หลอด HPS (หลอดโซเดียมความดันสูง) ได้เป็นผู้นำที่มั่นคงในตลาดระบบแสงสำหรับการปลูกพืชมาหลายทศวรรษแล้ว แต่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยี LED และพลังงานแสงอาทิตย์อาจทำให้ตำแหน่งของมันเปลี่ยนแปลงได้ ในบทความนี้ เราจะศึกษาอย่างละเอียดถึงความแตกต่างระหว่างประเภทของแสงต่าง ๆ และพยายามวิเคราะห์ความคาดหวังต่อเทคโนโลยีเหล่านี้
แล้ว HPS คืออะไร ไฟปลูกพืช, ไฟ LED สำหรับปลูกพืช, ไฟปลูกพืชพลังงานแสงอาทิตย์?
หลอดไฟปลูกพืช HPS
หลอด HPS ปล่อยแสงโดยส่งพลังงานแบบพัลส์ความดันสูงผ่านท่อควอตซ์ที่ปิดสนิท ซึ่งภายในบรรจุไอนาทรีוםและธาตุอื่น ๆ เช่น เซนอนและปรอท เมื่อถูกความร้อน ก๊าซจะเริ่มเรืองแสง โซเดียมให้แสงสีส้มและเหลืองที่เข้มข้น ส่วนก๊าซซีนอนและปรอทสามารถใช้เพื่อปรับเปลี่ยนสเปกตรัมแสง ซึ่งให้แสงในช่วงสีฟ้าของสเปกตรัมที่ตามนุษย์มองเห็นได้ ทำให้แสงดูขาวขึ้น.
ไฟ LED สำหรับปลูกพืช
หลอดไฟ LED สำหรับการปลูกพืชเป็นสารกึ่งตัวนำที่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้เกือบไม่มีอุปสรรคในทิศทางหนึ่ง แต่สร้างแรงต้านทานสูงมากในทิศทางตรงกันข้าม (ผ่าน “จุดต่อ PN”) ด้านหนึ่งของจุดต่อถูกประมวลผลให้รับอิเล็กตรอนเพิ่มเติม ส่วนด้านอีกด้านหนึ่ง กลับถูกประมวลผลให้ขาดอิเล็กตรอน เมื่อมีแรงดันไฟฟ้า เราจึงบังคับให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านจุดต่อเพื่อเติมเต็ม “ช่องว่าง” ที่อีกด้านหนึ่ง ซึ่งก่อให้เกิดการเรืองแสง โดยสีของแสงจะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ วัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดคือฟอสเฟตและไนไตรด์ของกัลเลียม อะลูมิเนียม ซิงค์ และซิลิคอน.
ไฟปลูกพืชพลังงานแสงอาทิตย์
ไฟปลูกพืชพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์เป็นแหล่งพลังงาน เป็นวิธีที่ช่วยลดปริมาณพลังงานที่ไฟปลูกพืชแบบดั้งเดิมใช้ไป ทั้งในการใช้งานภายในและภายนอกอาคาร ไฟปลูกพืชพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับใช้งานภายนอกไม่ได้รับผลกระทบจากระบบไฟฟ้าหลัก เนื่องจากเป็นระบบไฟส่องสว่างแบบอิสระที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ ระบบไฟปลูกพืชพลังงานแสงอาทิตย์นี้ให้พลังงานสะอาด มีประสิทธิภาพ และสะดวกสบาย.
ประสิทธิภาพทางแสงไฟฟ้า
ประสิทธิภาพของหลอดไฟสำหรับพืชในร่มสามารถแสดงได้ด้วยสูตรง่ายๆ คือ การนำปริมาณพลังงานแสงรวม (ลูเมน) ของหลอดไฟมาหารด้วยปริมาณการใช้พลังงานรวม (วัตต์) ประสิทธิภาพขั้นต่ำของ DNAT คือ 90 lm/W แต่สำหรับบางแบรนด์ ตัวเลขนี้อาจสูงถึง 150 lm/W หรือมากกว่า ปัจจุบัน ไฟปลูกพืชยังถูกประเมินด้วยหน่วยของรังสีที่กระตุ้นการสังเคราะห์แสง (PAR) ซึ่งวัดเป็น mol/s (โฟตอนต่อวินาทีต่อพื้นที่พืช 1 m²).
µmol/s เป็นหน่วยวัดที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับแสงสำหรับพืช เนื่องจากมันวัดปริมาณแสงที่ถึงพืช แทนที่จะวัดสิ่งที่ตามนุษย์มองเห็น.
สำหรับแสงสำหรับพืช LM/W ถือว่ามีความ ‘พลังในการสื่อสาร’ น้อยกว่า PAR เนื่องจากค่า LM/W ของหลอดไฟสีแดงและสีน้ำเงินมักต่ำกว่ามาก เนื่องจากหลอดไฟเหล่านี้ผลิตความถี่ที่สำคัญที่สุดสำหรับกระบวนการสังเคราะห์แสง และลดการผลิตแสง “ที่ไม่มีประสิทธิภาพ” ลงให้เหลือน้อยที่สุด.
อย่างไรก็ตาม, ไฟ LED รุ่นใหม่ เติบโต ไฟเหล่านี้ใช้ความถี่หลายระดับเพื่อสร้างสเปกตรัมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และครบถ้วนยิ่งขึ้น ซึ่งเชื่อกันว่ามีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช และมักประกอบด้วย LED สีขาวแบบแยกส่วน รวมถึงสีแดงและสีม่วงด้วย แผงรุ่นใหม่เหล่านี้บางครั้งแสดงประสิทธิภาพเป็น LM/W ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงควรระบุค่า PAR อย่างน้อย ตัวอย่างเช่น แผงสเปกตรัมเต็มรูปแบบ 410W ของ Master (Bandmaster II 675 God) แสดงค่า PAR ที่ระยะห่างต่าง ๆ จากหลอดไฟ (ระยะห่างยิ่งไกล ค่า PAR ยิ่งต่ำ เนื่องจากมีโฟตอนน้อยลงที่กระทบพื้นผิวพืช) ที่ระยะ 31 ซม. ค่า PAR ของหลอดไฟอยู่ที่กว่า 2000 μmol/s เล็กน้อย.
สเปกตรัม
แม้ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจะไม่ได้ขัดขวางการพัฒนาเทคโนโลยี HPS แต่มีความเห็นว่าหลอดไฟเหล่านี้มีลักษณะที่คล้ายกับแสงแดดธรรมชาติเพียงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับระบบแสงสว่างสมัยใหม่ หากไม่เพิ่มก๊าซซีนอนและปรอท โซเดียมเองจะเรืองแสงเป็นสีแดงและสีเหลือง อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีไฟ LED สำหรับปลูกพืชแบบสเปกตรัมเต็มรูปแบบรุ่นใหม่ที่มีอาร์คสองเส้น นั่นคือเป็นการผสมผสานระหว่าง DNAT และ DRI ดังนั้น ตัวอย่างเช่น Hortilux Super Blue HPS/MH ผสมผสาน HPS 600W และ DRI 400W เพื่อให้แสงเริ่มต้น 110,000 ลูเมน และจำลองสเปกตรัมให้ใกล้เคียงกับธรรมชาติมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้.
