一, Det grundlæggende i fotobiologi: hvordan planter "ser" LED-lys
Planter kan se lys på grund af de kombinerede virkninger af det fotosyntetiske pigmentsystem og lysfølsomme pigmenter. Klorofyl a/b absorberer lys bedst ved 660 nm rød og 450 nm blå, mens carotenoider hjælper ved 480 nm blå. Denne naturlige spektrale selektivitet lader LED-teknologi påvirke plantevæksten ved omhyggeligt at ændre spektrumkomponenterne.
Spektret af almindelige LED-lys (hvid LED) er lavet til menneskeligt syn, men det har stadig blåt lys (450-470 nm) og rødt lys (620-660 nm), som planter skal bruge for at fotosyntese. Undersøgelser viser, at cirka 18% til 25% af fotonfluxen udsendt af hvide LED'er falder inden for det effektive fotosyntetiske strålingsspektrum for planter (400-700nm). Denne procentdel er lavere end de 80 % til 90 % af professionelle plantelamper, men den kan stadig dække minimumsbehovet for ekstra lys. For eksempel, når det regner, eller når der ikke er meget lys indeni, kan almindelige LED-lys holde planter udsat for lys i 14 til 16 timer om dagen. Dette forkorter livscyklussen for grønne fødevarer som salat med 15 % til 20 %.
2, Anvendelsesscenarie: Udvalget af typiske LED-lys
1. Kort-mere lys og planter med blade
Til planter med blade, såsom jackfruit og chlorophytum comosum, kan almindelige LED-lys bruges som kortvarige-lyskilder. Eksperimenter har vist, at bestråling af planter i 6 timer om dagen fra en afstand på 30 cm kan øge klorofylindholdet i deres blade med 12% til 15%. Men at bruge det i lang tid (mere end tre måneder) kan gøre stilkene for lange, og du bliver nødt til at trimme dem regelmæssigt.
2. Dyrkning af frøplanter og urteagtige planter
Når man laver urteagtige planter som spirer og krydderurter på en fabrik, kan almindelige LED-lys og reflekterende film bruge 80% af lysenergien. En familiegård i Shenzhen brugte en modificeret LED-loftslampe (PPFD-værdi på ca. 120 μ mol/m²/s), som hævede rodfrekvensen for basilikumfrøplanter fra 65 % i naturligt lys til 92 %. Men den hastighed, hvormed frugtafgrøder (som tomater) sætter frugt, steg kun med 8 %, hvilket er meget mindre end den stigning på 35 %, som professionel plantebelysning forårsagede.
3. Nødbelysning gennem sæsonerne
Om vinteren kan almindelige LED-lys bruges til at tænde drivhuse i nordlige områder. Tests på en grøntsagsbase i Hebei-provinsen har vist, at tilføjelse af almindelige LED-lys i 4 timer om dagen, selv når vejret er meget dårligt, og der er mindre end 4 timers lys, kan beholde 78 % af det normale agurkeudbytte. C-vitaminindholdet i frugten er dog 19 % lavere end i den professionelle supplerende belysningsgruppe.
3, Tekniske problemer: Tre hovedproblemer med almindelige LED-lys
1. Ubalancerede spektrale dele
Grønt lys (500-570 nm) udgør 40% til 50% af almindelige LED-lys, men planter absorberer kun mindre end 5% af det. Dette "ineffektive lys" gør ikke kun lysenergi mindre nyttig, men det kan også hæve temperaturen på bladene med 2 til 3 grader Celsius gennem termiske effekter. For at løse dette skal lampeafstanden øges (40 til 50 cm er bedst).
2. Ikke nok lysintensitet
Professionelle plantelys kan have en PPFD-værdi på 600–1000 μ mol/m ²/s, mens almindelige LED-lys kun har en PPFD-værdi på 80–150 μ mol/m ²/s i en afstand på 30 cm. For afgrøder, der har brug for meget lys for at trives (som chili), skal almindelige LED-lys forblive tændt i mere end 12 timer for at give samme effekt som professionelle lys i 6 timer. Dette bruger 2,3 gange mere energi end professionelle lys.
3. Ingen dynamisk regulering
For at planter kan vokse, skal lysets kvalitet ændres mellem det vegetative vækststadium (når 60 % blåt lys er nødvendigt) og den reproduktive vækstperiode (når 70 % rødt lys er nødvendigt). Normale LED-lys har et fast spektrum og kan ikke ændre kvaliteten af lyset dynamisk, som professionelle lys kan. Dette forårsager "let kvalitetsubehag" i afgrøder som tomater, hvilket betyder svage stængler i den ernæringsmæssige vækstperiode og ikke tilstrækkelig differentiering af blomsterknopper i den reproduktive vækstperiode.
4, Optimeringsplan: En plan for at få almindelige LED-lys til at fungere bedre
1. Teknologi til at ændre spektret
Noget grønt lys kan ændres til rødt lys ved at sætte fluorescerende pulver på overfladen af LED-perler. Der er allerede sæt på markedet, der kan ændre almindelige LED-lys, så de har 15% til 30% mere rødt lys og 18% mere fotosyntetisk effektivitet. For eksempel, når man dyrker sukkulente planter, kan de tilpassede LED-lys gøre planterne 25 % mere kompakte og bladene 12 % tykkere.
2. Sammensætning af et refleksionssystem
Ved brug med aluminiumsfoliereflektorer eller diffuse reflekterende belægninger kan lysenergiudnyttelsesgraden gå op fra 35 % til 58 %. En hjemmelaboratorietest i Hangzhou viste, at efter at have brugt et reflekterende system i et 1 ㎡ planteområde, er det ekstra lys fra almindelige LED-lys kun 68 % så godt som det fra professionelle lys, men de koster kun 1/5 så meget.
3. Smart kontrolmodul
En ekstern lysfølsom sensor og timer kan automatisk ændre lysmængden og tiden. For eksempel, hvis det omgivende lysniveau er mindre end 2000 lux, tænder systemet automatisk LED-fyldningslyset i det givne tidsrum for at undgå lysundertrykkelse fra for meget lys.
5, Markedstrend: Hvordan regelmæssige LED-lys ændrer sig
Efterhånden som plantefabrikker flytter ind i hjemmene, er den "plante-baserede" ændring af almindelige LED-lys blevet en ny mode. I 2024 vil virksomheder som Xiaomi og Philips frigive "fuldspektrum LED-pærer." Disse pærer bruger multi-chip-kombinationsteknologi til at spænde over hele 400-700nm-området, har en PPFD-værdi på 200 μmol/m²/s og koster 60 % mindre end professionelle lamper. Denne slags produkter udgør 32 % af markedet for altanhavearbejde, og i 2025 forventes det at udgøre mere end 50 %.
Samtidig er modulopbygget design blevet en vigtig ny idé. IKEAs "Plant Growth Light Bar" kan nemt tilføjes til nuværende LED-lamper. Du kan ændre lysets spektrum og lysstyrke med en mobilapp, og forvandle almindelige lamper til "smarte plantelys" med det samme. Denne "letvægtstransformation"-tilgang gør det nemmere for folk at starte hjemmeplantevirksomheder.
