Tarımda UV LED Uygulamaları

Ultraviyole (UV) Led pazarı geçtiğimiz yıllara göre beş kat artmıştır. 2015 yılına kadar 1 milyar doların üzerine çıkacağı ve piyasayı tarım da dahil olmak üzere önemli trend uygulamalarda etkileyeceği düşünülmektedir. UV ışığı, tıbbi ve geleneksel bitkilerde uygun sıklık ve dozda kullanılarak aktif maddelerin üretimini arttırabilir, ayrıca sağlıklı bir büyüme ortamının da oluşmasına yardımcı olabilir. Bu yazımızda UV ışığın tarım alanında kullanımı hakkında bilgi vereceğiz.

A- A+

12.12.2018 tarihli yazı 11407 kez okunmuştur.

UV Işık ve Spektrumları

Ultraviyole (UV) ışık, 10 nm'den 400 nm'ye kadar değişen dalga boylarında olup elektromanyetik spektrumun önemli bir parçasıdır. Spektrumun bu kısmı insan gözü için görünür menzilin dışındadır, ancak bazı UV ışınları böcekler ve kuşlar tarafından algılanabilir. UV spektrumların çoğu atmosfer tarafından emilir.

Şekil 1: UV Sınıflandırması ve UV ile Görünür Işık Sprektrumu

►İlginizi Çekebilir: LED (Light Emitted Diode)'in Hikayesi

UV Spektrum Türleri

►UV-C (200-280 nm): Atmosfer tarafından neredeyse tamamen emilir, bu nedenle bize ulaşmaz. Mikrop öldürücü etkisi yüksek olduğundan yaygın olarak kullanılır.

►UV-B (280-320 nm): UV-B'nin yaklaşık %95'i atmosfer tarafından emilir. Cildimize direkt olarak temas ettiğinden dolayı cilt kanseri riskinin artmasına neden olmaktadır.

►UV-A (320-400 nm): Genellikle siyah ışık olarak adlandırılan UV-A ışığı, UV spektrumunda en uzun dalga boyu olup en az zararlı olarak kabul edilir.

UV aydınlatma endüstrisinin çoğu, özellikle civa ampülleri, LED'ler dışındaki kaynaklar tarafından yönetilmektedir. Son yıllarda, çevre ve enerji dostu bakımından arayışların artması üzerine UV ışığının üretimi de artmıştır.

UV Işığının Tarım Alanında Faydaları Nelerdir?

Kapalı ve kentsel çiftliklerde LED kullanımı ile sadece enerji tasarrufu sağlanmaz. Aynı zamanda UV LED ile yapılan gelişmeler sayesinde, UV ışığın tarım alanlarında UV-A ve UV-B gibi ek özelliklerinden faydalanılmasını sağlar. UV ışığının, şifalı bitkilerde antioksidan, esrardaki THC seviyeleri gibi aktif maddeleri artırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, küf ve bazı bitki zararlarını azaltarak yetiştirme ortamının korunmasına yardımcı olabilir. İç mekan tarımında kullanılan pek çok armatürün dıştaki Lens materyalleri, UV ışığının hepsini olmasa bile çoğunu bitkilere ulaştırır.

Tarımda LED’lerin kullanımına ilişkin mevcut araştırmaların çoğu, görünür ışığın dalga boyları ile bitkilerin çeşitli süreçler için ihtiyaç duyduğu spektrumlara odaklanmıştır. NASA, LED ışıklarının Dünya'daki ve aynı zamanda uzaydaki bitkilerin büyümesi için en iyi ışık kaynağı olduğunu belirlemiştir. Bunlara ek olarak, bitki büyümesi üzerine çeşitli dalga boyları ve bunların etkileri arasındaki ilişkiyi tanımlamak için birçok çalışma yapılmıştır. Örneğin, kırmızı ışık spektrumunun (630-660 nm), gövde büyümesinde ve yaprakların genişlemesinde etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çiçeklenme ve çimlenme dönemlerini düzenleyen dalga boyudur.

Şekil 2: Biberiye veya THC'nin Antioksidan Yararları

►İlginizi Çekebilir: Alışveriş Merkezlerinde Led Aydınlatma

Bazı araştırmacılar UV ışığının yokluğunda, bazı bitki türlerinin yaprakları ve dokularında şişkinlik meydana geldiğini gözlemlemişlerdir. Örneğin, sıradan bir cam UV-B ışıklarının %90’nından fazlasını engeller, bu nedenle sera veya benzer ortamlarda ek aydınlatma olmadan yetişen bitkiler olumsuz etkilenebilir.

