چراغ رشد (Grow Light) يا چراغ گياه (Plant Light) يک منبع نور الکتريکی است که در دسته لامپ های تخصصی قرار می گیرد و طيفی از نور را شبيه سازی نموده و منتشر می نمايد که صرفا برای تحريک و تقويت عمل فتوسنتز طراحی شده است. چراغ رشد گیاه يک طيف نور مشابه به نور خورشيد و يا طيفی از نور مورد نياز کشت گياه را مهيا می نمايد. بسته به نوع گياهان تحت پرورش، هر کدام از مراحل کشت، شامل جوانه زنی، رويش، گلدهی يا ميوه دهی هر گياه، نياز به محدوده خاصی از طيف، شدت و دمای رنگی نور و همچنين دوره نوردهی (Photoperiodic) مشخصی دارد که اين خواص بايد توسط چراغ رشد گیاه تامين گردند.
کاربرد چراغ رشد گیاه
از چراغ رشد گیاه(Grow Light) در جاهايی که نور طبيعی وجد ندارد و يا نور مکمل مورد نياز است، استفاده می شود. برای مثال، در زمستان ساعات نور روزانه در دسترس، ممکن است برای رشد گياه تحت کشت کافی نباشد، پس بايد از چراغ رشد گیاه برای افزايش زمان نور دهی بهره گرفت. از چراغ رشد گیاه برای باغبانی علمی، گلخانه ای (Indoor) و تکثير گياهان استفاده بسياری می شود. هر چند که اين تکنولوژی نور رسانی به گياه بيشتر کاربرد صنعتی دارد، اما امروزه در سطحی وسيع دارای کاربردهای خانگی نيز شده است، تا آنجا که ايجاد فضايی مملو از گلها و گياهان طبيعی در اقامتگاهها، ادارات و منازل از ضروريات زندگی روزمره بشر قرن بيست و يکم است.
نقش نور چراغ رشد گیاه در فتوسنتز گیاهان
همانطور که می دانيد نور باعث عمل فوتوسنتز در گياهان می گردد و لذا در مکان هايی که به هر علت نور طبيعی خورشيد وجود ندارد اين عمل توسط نورپردازی گلخانه و ايجاد نور مصنوعی انجام می شود . چراغ رشد گیاه و نورپردازی گلخانه در صورت استفاده صحيح برای گياه بسيار مفيد می باشد و ميتواند جايگزين مناسبی برای آفتاب باشد، که به آنها نور سرد ميگويند، يعنی آسيبهايی که نور شديد خورشيد ايجاد می کنند را ندارند.
برای اينکه يتوانيم نور مناسب برای گياهان خود تهيه کنيم ابتدا نياز است مختصری در مورد عمل فتوسنتز بدانيم. فتوسنتز (photosynthesis) فرآيندی زيست شيمی است که در آن،انرژی نور توسط گياه به انرژی شيميای ذخيره شده در مواد غذايی تبديل می شود. اين تبديل توسط کلروفيل(۱) صورت می گيرد. در گياهان بيش از سيزده نوع مختلف کلروفيل وجود دارد. که مهمترين آنها کلروفيل نوعA و کلروفيل نوعB می باشد. شايان ذکر است که درصد وجود انواع مختلف کلروفيل در گياهان مختلف متفاوت است و هر نوع کلروفيل به طيف خاصی از نور واکنش نشان می دهد و آن را تبديل به انرژی می کند . همچنين برخی از طيف های نور بر تمامی انواع کلروفيل بی اثر بوده و توسط گياه جذب نمی شوند.
نورپردازی بوسیله چراغ رشد گیاه
با توجه به اينکه انواع مختلف گياه به طيف های مختلف نور واکنش نشان می دهند نور طبيعی خورشيد به دليل داشتن طيف کامل نور، نوری مناسب برای رشد گياه می باشد. شايان ذکر است که عدم توانايی در کنترل شدت و کنترل ساعات تابش نور خورشيد از نقاط ضعف آن به شمار می رود زيرا می تواند باعث ايجاد آفتاب سوختگی گياه گردد. حال در طرحی مناسب برای ايجاد نور مصنوعی ابتدا بايد با توجه به نوع گياه، نوع کلروفيل های مهمتر در آن گياه مشخص گردد. سپس با توجه به اينکه آن کلروفيل های مشخص شده به کدام طيف نور واکنش نشان می دهند، آن طيف نور را در چراغ يا پروژکتور طراحی شده تقويت نمود. قبل از هر چيز بايد بدانيد که عموما برای روشن کردن هر متر مربع از مساحت گلخانه ١٦ وات نور مورد نياز است.اما حالا مهمترين مسئله اين است که روشنايی را چگونه تامين کنيم.ما از هر لامپی نبايد استفاده کنيم و بايد در انتخاب لامپ همه ی فاکتورها را در نظر بگيريم. اول اينکه سعی کنيد از لامپ های رشته ای استفاده نکنيد زيرا لامپ های رشته ای نور قرمز زياد و نور آبی کمی دارد و گرمای زيادی توليد ميکند که باعث سوختن گياه ميشود.
