一, Βασικά στοιχεία της φωτοβιολογίας: Τι χρειάζονται τα φυτά και πώς να ταιριάζουν με τα φάσματα τους
Η χλωροφύλλη είναι αυτό που χρησιμοποιούν τα φυτά για να απορροφήσουν ορισμένα μήκη κύματος φωτός. Οι κύριες ζώνες είναι το κόκκινο φως (600–700nm) και το μπλε φως (400–500nm). Το κόκκινο φως ελέγχει την παραγωγή ανθοφορικών ορμονών χρησιμοποιώντας φωτοευαίσθητες χρωστικές. Αυτό βοηθά τα φρούτα να αποθηκεύουν περισσότερη ζάχαρη. Το μπλε φως, από την άλλη πλευρά, σταματά να μακραίνουν τα στελέχη και επιταχύνει την παραγωγή χλωροφύλλης με τη χρήση κρυπτοχρώματος. Τα πειράματα αποκαλύπτουν ότι όταν η αναλογία κόκκινου προς μπλε φωτός είναι 4:1, η ποσότητα της ξηρής ουσίας στο μαρούλι αυξάνεται κατά 30% σε σύγκριση με όταν έχει μόνο ένα χρώμα και η ποσότητα χλωροφύλλης αυξάνεται κατά 22%.
Αλλά ο τρόπος με τον οποίο κατασκευάζονται τα κανονικά φώτα LED βασίζεται σε αυτό που είναι άνετο για τους ανθρώπους να βλέπουν και συνήθως έχουν πολύ πράσινο φως (500–600 nm) που δεν βοηθά τα φυτά. Για παράδειγμα, ένα λευκό LED δημιουργεί ένα ολόκληρο φάσμα με τη συναρπαστική κίτρινη φθορίζουσα σκόνη με ένα τσιπ μπλε φωτός. Ωστόσο, η ποσότητα του κόκκινου φωτός είναι μικρότερη από 20%, που είναι πολύ μικρότερη από το 40% έως 60% που απαιτείται για να ευδοκιμήσουν τα φυτά. Αυτή η φασματική ανισορροπία καθιστά τα φυτά λιγότερο αποτελεσματικά στη φωτοσύνθεση και η χρήση της για μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί να προκαλέσει προβλήματα όπως κιτρίνισμα φύλλων και αδύναμα ριζικά συστήματα.
2, Διαφορές στην τεχνολογία: Μια βασική σύγκριση των κανονικών φώτων LED και των φώτων ανάπτυξης φυτών
1. Η δυνατότητα αλλαγής του φάσματος
Οι επαγγελματικοί λαμπτήρες ανάπτυξης φυτών έχουν εξαιρετικό έλεγχο φάσματος χρησιμοποιώντας πολλαπλά τσιπ μαζί:
Συνδυασμός κόκκινου μπλε φωτός: Κατά τη διάρκεια της διατροφικής περιόδου ανάπτυξης, χρησιμοποιείται αναλογία 3:1 για να βοηθήσει τα φύλλα να αναπτυχθούν και κατά την περίοδο αναπαραγωγικής ανάπτυξης, το μακρινό κόκκινο φως (730 nm) αυξάνεται στο 15% για να αρχίσει να ανθίζει.
Σχεδιασμός για όλο το φάσμα: Προσομοιώστε την ηλιακή ζώνη (400–720 nm), απαλλαγείτε από τις υπεριώδεις και υπέρυθρες ακτίνες και μειώστε την πιθανότητα ζημιάς από τη θερμότητα.
Το φάσμα των κανονικών φώτων LED, από την άλλη πλευρά, έχει ρυθμιστεί και δεν μπορεί να αλλάξει με βάση τον κύκλο ανάπτυξης των φυτών. Για παράδειγμα, η κόκκινη κορυφή των 5000K λευκών φώτων LED που χρησιμοποιούνται συχνά στα σπίτια είναι μόνο 620nm και η ποσότητα του μπλε φωτός είναι πολύ υψηλή (περίπου 35%). Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει την υπερβολική ανάπτυξη φυλλωδών λαχανικών όπως το μαρούλι.
2. Διαχείριση της θερμότητας και χρήση ενέργειας με σύνεση
Η τεχνολογία LED έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως χαμηλή απόδοση θερμότητας και μεγάλη φωτεινή απόδοση (περίπου 200lm/W). Ωστόσο, υπάρχουν διαφορές στον τρόπο με τον οποίο τα τυπικά φώτα LED και τα φώτα ανάπτυξης φυτών απαλλάσσουν τη θερμότητα:
Λαμπτήρας ανάπτυξης φυτών: χρησιμοποιεί ένα κεραμικό υπόστρωμα απαγωγής θερμότητας ή ένα ενεργό σύστημα ψύξης υγρού για να διατηρεί τη θερμοκρασία του τσιπ κάτω από τους 60 βαθμούς, γεγονός που επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του σε 50.000 ώρες.
Τα κανονικά φώτα LED χρησιμοποιούν ψύκτρες αλουμινίου και εάν τα χρησιμοποιείτε για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλή ένταση, η θερμοκρασία του τσιπ μπορεί να ξεπεράσει τους 80 βαθμούς, γεγονός που επιταχύνει τη διάσπαση του φωτός.
Σε μια δοκιμή κάθετης φάρμας στο Shenzhen, η επαγγελματική πλακέτα λαμπτήρων ανάπτυξης φυτών ήταν 15 μοίρες πιο δροσερή από τις κανονικές λάμπες LED μετά από 12 ώρες συνεχούς χρήσης. Ο ρυθμός διαπνοής των φυτών αυξήθηκε επίσης κατά 18%.
