超高亮度红蓝光LED应用于蝴蝶兰组培苗栽培之研究课件

超高亮度紅、藍光LED應用於蝴蝶蘭組培苗栽培之研究饒瑞佶、方煒台大生機系蔡田龍嘉大生機系中華民國93年12月16日超高亮度紅、藍光LED應用於蝴蝶蘭組培苗栽培之研究饒瑞佶、1組織培養產業台灣有近百家組培業者每年生產上億株種苗，以蘭花苗為最多組織培養產業台灣有近百家組培業者2傳統組培苗栽培方式傳統組培苗栽培方式3不同人工光源不同人工光源4不同反應曲線不同反應曲線5EmersonenhancementeffectEmerson,etal.(1957)發現當同時提供紅光(650~680nm)與紅外光(700~720nm)時，螺旋藻生長的光合作用速率可比單獨提供紅光或藍光增加2-3倍。此為後續發現植物體內存在兩個光合作用系統之基礎。EmersonenhancementeffectEmer6光合作用Photosynthesis光合作用Photosynthesis7光週期PhotoPeriodism光週期PhotoPeriodism8Photomorphogenesis光型態發生BRB/R饒與方，2004Photomorphogenesis光型態發生BRB/R饒9超高亮度红蓝光LED应用于蝴蝶兰组培苗栽培之研究课件10藍光的影響向光性葉綠體移動氣孔開閉藍光的影響向光性葉綠體移動氣孔開閉11使用燈管的最大問題耗電成本燈管耗電散熱(冷氣)耗電HighefficiencyCoollightsource使用燈管的最大問題耗電成本HighefficiencyCo12不同人工光源RadiantEfficiencyLuminousEfficacyIncandescent62mW/W(6.2%)14.8lm/WHigh-pressuremercury124-16640–57Compactgas-discharge138-17050–67Metalhalide22778Fluorescent220-270(25%)64–93High-PressureSodium313-316(31%)125-137不同人工光源發光效率比較不同人工光源RadiantEfficiencyLumino13高發光效率

MicrowavepoweredHPSWatercooledHPSLASERLED(Light-emittingdiode)低發熱量

LED研究重點高發光效率研究重點14高亮度LED作為

組培苗/種苗栽培人工光源可選擇特定波長波段集中(+5~10nm)使用期間衰減少使用壽命為燈管的10倍以上為低發熱光源，可降低組培室降溫成本體積小，強固(耐震，不怕摔)可靠近栽培對象，提高單位空間產能使用直流電，允許配合太陽能或風力發電可透過調頻與調工作比進一步省電可透過調整電流，達到調整光量與光質ACDC高亮度LED作為

組培苗/種苗栽培人工光源可選擇特定波長AC15LED使用壽命長IncandescentLife:1,000hrsMetalhalide6,000hrsCompactgas-discharge6,000-8,000hrsFluorescent8,000-9,000hrsHigh-pressuremercury8,000-10,000hrsHigh-pressureSodium16,000hrsLEDs100,000hrs=11.4yearsLED使用壽命長IncandescentLife:1,016材料、儀器與方法1蝴蝶蘭實生苗(PhalaenopsisWhiteDream×Enshyu)經70天栽培期再進行分切後移植入組培容器使用兩種允許上方透光的栽培容器，每種栽培容器內栽培5株，每種容器重覆4瓶，每種處理各8瓶(40株樣本)栽培90天後取出樣本分別量取七項參數濕重、乾重(105℃,烘乾30分鐘)葉片數、葉片長度、葉片寬度根數與根長育品新高12材料、儀器與方法1蝴蝶蘭實生苗(PhalaenopsisW17材料、儀器與方法2環控室內環境狀況溫度：25±2℃光週期：日16/夜8小時光量：120±20μmol·m-2·s-1使用兩種人工光源自製的LEDSets藍光LED(HLMP-CB16,HP,Sunpower)紅光LED(HLMP-EG08-VY000,HP,Sunpower)採購的日光燈管(Daylight,FL48D/38,TFCCorp.)調整燈具與植床高度，以維持兩者之光量相同(組培瓶高10cm)LEDSets距栽培平面之高度為12cm日光燈距栽培平面之高度為40cm材料、儀器與方法2環控室內環境狀況18LEDset光量、光質、頻率與工作比可調線上量測頻率、工作比、消耗功率與電流第一代第二代方等2001中華民國專利方等2002,2003美國專利方等2001中國專利LEDset光量、光質、頻率與工作比可調第一代第二代方等2019材料、儀器與方法3可攜式光譜量測儀(Spectroradiometer，LI-1800,LICOR,Inc.,USA)光量子感測器(Quantumsensor,LI-190SA,LICOR,Inc.,USA)數據紀錄器(21X,CampbellScientificInc.,USA)微量天平(AEG-455M,Shimadzu,Japan)烤箱(DV-452，炬安儀器，台灣)組織培養無菌操作台與相關設備材料、儀器與方法3可攜式光譜量測儀(Spectroradi20結果與討論1:LEDSet光譜HP，SunPower系列，超高亮度紅光(HLMP-EG08-VY000)LED與藍光(HLMP-CB16)LED結果與討論1:LEDSet光譜HP，SunPower系21結果與討論2:日光燈光譜一般日光燈管(Daylight,FL48D/38,TFCCorp.)結果與討論2:日光燈光譜一般日光燈管(Daylight,22結果與討論3:透氣率容器1透氣率為0.08hr-1容器2透氣率為0.06hr-1