استفاده از لامپ های فلوئورسنت کمی مطلوبتر است .در خيلی از گلخانه ها استفاده از اين لامپ ها را ديده ايد اما هنوز مطلوب ما نيست. کلا نور لامپ فلورسنت نور آبی و سبز و زرد است ولی از نظر نور قرمز ضعيف است پس استفاده از آن باعث ميشود گياه کمی ضخيم و کوتاه شود. لامپ بخار جيوه دارای طيف نور آبی است و لامپ بخار سديم دارای نور زرد و نارنجی که ايجاد اين طيف از نور سبب ميشود گياه احساس کند فصل پاييز فرا رسيده و زمان گلدهی و ميوه دهی آن تحريک شود. نتيجه گيری اين است که چون برای نور دهی گياه به طيف های آبی و قرمز نيازمنديم پس استفاده از لامپ هايی که بصورت همزمان طيف نور آبی و قرمز را دارا ميباشند بهترين گزينه مناسب برای گلخانه ها می باشد.
نکته بسيار مهمی که بايد بدانيم اين است که نور قرمز و آبی بشترين نقش را در تکامل گياه دارند بطوريکه نور قرمز باعث رشد گياه و گلدهی(به رشد طولی گياه کمک ميکند) و نور آبی باعث رشد عرضی گياه ميشود. نور آبی به تنهايی باعث کوتاه و ضخيم شدن ساقه ها و برگ ها ميشود. نور مصنوعی ميتواند نور مهتابی، لامپهای کم مصرف، لامپهای LED ، لامپ سديمی فشار بالا و لامپ های متال هالايد باشد .
روشنايی HID :
روشنايی HID کارامدترين راه برای تبديل الکتريسيته به نور است که در دسترس مصرف کننده قرار می گيرد . ١- متال هالايد: لامپ متال هاليد ميزان زيادی نور در طيف آبی توليد می کند . اين رنگ از نور ، رشد گياه را ترويج می دهد و برای رشد برگ های سبز عالی است و گياهان را متراکم نگه می دارد. اين نوع که به عنوان منبع نور اصلی استفاده می شود بهترين نوع نور است (در صورت عدم و يا کم بودن نور طبيعی خورشيد). متوسط طول عمر آن حدود ١٠٠٠٠ ساعت است. لامپ فراتر از اين زمان روشن خواهد بود اما با توجه به کاهش تدريجی نور، ديگر ارزشی ندارد و در نهايت می سوزد.
٢ - لامپ بخار سديم: لامپ های سديمی با فشار بالا ، نور قرمز-نارنجی منتشر می کنند. اين گروه از نورها محرک هورمون ها در گياهان هستند و باعث افزايش گلدهی و جوانه زنی می شوند. آن ها بهترين چراغ رشد گیاه در دسترس برای روشنايی ثانويه يا مکمل هستند (می توان همزمان با نور خورشيد از اين چراغ ها استفاده کرد) .اين حالت برای برنامه های رشد گلخانه ای بسيار ايده آل است.
اين روشنايی دارای دو ويژگی می باشد که انتخاب آن مقرون به صرفه است. طول عمر متوسط آن ها دو برابر هاليدهای فلزی است اما پس از ١٨٠٠٠ ساعت استفاده، آن ها شروع به دريافت برق بيشتری می کنند در حالی که به تدريج نور کمتری توليد می کنند و نقطه ضعف آن ها اين است که در طيف آبی کمبود دارند. اگر يک باغبان رشد يک گياه را زير نور لامپ HPS شروع کند، رشد عمودی چشمگيری را می بيند. بوته گياهانی که رشد نازک و دراز دارند را قبل از اين که زير نور ثابت رشد کند، در هيچ زمانی نبايد هرس کنيد. به جز استفاده از چراغ HPS در گلخانه، بايد از يک منبع نور که طيف آبی هم از خود ساطع می کند استفاده کرد. منابع نور که دارای خروجی بالا در طيف آبی هستند مانند نور خورشيد و لامپ های MH می توانند هرگونه کمبود لامپ های HPS را جبران کنند. همچنين لازم به ذکر است انواع لامپ های گازی به دليل ايجاد گرمای شديد در حين کار مشکلات متعددی را برای گل خانه داران ايجاد کرده اند.