Bitkilerin UV ışığına tepki vermesinin en yaygın yollarından biri, UV emici bileşiklerin sentezi ve birikmesidir. Fenolik maddeler de dahil olmak üzere bu bileşikler, bitkilerin UV ışığına aşırı maruz kalmasının neden olabileceği hasarı önlemek için bir güneş koruyucu gibi davranırlar. Bununla birlikte, fenolik bileşiklerin faydaları sadece bitkilerin korunmasına yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda bazı kanser ve kardiyovasküler hastalıklar dahil olmak üzere çeşitli kronik hastalıkların önlenmesinde de etkilidir. Bir biberiye çalışması, toplam fenoliklerinin UV-B radyasyonu kullanılarak büyütüldüğünde yaklaşık iki katına çıktığını göstermiştir.

İç alanda tarım yetiştiriciliğinin en büyük tehtidi toz küftür. Araştırmacılar, bir başka çalışmada, uygun dozda UV-B kullanarak toz küf şiddetini %90-99 oranında azaltıldığını gözlemlemişlerdir.

Şekil 3: Toz Küfü Örneği

►İlginizi Çekebilir: LED'lerin Işığıyla Gelen Modern Tarım

UV Işığını İç Mekan Tarım Aydınlatmalarında Kullanırken Dikkat Edilmesi Gerekenler

UV LED'lerini düşünürken, sadece LED üzerinde duramazsınız. Bunun yanı sıra, gerekli olan UV dozu, uygulama için gerekli dalga boyu ve bitki gölgesinin yönü gibi özellikler de düşünülmelidir. Daha sonra bunlara; termal yönetim, optik tasarım, güç kaynağı, sürücü ve en önemlisi lens malzemelerini de eklemelisiniz.

Uygulama İçin Gerekli Dozaj ve Dalga Boyunu Belirleme

Farklı dalga boylarının etkisi, büyüme döngüsünde bulunduğunuz yere ve bitki türlerine bağlı olduğundan, bitkilerin ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılayacak spektrumu tanımlamak önemlidir. Örneğin; yeşil ışığın küçük bir yüzdesi bitki gelişimini desteklemek için faydalı olabilir, fakat araştırmalar %50’den fazlasının zararlı olabileceğini göstermiştir. Aynı durum UV ışığı tarımsal aydınlatmaya dahil edildiğinde de geçerlidir.

Bazı tarım alanlarında, UV’nin birincil aydınlatma kaynağına entegre edilmesi gerekebilir. Örneğin; strese yanıt olarak bitkilerin ürettiği bir tıbbi madde olan Resveratrol, UV-A ışını gerektiren bir kimyasal reaksiyon ile oluşur. Bazı bitki yetiştiricileri istedikleri hedeflere ulaşabilmek için UV-A, UV-B veya her ikisinin bir kombinasyonunu kullanmaktadırlar.

UV'nin tarımla ilgili değişen ihtiyaçları ve uygulamaları göz önünde bulundurulduğunda, hem büyümeyi geliştirme hem de dezenfeksiyon / haşere kontrolü için UV uygulamalarını anlayan bir aydınlatma şirketi ile birlikte çalışmak önemlidir.

Lenslerin Etkisi

Bitkiler için LED ışıklandırmayı seçerken, bitkiler çok fazla ışık alamayacak olsa bile çok fazla ısı alabileceğini akılda tutmak son derece önemlidir. LED'ler cıva lambalarından daha verimli olsalar da, araştırmalar UV LED'lerinin, giriş gücünün yaklaşık %15-25'inin transfer edilebildiğini ortaya koymaktadır.

Işıklar bitkilerin ihtiyaç duymadığı spektrum alanlarında dalga boyları ürettiğinde, bitkinin soğurmadığı fotonlar, daha kapsamlı soğutma maliyeti gerektiren ortamda ısıya dönüşecektir. HPS aydınlatması’nın (Sodyum ampüller) bazı lens türleri, UV ışığının çoğunun bitkilere ulaşmasını engeller ve bu ışığı ısıya dönüştürür.

Şekil 4: Lens İçinde Sıkışan ve Isı Tarafından Yok Edilen Bir LED Örneği

►İlginizi Çekebilir: Tarım ve Yeniebilir Enerji Bir Arada: Agrofotovoltaik Sistem

UV LED’lerde diğer önemli bir faktörde, özellikle mavi LED’lerde, çoğu Lens malzemesinin zamanla bozulma yaşayacağı ve bunun da verimin düşmesine neden olacağıdır. Ayrıca ısı sonucu LED yok edilmektedir.

Violet Gro’nun patentli teknolojisi gibi yeni gelişmelerde, UV ışık kaynağının özel bir UV aktarıcı mercek malzemesi ile, doğrudan zararlı etkilere yol açmadan birleşmesi sağlanmaktadır. Bu Lens ile UV ışığının, amaçlanan kaynağa daha fazla iletilmesi ve yansıtılması sağlanır. Böylece verimlilik artarak ısı çıkışı azalır. Bu sistem hem LED’lerin kullanım ömrü için hem de kapalı alanlardaki soğutma gereksinimlerini önemli ölçüde azaltmada faydalıdır.

Yazar: Pelda Gezer

Kaynak:

►led-professional.com