12結果與討論3:透氣率容器1透氣率為0.08hr-11223結果與討論4:容器1栽培

LEDSets日光燈t-test乾重(g)1.22±0.441.20±0.44ns葉片數3.50±0.613.44±0.62ns葉長(cm)4.47±0.633.87±0.50s葉寬(cm)1.87±0.282.00±0.23ns根數7.25±1.297.61±1.29ns根長(cm)3.92±0.743.84±0.78ns結果與討論4:容器1栽培LEDSets日光燈t-test24結果與討論5:容器2栽培

LEDSets日光燈t-test乾重(g)1.30±0.601.28±0.46ns葉片數3.35±0.613.56±0.70ns葉長(cm)4.45±0.553.67±0.40s葉寬(cm)1.97±0.301.89±0.24ns根數7.47±1.377.78±1.90ns根長(cm)3.92±0.744.04±0.88ns結果與討論5:容器2栽培LEDSets日光燈t-test25結果與討論6:LEDSets栽培容器1容器2t-test乾重(g)1.22±0.441.30±0.60ns葉片數3.50±0.613.35±0.61ns葉長(cm)4.47±0.634.45±0.55ns葉寬(cm)1.87±0.281.97±0.30ns根數7.25±1.297.47±1.37ns根長(cm)3.92±0.743.92±0.74ns結果與討論6:LEDSets栽培容器1容器2t-test26結果與討論7:日光燈栽培容器1容器2t-test乾重(g)1.20±0.441.28±0.46ns葉片數3.44±0.623.56±0.70ns葉長(cm)3.87±0.503.67±0.40ns葉寬(cm)2.00±0.231.89±0.24ns根數7.61±1.297.78±1.90ns根長(cm)3.84±0.784.04±0.88ns結果與討論7:日光燈栽培容器1容器2t-test乾重(g)27結論容器1與容器2使用LEDset或日光燈管栽培蝴蝶蘭組織培養苗，90天之後均無明顯差異LEDset與日光燈管應用在蝴蝶蘭組織培養苗生長，栽培90天之後只有葉長有明顯差異以LEDset栽培者葉片較長其他均無明顯差異，包括：濕重、乾重葉片數、葉寬根長、根數結論容器1與容器2使用LEDset或日光燈管栽培蝴蝶蘭組織培28結論高亮度紅、藍光LED應用於蝴蝶蘭組織培養苗栽培應屬可行紅光比例偏高情況下，葉片較長，乾重累積與生長速率與使用日光燈管沒有顯著差異結論高亮度紅、藍光LED應用於蝴蝶蘭組織培養苗栽培29近程發展(作物栽培人工光源)紅、藍光LED取代日光燈光源應用在蝴蝶蘭組培苗栽培(本研究)紅、藍光LED取代日光燈光源應用在馬鈴薯組培苗栽培(已發表)紅、藍光LED取代日光燈光源應用在彩色海芋量產規模的組培苗栽培及作物栽培(已發表)只用紅光LED且採用交流供電的給光模式可用於栽培彩色海芋組培苗，可大幅降低設備成本(已發表)近程發展(作物栽培人工光源)紅、藍光LED取代日光燈光源應用30LED的發展與單價演變1968LED相關產品超高亮度紅光LED超高亮度藍光LED1993日本Nichia公司1994年1US$8US$1998年2月10NT$40NT$1999年8月3NT$26NT$2004年初2NT$8NT$LED的發展與單價演變1968LED相關產品超高亮度紅光LE31近程發展(植物光生理研究)紅光與藍光不同給光時機與時程對彩色海芋組培苗生長影響之探討(已發表)高頻閃爍給光可促進馬鈴薯組培苗生長並兼具省電效果(已發表)近程發展(植物光生理研究)紅光與藍光不同給光時機與時程對彩色32近程發展(作物儲藏人工光源)LED+電池的弱光儲藏(patentpending)應用於蔬菜、花卉小、中、大苗、成花與切花之長程陸運或海運輸送LED的低溫弱光儲藏(patentpending)應用於蔬菜、花卉種苗之短程低溫儲藏應用於冰箱之蔬菜儲藏區近程發展(作物儲藏人工光源)LED+電池的弱光儲藏(pa33近程發展(儀器研發)可彈性調整光量、光質、頻率、工作比的植物生長箱人工光源(已發表)

(目前只有紅光660nm與藍光450nm點亮，紅外光730nm未點亮)

用於植物生長箱的LED單片模組近程發展(儀器研發)可彈性調整光量、光質、頻率、工作比的植34用於植物生長箱的LED光盤

由九片模組組成方等2001中華民國專利方等2002,2003美國專利方等2001中國專利用於植物生長箱的LED光盤

由九片模組組成方等2001中華35後續發展(植物病蟲害光生理研究)黃光LED應用於驅蟲藍光與紫外光LED應用於誘蟲與捕蟲