1. Dopasowanie widmowe: „Kod postrzegania kolorów” fotosyntezy roślin
Chlorofil i karotenoidy są głównymi elementami fotosyntezy roślin. Pochłaniają określone długości fal światła. Badania wykazały, że chlorofil a/b ma optymalną skuteczność absorpcji w widmie światła czerwonego (620-680 nm) i widmie światła niebieskiego (430-460 nm), natomiast karotenoidy zwiększają absorpcję światła niebiesko-fioletowego (400-500 nm). Profesjonalne lampy LED do wzrostu roślin wykorzystują bardzo specyficzną mieszankę czerwonych (660 nm) i niebieskich (460 nm) chipów, aby skupić energię na obszarze roślin, gdzie pochłaniają najwięcej światła. Lampy te zużywają od 8 do 10 razy więcej energii świetlnej niż żarówki.
Z drugiej strony występują duże zmiany w zawartości widma zwykłych lamp LED:
Biała dioda LED: Tworzy widmo ciągłe, zamieniając niebieskie światło w proszek fluorescencyjny. Jednakże część światła czerwonego nie jest wystarczająco silna i istnieje „strefa marnotrawstwa” dla światła zielonego w zakresie od 550 do 580 nm (stopień absorpcji chlorofilu poniżej 10%).
Monochromatyczna dioda LED: Ciepłe białe światło (2700 K) zawiera więcej światła czerwonego, ale niewystarczającą ilość światła niebieskiego, natomiast zimne białe światło (6500 K) zawiera dużo światła niebieskiego, ale niewystarczającą ilość światła czerwonego. Żadne z tych świateł nie jest w stanie pokryć potrzeb roślin w całym cyklu.
Dane eksperymentalne wskazują, że sałata uprawiana pod profesjonalnym oświetleniem LED wykazuje wzrost zawartości chlorofilu o 18% w porównaniu z grupą stosującą światło naturalne, ale grupa stosująca standardowe oświetlenie LED wykazuje wzrost tylko o 5%. Oznacza to, że dopasowanie widma ma bezpośredni wpływ na to, jak dobrze tworzą się produkty fotosyntezy.
2. Intensywność światła i fotoperiod: „zegar wzrostu”, który zmienia się w czasie
Wzrost roślin powinien opierać się na założeniu, że intensywność światła i fotoperiod współdziałają, kontrolując się nawzajem. Stosowanie profesjonalnych lamp LED do wzrostu roślin ma trzy główne zalety:
Natężenie światła można zmieniać: można je zmieniać w zakresie od 200 do 1000 μmol/m²/s, co odpowiada potrzebom sadzonek (150–200 μmol/m²/s) i owocowania (600–800 μmol/m²/s).
Dokładna kontrola fotoperiodu: wykorzystując timer do wytworzenia 16 godzin światła i 8 godzin ciemności, pobudza rośliny pomidorów do kwitnienia, zapewniając im równą ilość światła słonecznego.
Jednolitość przestrzenna: Płyta dyfuzyjna lub struktura pryzmatu utrzymuje różnicę w PPFD (gęstość strumienia fotosyntetycznego fotonu) na oświetlonej powierzchni w granicach ± 15%.
Pod tym względem zwykłe lampy LED mają wyraźne ograniczenia:
Tłumienie natężenia światła: Na przykład PPFD żarówki LED o mocy 5 W wynosi tylko 80 μmol/m²/s w odległości 30 cm, co nie jest wystarczające dla roślin w fazie owocowania.
Niebezpieczeństwo niekontrolowanej temperatury: Korpus lampy może nagrzać się do 65 stopni po użyciu przez 4 godziny bez przerwy, co może spowodować oparzenia liści roślin.
Fotoperiod wymykający się spod kontroli: bez funkcji pomiaru czasu cykl dobowy rośliny zostaje zakłócony, co powoduje „fotoinhibicję”.
3. Efektywność energetyczna i żywotność:-długoterminowe wykorzystanie pieniędzy
Patrząc na koszt cyklu życia (LCC), profesjonalne lampy LED do wzrostu roślin mają wiele zalet:
Współczynnik efektywności energetycznej: profesjonalny produkt PPE (wydajność fotosyntetyczna fotonów) wynosi 2,8 μmol/J, czyli 2,3 razy więcej niż wysoko-wysokoprężne lampy sodowe (1,2 μmol/J). Jeśli zainstalujesz elektrownię o mocy 1000 W, możesz zaoszczędzić 4200 kWh energii elektrycznej rocznie.
Cykl życia: Profesjonalny koralik LED L70 wytrzymuje 50 000 godzin, czyli 8,5 roku ciągłego użytkowania, przy 16 godzinach użytkowania każdego dnia. Zwykłe diody LED wytrzymują tylko 25 000 godzin.
Koszt konserwacji: Produkty profesjonalne mają stopień ochrony IP65 i awarie zdarzają się rzadziej niż w 0,3% przypadków każdego roku. W wilgotnych warunkach zwykłe oświetlenie LED może zawieść nawet w 5% przypadków każdego roku.
4. Inna opcja: strategia optymalizacji w sytuacjach, w których koszty są niskie
W przypadku osób, które korzystają z domów i nie mają dużo pieniędzy, poniższe opcje mogą pomóc w zbliżeniu się do pożądanych rezultatów:
Zastosowanie kombinacji „czerwono-niebieskiego światła 1:1” z czerwoną diodą LED o długości fali 660 nm i niebieską diodą LED o długości fali 460 nm pozwala obniżyć koszty o 40% w porównaniu z lampami profesjonalnymi.
Metoda korekcji natężenia światła: Możesz zwiększyć całkowity strumień światła, dodając więcej lamp. Można na przykład zastosować cztery lampy LED o mocy 10W zamiast jednej lampy profesjonalnej o mocy 40W.
Metoda optymalizacji czasu: Zwiększ czas włączenia światła do 18 godzin dziennie, aby zrekompensować fakt, że nie jest ono wystarczająco jasne.
Studium przypadku gospodarstwa pionowego w pewnej rodzinie pokazuje, że zastosowanie kombinacji diod LED „3 czerwone i 1 niebieska” oraz 18 godzin światła może skrócić cykl wzrostu sałaty o 25% w porównaniu z grupą stosującą naturalne światło. Może również zwiększyć wydajność o 15%, ale zużyje o 30% więcej energii.
