억제를 유발할 수 있습니다.

주변 온도가 15도 이상일 때 보조 조명을 구현해야 합니다. 낮은 온도는 광합성을 억제합니다. 겨울철이나 자연광이 부족한 경우에는 보조조명 지속시간을 14시간까지 연장할 수 있으나, 식물종에 따라 조정이 필요합니다.

자연광 강도가 100μmol/m²·s 아래로 떨어지면 보조 조명을 활성화하여 PPFD(광합성 광자 흐름 밀도)를 200~1000μmol/m²·s 사이로 유지해야 합니다. 광 센서를 사용하여 나뭇잎의 빛의 균일성을 모니터링하고 국부적인 과다-조사 또는 조명 부족을 방지해야 합니다. 나뭇잎에 대한 자외선 손상을 방지하기 위해 차광 커튼이나 조광기와 함께 고강도-광원을 사용해야 합니다.

발코니나 실내 식물(예: 거미 식물, Chlorophytum comosum)의 경우 하루 8~12시간 동안 저전력 LED 보조 조명을 사용하는 것이-권장됩니다.

온실에서는 자동화 시스템을 통합하여 식물 높이에 따라 보조 조명의 높이를 동적으로 조정함으로써 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 과학적 조명 설계와 정밀한 유지 관리를 결합함으로써 녹색 식물은 생생한 외관을 유지하고 성장을 가속화할 수 있습니다. 보조 조명 효율성의 개선은 온도 및 물{2}}비료 관리와 함께 최적화되어야 합니다.

자연광이 부족한 실내 시설에서 여러 작물을 재배하는 경우 식물 성장을 촉진하고 건강한 성장을 촉진하기 위해 LED 재배 조명을 사용하는 경우가 많습니다. 실내에서 야채를 재배하든 과일을 재배하든 LED 재배 조명은 자연광을 보충하고 스펙트럼 구성을 최적화하며 과도한 열을 발생시키지 않고 조명 강도를 높일 수 있습니다.

또한 LED 조명은 에너지 소비를 줄이면서 밝기를 효과적으로 향상시킵니다. 잎채소 재배에 적합한 재배 조명을 선택하면 재배자가 단위 면적당 수확량을 늘리는 동시에 맛 개선, 영양가 향상, 유통기한 연장과 같은 작물의 고유한 특성을 수용하는 데 도움이 됩니다.{1}} 다양한 조명 장치는 스펙트럼 범위와 광도가 다양하며 이는 잎채소의 성장과 발달에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 파란색과 빨간색 빛을 결합한 성장 조명이 가장 적합합니다.

영양 성장 단계(줄기 및 잎 발달 단계) 동안 대부분의 잎채소의 경우 4:1의 빨간색-대-청색광 비율이 권장됩니다. 이 비율은 광합성을 촉진하는 적색광의 역할과 잎 형태를 조절하는 청색광의 이점 사이의 균형을 유지합니다. 예를 들어, 상추와 시금치 같은 일반적인 잎채소는 이러한 빛 비율 하에서 효율적인 탄수화물 축적과 조화로운 줄기{6}}잎 성장을 달성합니다.

실내 잎채소 재배에 대한 적색-청색광 비율은 성장 단계에 따라 동적으로 조정되어야 합니다.

묘목단계

파란색-밝은 지배적 단계: 빨간색{0}}대-파란색 조명 비율3:1 ~ 5:1최적입니다. 청색광 비율을 30~50%로 높이면 뿌리 발달과 잎 분화가 촉진되고 줄기가 과도하게 늘어나는 것을 방지하며 묘목 활력이 크게 향상됩니다.

급속한 성장 단계

빨간색-빛 강화 단계: 빨간색{0}}대-파란색 조명 비율을 점진적으로 조정하여4:1 ~ 5:1. 적색광(630~660nm)의 비율을 늘리면 광합성 속도가 높아집니다. 200~300μmol/m²/s의 광도와 결합하면 일일 성장률을 30% 이상 높일 수 있습니다.

수확 전-단계

원거리-빨간불 보충: 4:1 코어 스펙트럼 비율을 유지하면서 소량의 원적외선(720~740nm)을 추가할 수 있습니다. 이는 잎의 팽창과 세포 신장을 촉진하여 잎채소의 신선도와 상품성을 높여줍니다.

다-수확 품종(예: 부추, 물시금치): 영양소 고갈을 방지하려면 안정적인 4:1 비율을 유지하세요.