روشنايی فلورسنتی :
چراغ های فلورسنتی دارای خواص تفسير رنگ بهتر و توليد حرارت کمتر از لامپ های رشته ای و لامپ های HID هستند. اين باعث می شود که بتوان آن ها را در نزديک گياهان قرار داد (در عرض چند اينچ) . توصيه می شود که اين چراغ ها را برای گرفتن نتيجه بهتر، بيشتر از چند فوت از گياهان قرار ندهند. لامپ های ٢٧٠٠ تا ٣٠٠٠ کلوين طيف نور قرمز توليد می کنند که باعث ترويج گل می شود. لامپ های ٥٠٠٠ تا ٦٥٠٠ کلوين، طيف نور آبی توليد می کنند که باعث رشد کلی گياه سبز می شود. در مورد لامپ های مهتابی و کم مصرف می توان گفت بدليل دارا بودن طيف نسبتا کاملی از نور، از نور خوبی برخوردار می باشند ولی بدليل عدم توانايی در کنترل طيفی آن (عدم توانايی در تقويت يک طيف خاص و تضعيف طيف ديگر با توجه به نوع گياه و نوع کلروفيل آن) از بازده پايينتری نسبت به نور LEDبرخوردار ميباشند.
روشنايی رشته ای:
اين چراغ ها بسيار ارزان هستند ولی بسيار ضعيف و ناکارامد برای گياهان می باشند. در بهترين حالت می توان از آن ها به عنوان نور مکمل برای گياهان خانگی استفاده کرد. لومن توليد شده از اين لامپ ها در مقايسه با ساير لامپ ها پايين ميباشد.
روشنايی ال ای دی:
جديد ترين گزينه روشنايی برای گياهان، لامپ های ال ای دی هستند. اين ها کارامدترين و جالب ترين چراغ ها برای رشد هستند .با توجه به توانايی کامل در کنترل طيف نور تابيده شده در تکنولوژی LED و همچنين بازده بسيار بهتر آن از نظر ميزان مصرف انرژی نسبت به ساير منابع نور، چراغ های LED در توليد نور مصنوعی بسيار مورد استقبال مجموعه داران قرار گرفته اند.
1. طول موج مناسب: لامپهای LED فقط طول موج مفيد برای گياه را توليد میکنند. يک چراغ LED با مصرف ١٠٠ وات معادل يک لامپ ٤٠٠ وات HPS در فرايند فتوسنتز مفيد خواهد بود.
2. بازده نوری بالا: از ديگر مزيتهای لامپهای LED می توان به بازده نوری (lum/watt) بالای اين لامپها اشاره نمود. در حال حاضر لامپ های ledبازده ای بين ٧٤ تا ١٨٠ لومن بر وات را دارا می باشند و اين در حالی است که اين مقدار برای لامپ های رشته ای ١٠ تا ١٥ لومن بر وات، برای لامپ های کم مصرف ٤٥ تا ٦٥، برای لامپ های بخار جيوه ٣٥ تا ٦٠، برای لامپ های بخار سديم ٦٠تا ١٣٠ و برای لامپ های متال هاليد ٧٥ تا ٨٥ لومن بر وات می باشند .در زير نمودار مقايسه بازده نوری انواع لامپها آورده شده است.
3. گرمای تابشی کمتر: اگر شما در گلخانه از لامپهای HPS استفاده میکنيد حتما متوجه گرمای تابشی بيش از حد اين لامپها شدهايد. اين گرما موجب تبخير آب برگها و گلبرگها شده و به همين دليل لامپهای HPS نبايد نزديک گياه نصب شوند. اين درحاليست که لامپهای LED گرمای تابشی ناچيزی دارند و در نتيجه میتوان آنها را در فاصلهی کمی نسبت به گياه نصب کرد.
4. گرمای محيط کمتر: با استفاده از لامپهای LED به دليل بهرهوری بالاتر و در نتيجه توليد گرمای کمتر، در مصرف انرژی سيستم تهويه گلخانه نيز صرفه جويی خواهيد شد.
5. عدم وجود مواد خطرناک برای محيط زيست: لامپهای HPS، فلورسنت و متال هاليد دارای موادی مثل جيوه و سرب هستند که برای طبيعت مفيد نيست. لامپ های LED کاملاﹰ دوستدار طبيعت بوده و حتی در صورت شکستن کوچکترين آسيبی به محيط زيست نمیزنند.
