一, Základy fotobiologie: jak rostliny „vidí“ LED světlo
Rostliny vidí světlo díky kombinovaným účinkům fotosyntetického pigmentového systému a fotosenzitivních pigmentů. Chlorofyl a/b absorbuje světlo nejlépe při 660nm červené a 450nm modré, zatímco karotenoidy pomáhají při 480nm modré. Tato přirozená spektrální selektivita umožňuje technologii LED ovlivňovat růst rostlin pečlivou změnou složek spektra.
Spektrum běžných LED světel (bílá LED) je vytvořeno pro lidský zrak, ale stále má modré světlo (450–470 nm) a červené světlo (620–660 nm), které rostliny potřebují k fotosyntéze. Studie ukazují, že přibližně 18 % až 25 % toku fotonů emitovaných bílými LED spadá do účinného spektra fotosyntetického záření pro rostliny (400-700 nm). Toto procento je nižší než 80 % až 90 % u profesionálních rostlinných lamp, přesto dokáže pokrýt minimální potřebu dodatečného světla. Například, když prší nebo když je uvnitř málo světla, běžná LED světla udrží rostliny vystavené světlu 14 až 16 hodin denně. To zkracuje životní cyklus zelených potravin, jako je salát, o 15 % až 20 %.
2, Aplikační scénář: Řada typických LED světel
1. Krátkodobě-více světla a rostlin s listy
U rostlin s listy, jako je jackfruit a chlorophytum comosum, lze jako krátkodobé-zdroje světla použít běžná LED světla. Experimenty ukázaly, že ozařování rostlin po dobu 6 hodin denně ze vzdálenosti 30 cm může zvýšit obsah chlorofylu v jejich listech o 12 % až 15 %. Při dlouhodobém používání (více než tři měsíce) by však stonky mohly být příliš dlouhé a museli byste je pravidelně zastřihávat.
2. Pěstování sazenic a bylin
Při výrobě bylinek, jako jsou klíčky a bylinky v továrně, mohou běžná LED světla a reflexní fólie využít 80 % světelné energie. Rodinná farma v Shenzhenu používala upravené LED stropní svítidlo (hodnota PPFD zhruba 120 μmol/m²/s), které zvýšilo míru zakořenění sazenic bazalky z 65 % v přirozeném světle na 92 %. Ale rychlost, s jakou ovocné plodiny (jako rajčata) plodily, vzrostla pouze o 8 %, což je mnohem méně než 35% nárůst, který způsobilo profesionální osvětlení rostlin.
3. Nouzové osvětlení v průběhu ročních období
V zimě lze běžná LED světla použít k osvětlení skleníků v severních oblastech. Testy na zeleninové základně v provincii Che-pej ukázaly, že přidáním běžných LED světel na 4 hodiny denně, i když je velmi špatné počasí a je méně než 4 hodiny světla, lze udržet 78 % běžného výnosu okurek. Obsah vitaminu C v ovoci je však o 19 % nižší než u profesionální skupiny doplňkového osvětlení.
3, Technické problémy: Tři hlavní problémy s běžnými LED světly
1. Nevyvážené spektrální části
Zelené světlo (500–570 nm) tvoří 40 % až 50 % běžných LED světel, ale rostliny ho absorbují pouze méně než 5 %. Toto „neúčinné světlo“ nejen činí světelnou energii méně užitečnou, ale také může tepelnými účinky zvýšit teplotu listů o 2 až 3 stupně Celsia. K nápravě je třeba zvětšit rozteč lamp (nejlépe 40 až 50 cm).
2. Nedostatečná intenzita světla
Profesionální rostlinná světla mohou mít hodnotu PPFD 600–1000 μmol/m 2/s, zatímco běžná LED světla mají hodnotu PPFD pouze 80–150 μmol/m 2/s ve vzdálenosti 30 cm. U plodin, které potřebují hodně světla, aby se dařilo (jako chilli papričky), musí běžná LED světla svítit déle než 12 hodin, aby poskytovala stejný efekt jako profesionální světla po dobu 6 hodin. To spotřebuje 2,3krát více energie než profesionální světla.
3. Žádná dynamická regulace
Aby rostliny rostly, kvalita světla se musí změnit mezi fází vegetativního růstu (kdy je potřeba 60 % modrého světla) a obdobím reprodukčního růstu (kdy je potřeba 70 % červeného světla). Normální LED světla mají pevné spektrum a nemohou dynamicky měnit kvalitu světla jako profesionální světla. To způsobuje "nepříjemné pocity v kvalitě světla" u plodin, jako jsou rajčata, což znamená slabé stonky během období nutričního růstu a nedostatečnou diferenciaci květních pupenů během období reprodukčního růstu.
4, Plán optimalizace: Plán, aby běžná LED světla fungovala lépe
1. Technologie pro změnu spektra
Některé zelené světlo lze změnit na červené nanesením fluorescenčního prášku na povrch LED kuliček. Na trhu již existují sady, které dokážou změnit běžná LED světla tak, že mají o 15 % až 30 % více červeného světla a o 18 % vyšší fotosyntetickou účinnost. Například při pěstování sukulentních rostlin mohou přizpůsobená LED světla učinit rostliny o 25 % kompaktnějšími a listy o 12 % tlustšími.
2. Sestavení reflexního systému
Při použití s reflektory z hliníkové fólie nebo difuzními reflexními vrstvami může míra využití světelné energie vzrůst z 35 % na 58 %. Domácí laboratorní test v Hangzhou zjistil, že po použití reflexního systému na ploše 1 ㎡ je dodatečné světlo z běžných LED světel pouze o 68 % tak dobré jako to z profesionálních světel, ale stojí pouze 1/5 tolik.
3. Modul inteligentního ovládání
Externí fotocitlivý senzor a časovač mohou automaticky měnit množství světla a čas. Například, pokud je úroveň okolního světla nižší než 2000 luxů, systém automaticky zapne LED výplňové světlo na danou dobu, aby se zabránilo potlačení světla příliš velkým množstvím světla.
5, Trend na trhu: Jak se mění běžná LED světla
Jak se továrny na továrny stěhují do domácností, „rostlinná“-záměna běžných LED světel se stala novou módou. V roce 2024 uvedou společnosti jako Xiaomi a Philips „plnospektrální LED žárovky“. Tyto žárovky využívají technologii vícečipové kombinace pro pokrytí celého rozsahu 400–700 nm, mají hodnotu PPFD 200 μmol/m²/s a stojí o 60 % méně než profesionální světla. Tento druh produktu tvoří 32 % trhu pro balkónové zahradnictví a do roku 2025 se předpokládá, že bude tvořit více než 50 %.
Modulární design se zároveň stal důležitou novou myšlenkou. K současným LED lampám lze snadno přidat světelnou lištu IKEA "Plant Growth Light Bar". Spektrum a jas světla můžete změnit pomocí mobilní aplikace, čímž se běžné lampy okamžitě změní na „chytrá světla rostlin“. Tento přístup „odlehčené transformace“ usnadňuje lidem zakládání společností s domácími závody.