3. Φωτεινότητα και ομαλότητα του φωτός
Τα φυτά πρέπει να αναπτύσσονται με τρόπο που να πληροί τα κριτήρια της φωτοσυνθετικής πυκνότητας ροής φωτονίων (PPFD):
Για τα φυλλώδη λαχανικά, το εύρος είναι 200–400 μ mol/m²/s. Για ανθοφόρα και καρποφόρα φυτά, το εύρος είναι 400–800 μ mol/m²/s.
Επειδή έχουν καθορισμένη γωνία εκπομπής (συνήθως 120 μοίρες), τα κανονικά φώτα LED πρέπει να χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς συνδυασμούς για την κάλυψη της περιοχής φύτευσης. Για παράδειγμα, για να λάβετε 200 μ mol/m²/s σε μια περιοχή φύτευσης 1 τετραγωνικού μέτρου, θα χρειαστεί να εγκαταστήσετε 4 κανονικά φώτα LED 10W. Από την άλλη πλευρά, ένα επαγγελματικό φως ανάπτυξης φυτών 60W μπορεί να καλύψει ομοιόμορφα 400 μ mol/m²/s.
3, Πραγματικά-αποτελέσματα εφαρμογής: δεδομένα από πειράματα και μελέτες περιπτώσεων
1. Πειραματιστείτε με επιπλέον φως για μικρό χρονικό διάστημα
Σε ένα συγκριτικό πείραμα 30- ημερών που διεξήχθη σε μπαλκόνι με βόρειο προσανατολισμό (ένταση φωτός < 5000 lux):
Η συνηθισμένη ομάδα φωτός LED χρησιμοποιεί τρεις λευκές λυχνίες LED 10W για να προσθέτει φως για οκτώ ώρες την ημέρα. Ο αριθμός των φύλλων μαρουλιού αυξάνεται κατά 12%, αλλά η διάμετρος του στελέχους είναι 0,3 mm στενότερη από την ομάδα φυσικού φωτός.
Ομάδα λαμπτήρων ανάπτυξης φυτών: Ο αριθμός των φύλλων μαρουλιού αυξήθηκε κατά 28%, η διάμετρος του στελέχους αυξήθηκε κατά 0,5 mm και η περιεκτικότητα σε VC αυξήθηκε κατά 15% όταν χρησιμοποιήθηκε ένας λαμπτήρας φυτού κόκκινου μπλε φωτός 60W.
2. Παραδείγματα φύτευσης για μεγάλο χρονικό διάστημα
Ένα άτομο στη Σαγκάη χρησιμοποίησε κανονικά φώτα LED για να καλλιεργήσει ντομάτες. Μετά από έξι μήνες, συνέβησαν αυτά τα προβλήματα:
Καθυστερημένος χρόνος άνθησης: τα λουλούδια βγήκαν 12 ημέρες αργότερα από την ομάδα με φυσικό φως.
Παραμόρφωση καρπού: Το 30% των καρπών εμφανίζουν ρωγμές.
Κόστος χρήσης ενέργειας: Ο μηνιαίος λογαριασμός ρεύματος είναι 40% μεγαλύτερος από αυτόν της ομάδας με τον λαμπτήρα ανάπτυξης φυτών.
Μετά τη μετατροπή σε επαγγελματικούς λαμπτήρες ανάπτυξης φυτών, η απόδοση της τομάτας αυξήθηκε κατά 25%, η ποσότητα της διαλυτής ζάχαρης στα φρούτα αυξήθηκε κατά 18%, και η κατανάλωση ενέργειας μειώθηκε κατά 30%.
4, Λύση βιομηχανίας: Στρατηγική για τη βελτίωση των τακτικών φώτων LED
1. Σχέδιο για φασματικά συμπληρώματα
Οι άνθρωποι που δεν έχουν πολλά χρήματα μπορούν να χρησιμοποιήσουν "συνηθισμένα φώτα LED + συμπληρωματικές σανίδες κόκκινου και μπλε φωτός" μαζί:
Βασικός φωτισμός: Χρησιμοποιήστε ένα λευκό φως LED 5000K για να φωτίζετε το χώρο σας κάθε μέρα.
Η προσθήκη μιας κόκκινης μονάδας LED 660 nm κατά τη φάση της ανθοφορίας και η παροχή στα φυτά επιπλέον 4 ώρες φωτός την ημέρα μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία ανθοφορίας κατά 15%.
2. Έλεγχος ενός μεταβαλλόμενου περιβάλλοντος φωτός
Χρήση έξυπνων υποδοχών για τη ρύθμιση του χρόνου-κοινής χρήσης φωτισμού:
Διατροφική περίοδος ανάπτυξης: Από τις 6:00 έως τις 18:00, ανάψτε το λευκό LED. Από τις 18:00 έως τις 22:00, μεταβείτε στο μπλε LED.
Κατά το στάδιο της αναπαραγωγικής ανάπτυξης, ανάψτε το πολύ κόκκινο LED από τις 22:00 έως τις 2:00 για να βοηθήσετε τον κιρκάδιο ρυθμό των φυτών.
3. Ένα σύστημα που λειτουργεί μαζί με πολλαπλά φάσματα
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαζί με άλλα πράγματα σε μικρά κουτιά φύτευσης.
Κορυφαίος φωτισμός: πλακέτα LED πλήρους-φάσματος 40 W (PPFD 300 μ mol/m²/s). πλευρικός φωτισμός: μια κόκκινη λωρίδα LED 10W (660nm) για να κάνει το χρώμα των φρούτων πιο ζωντανό.
Αυτή η μέθοδος αύξησε την απόδοση της φράουλας κατά 40% σε σύγκριση με ένα μόνο λευκό LED και βελτίωσε την περιεκτικότητα σε ζάχαρη φρούτων κατά 2 βαθμούς Brix στη δοκιμή του μπαλκονιού στο σπίτι.