6. طول عمر: لامپ های LED به طور ميانگين نسبت به ساير لامپها ٥ برابر بيشتر عمر میکنند.
7. قابليت تنظيم زاويه تابش و شدت نور: در لامپهای LED با استفاده از لنزهای مناسب می- توان به راحتی زوايای تابش نور و سطح پوشش را کنترل نمود. همچنين شدت نور لامپهای LED با استفاده از درايورهای مناسب به راحتی قابل کنترل میباشد.
8. نور يکنواخت: به دليل قابليت کنترل بالايی که لامپهای LED دارند نور توليد شده توسط اين لامپها يکنواخت تر از ساير لامپها میباشد.
9. افت نوری کم: افت نوری در LED با گذشت زمان ميزان ناچيزی می باشد. اين در حاليست که ساير لامپ ها به مرور زمان دچار افت شديد شدت نور می گردند .
10. امکان استفاده از انرژی خورشيدی: در تامين روشنايی بوسيله انرژی خورشيدی، بهترين گزينه، لامپهای LED میباشند. اين امر به دليل راندمان بالا و همچنين سطوح ولتاژ پايين مورد نياز لامپهای LED میباشد که از هدر رفتن انرژی توليد شده بوسيلهی سلولهای خورشيدی به شدت جلوگيری میکند.
فوايد LED نسبت به HPS در رشد گياه:
- ٢٥٪ سبک تر | ١٥٪ رشد سريع تر | ١٠٪ عملکرد بالاتر - ٦٥% مصرف کمتر - طيف ايده آل برای رشد ، گلدهی و شبيه سازی - گرمای تابشی صفر ، که می تواند به گياهان آسيب برساند - طول عمر بالا - کاهش هزينه سرمايش گلخانه کاربردهای لامپهای LED در صنايع کشاورزی: گلخانههای صنعتی گلخانهای خانگی گلخانههای عمودی تحقيقات کشاورزی
گیاهان برای رشد و عمل فوتو سنتز از انرژی نوری ٤٠٠ تا ٧٠٠ نانومتر استفاده ميکنند.
PAR یا Photosynthetically Active Radiation اين طيف نوری تصادفا اين تقريبا همان مقدار طول موج است که توسط انسان قابل رويت است( ٣٨٠ تا ٧٨٠ نانومتر) البته چشم انسان بيشترين حساسيت را به طيف نور سبز يعنی ٥٥٥ نانومتر دارد. PPF چيست؟ شار فوتون نور مصنوعی( Photosynthetic Photon Flux) که با واحد ميکرومول بر ثانيه اندازه گيری می شود. PPF مشخص کننده تعداد کل فوتون ها در محدوده فعال ساطع شده از منبع نور در هر ثانيه است. PPFD چيست؟ چگالی شار فوتون نور مصنوعی( Photosynthetic Photon Flux Density) با واحد ميکرومول بر متر مربع بر ثانيه اندازه گيری می شود. اين واحد اندازه گيری تعداد کل فتون ها در ناحيه فعال طول موج که بر يک متر مربع از سطح در هر ثانيه فرود می آيند گفته می شود.
PPF/WATT واحدی برای اندازه گيری راندمان که با ميکرو مول بر ژول اندازه گيری می شود و بيان کننده تعداد کل فوتون ها در ناحيه فعال طول موج که توسط يک ژول از انرژی الکتريکی توليد می شود است. بازده چراغهای LED بارها مورد آزمايش قرار گرفته است. نتايج نشان می دهند که بازدهی محصولاتی که تحت نور چراغهای سنتی HPS يا MH و يا HID رشد می کنند، حداکثر می تواند به نيم گرم بر وات برسند .اما در شرايط کاملا يکسان در صورتيکه فقط لامپها به LED تغيير يابند، اين عدد تا يک و نيم گرم بر وات افزايش خواهد يافت. بعبارت ديگر بازای هر واتی که گياهان مصرف می کنند، سه برابر محصول بيشتر نسبت به لامپهای سنتی بدست خواهند آورد. دستگاه های اندازه گيری بدين منظور طراحی شده اند که شامل يک سلول فوتوديود سيليکونی و يک فيلتر نوری شيشه ای می باشد که به طول موج در محدوده ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر حساس بوده و تعداد تابش فوتون در اين ناحيه از نور در واحد زمان را اندازه گيری ميکند.
