一, Grunderna i fotobiologi: Vad växter behöver och hur man matchar deras spektra
Klorofyll är vad växter använder för att absorbera vissa våglängder av ljus. Huvudbanden är rött ljus (600–700nm) och blått ljus (400–500nm). Rött ljus styr produktionen av blommande hormoner genom att använda ljuskänsliga pigment. Detta hjälper frukt att lagra mer socker. Blått ljus, å andra sidan, hindrar stammar från att växa längre och påskyndar produktionen av klorofyll genom att använda kryptokrom. Experiment visar att när förhållandet mellan rött och blått ljus är 4:1 ökar mängden torrsubstans i sallad med 30 % jämfört med när den bara är enfärgad, och mängden klorofyll ökar med 22 %.
Men sättet som vanliga LED-lampor tillverkas på är baserat på vad som är bekvämt för människor att se, och de har vanligtvis mycket grönt ljus (500–600nm) som inte hjälper växter. Till exempel skapar en vit LED ett helt spektrum av spännande gult fluorescerande pulver med ett blått ljuschip. Mängden rött ljus är dock mindre än 20 %, vilket är mycket mindre än de 40 % till 60 % som behövs för att växter ska trivas. Denna spektrala obalans gör växter mindre effektiva vid fotosyntes, och att använda den under lång tid kan orsaka problem, inklusive gulfärgning av löv och svaga rotsystem.
2, Skillnader i teknik: En grundläggande jämförelse av vanliga LED-lampor och växtodlingslampor
1. Förmågan att ändra spektrum
Professionella växtodlingslampor får fin spektrumkontroll genom att använda flera chips tillsammans:
Kombination av rött blått ljus: Under näringstillväxtperioden används ett förhållande på 3:1 för att hjälpa bladen att expandera, och under den reproduktiva tillväxtperioden höjs långt rött ljus (730nm) till 15 % för att börja blomma.
Design för hela spektrumet: Simulera solbandet (400–720 nm), bli av med ultravioletta och infraröda strålar och minska risken för värmeskador.
Spektrum av vanliga LED-lampor, å andra sidan, är inställt och kan inte ändras baserat på växternas tillväxtcykel. Till exempel är den röda toppen för 5000K vita LED-lampor som ofta används i hemmen bara 620nm, och mängden blått ljus är för hög (ungefär 35%). Detta kan göra att bladgrönsaker som sallad växer för mycket.
2. Hantera värme och använda energi på ett klokt sätt
LED-teknik har flera fördelar, såsom låg värmeeffekt och stor ljuseffektivitet (cirka 200lm/W). Det finns dock skillnader i hur typiska LED-lampor och växtodlingslampor blir av med värme:
Planttillväxtlampa: använder ett keramiskt värmeavledningssubstrat eller ett aktivt vätskekylsystem för att hålla spåntemperaturen under 60 grader, vilket förlänger dess livslängd till 50 000 timmar;
Vanliga LED-lampor använder kylflänsar av aluminium, och om du använder dem under lång tid med hög intensitet, kan chiptemperaturen gå över 80 grader, vilket påskyndar ljusförfallet.
I ett vertikalt gårdstest i Shenzhen var den professionella växtodlingslampan 15 grader svalare än vanliga LED-lampor efter 12 timmars kontinuerlig användning. Växternas transpirationshastighet ökade också med 18%.
3. Ljusstyrka och jämnhet i ljuset
Växter måste växa på ett sätt som uppfyller kriterierna för fotosyntetisk fotonflödestäthet (PPFD):
För bladgrönsaker är intervallet 200–400 μ mol/m²/s. För blom- och fruktväxter är intervallet 400–800 μ mol/m²/s.
Eftersom de har en inställd emissionsvinkel (vanligtvis 120 grader) måste vanliga LED-lampor användas i olika kombinationer för att täcka planteringsområdet. Till exempel, för att få 200 μ mol/m²/s i en planteringsyta på 1 kvadratmeter, skulle du behöva installera 4 vanliga 10W LED-lampor. Å andra sidan kan en enda 60W professionell växtodlingslampa täcka 400 µmol/m²/s jämnt.
3, Verkliga-applikationsresultat: data från experiment och fallstudier
1. Experimentera med extra ljus en kort stund
I ett 30-dagars jämförande experiment utfört på en balkong som vetter mot norr (ljusintensitet < 5000 lux):
Den vanliga LED-ljusgruppen använder tre 10W vita LED-lampor för att lägga till ljus i åtta timmar om dagen. Antalet salladsblad ökar med 12 %, men stjälkdiametern är 0,3 mm smalare än den naturliga ljusgruppen.
Planttillväxtlampgrupp: Antalet salladsblad växte med 28 %, stjälkdiametern växte med 0,5 mm och VC-innehållet växte med 15 % vid användning av en 60W växtlampa med rött blått ljus.
2. Exempel på plantering under lång tid
En person i Shanghai använde vanliga LED-lampor för att odla tomater. Efter sex månader inträffade dessa problem:
Försenad blomningstid: blommor kom ut 12 dagar senare än gruppen med naturligt ljus;
Fruktdeformitet: 30% av frukterna visar sprickor;
Kostnad för energianvändning: Den månatliga elräkningen är 40 % högre än för gruppen med växtodlingslampan.
Efter övergången till professionella växtlampor ökade tomatskörden med 25 %, mängden lösligt socker i frukten ökade med 18 % och energianvändningen minskade med 30 %.
4, Branschlösning: Strategi för att förbättra vanliga LED-ljus
1. Planera för spektraltillskott
Människor som inte har mycket pengar kan använda "vanliga LED-lampor + rött och blått ljus tilläggskort" tillsammans:
Grundbelysning: Använd en 5000K vit LED-lampa för att lysa upp ditt utrymme varje dag;
Att lägga till en 660nm röd LED-modul under blomningsfasen och ge plantorna 4 timmar extra ljus per dag kan påskynda blomningsprocessen med 15 %.
2. Kontroll av en föränderlig ljusmiljö
Använda smarta uttag för att ställa in-tidsdelning av belysning:
Näringstillväxtperiod: Från 6:00 till 18:00, tänd den vita lysdioden. Från 18:00 till 22:00, växla till den blå lysdioden.
Under det reproduktiva tillväxtstadiet, skruva upp den bortre röda lysdioden från 22:00 till 2:00 för att hjälpa växternas dygnsrytm.
3. Ett system som fungerar tillsammans med flera spektra
Den kan användas tillsammans med andra saker i små planteringslådor.
Toppbelysning: en 40W LED-ljustavla med fullt-spektrum (PPFD 300 μ mol/m²/s); sidobelysning: en 10W röd LED-remsa (660nm) för att göra fruktfärgen mer levande.
Denna metod ökade jordgubbsavkastningen med 40 % jämfört med en enda vit LED och förbättrade fruktsockerhalten med 2 grader Brix i testet på hemmabalkongen.