엽록소 함량이 높은-품종(예: 케일): 청색광 비율을 25%~30%로 높여 색소 합성을 강화합니다.

메모: 실제 적용에서는 스펙트럼 조정이 가능한 LED 성장 조명을 선택하는 것이 좋습니다. 잎 두께, 줄기 강성 등의 형태적 지표를 참조 기준으로 사용하여 특정 작물 품종 및 재배 환경에 따라 조명 설정을 미세 조정합니다.

인간이 음식을 선호하는 방식과 마찬가지로 다양한 야채에는 성장 주기 전반에 걸쳐 뚜렷한 스펙트럼 요구 사항이 있습니다. 예를 들어, 잎이 많은 채소는 성장 주기 전반에 걸쳐 상대적으로 높은 비율의 청색광을 필요로 합니다. 청색광은 잎의 성장을 자극하여 더 무성하고 푸른 잎을 만들어냅니다.-예를 들어 충분한 청색광은 상추와 시금치의 잎이 더 넓고 부드러워지는 데 도움이 됩니다. 고추와 토마토와 같은 열매 맺는 야채의 경우, 빨간색 빛은 개화 및 열매 맺기 단계에서 중요한 역할을 합니다. 즉, 꽃봉오리 분화를 자극하고 과일 착화를 촉진하며 더 크고 통통한 과일을 생산합니다. 재배 조명을 구매할 때 항상 제품의 스펙트럼 매개변수를 확인하고 야채의 특정 성장 요구 사항을 충족하기 위해 스펙트럼 비율을 유연하게 조정할 수 있는 모델을 선택하십시오.

측정된 광도PPFD(광합성 광자속 밀도)단위는 μmol/m²·s로, 성장 조명 성능의 주요 지표입니다. 잎이 많은 채소에는 충분한 빛이 필요하지만 빛의 강도가 너무 높거나 장기간 노출되면 성장에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

일반적으로 일일 조명 지속 시간은 대략적으로 조절되어야 합니다.10~12시간. 묘목은 섬세하며 다음과 같은 빛의 강도만 필요합니다.80~150μmol/m²·s부드러운 보살핌과 탄탄한 성장을 보장합니다. 채소가 급속한 성장 단계에 진입함에 따라 광도 수요가 약-증가합니다.200~400μmol/m²·s광합성 요구 사항을 충족하고 왕성한 성장을 위한 충분한 에너지를 공급하는 데 필요합니다. 개화 및 결실 단계에서 일부 야채는 광도가500μmol/m²·s과일 발달을 촉진하기 위해.

따라서 LED 성장 조명을 선택하는 것이 중요합니다.조정 가능한 광도 범위이는 다양한 야채 성장 단계의 요구 사항에 부합합니다.

성장 조명은 식물에게 조명을 제공하지만 영양분과 물의 공급도 똑같이 중요합니다. 상추를 재배할 때, 상추의 성장과 발육을 위해서는 적절한 양액과 물을 공급하는 것이 필요합니다. 질소비료(예: 대두비료)를 적당히 보충하면 엽록소 합성을 촉진할 수 있으며, 엽록소의 핵심 성분인 마그네슘-도 정기적으로 보충해야 합니다-.

또한, 분해된 견과류 껍질(예: 해바라기씨 껍질)을 토양에 첨가하면 공기 투과성을 향상시키고 뿌리 흡수 능력을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 환기 및 가스 조절(이산화탄소 농도 증가)과 온·습도 조절(50~70%RH 유지)을 병행하여 고온다습으로 인한 질병을 예방해야 한다.

성장 조명은 전력 출력과 해당 광도에 따라 다릅니다. 성장 조명을 선택할 때 장착 높이를 고려하세요.-고출력-보조 조명은 일반적으로 비교적 높은 광도를 제공합니다.

일반적으로 광원이 식물에 가까울수록 PPFD(광합성 광자 흐름 밀도)가 높아져 식물이 더 효과적인 조명을 받을 수 있습니다. 그러나 성장광과의 거리가 멀어질수록 빛이 닿는 면적은 늘어나고 빛의 세기는 그에 따라 감소합니다. 전문적인 광학 설계가 없는 성장 조명은 중앙 및 주변 조도 사이에 상당한 차이를 나타내며, 이는 고르지 못한 보조 조명과 빛 에너지 낭비를 초래하는 경향이 있습니다.