一, Noções básicas de fotobiologia: o que as plantas precisam e como combinar seus espectros
A clorofila é o que as plantas usam para absorver certos comprimentos de onda de luz. As bandas principais são luz vermelha (600–700nm) e luz azul (400–500nm). A luz vermelha controla a produção de hormônios de floração usando pigmentos fotossensíveis. Isso ajuda as frutas a armazenar mais açúcar. A luz azul, por outro lado, impede o crescimento do caule e acelera a produção de clorofila por meio do criptocromo. Experimentos revelam que quando a proporção entre luz vermelha e azul é de 4:1, a quantidade de matéria seca na alface aumenta 30% em comparação com quando ela tem apenas uma cor, e a quantidade de clorofila aumenta 22%.
Mas a maneira como as luzes LED normais são feitas é baseada no que é confortável para as pessoas verem, e elas geralmente têm muita luz verde (500–600nm) que não ajuda as plantas. Por exemplo, um LED branco cria um espectro completo ao excitar um pó fluorescente amarelo com um chip de luz azul. No entanto, a quantidade de luz vermelha é inferior a 20%, o que é muito inferior aos 40% a 60% necessários para o desenvolvimento das plantas. Este desequilíbrio espectral torna as plantas menos eficientes na fotossíntese, e usá-lo por um longo período pode produzir problemas, incluindo folhas amareladas e sistemas radiculares fracos.
2, Diferenças em tecnologia: Uma comparação básica de luzes LED regulares e luzes de crescimento de plantas
1. A capacidade de mudar o espectro
As lâmpadas profissionais de crescimento de plantas obtêm um controle preciso do espectro usando vários chips juntos:
Combinação de luz vermelha azul: Durante o período de crescimento nutricional, uma proporção de 3:1 é empregada para ajudar a expansão das folhas e, durante o período de crescimento reprodutivo, a luz vermelha distante (730nm) é elevada para 15% para começar a florescer.
Projete para todo o espectro: simule a banda solar (400–720 nm), livre-se dos raios ultravioleta e infravermelho e reduza a chance de danos causados pelo calor.
O espectro das luzes LED normais, por outro lado, é definido e não pode ser alterado com base no ciclo de crescimento das plantas. Por exemplo, o pico vermelho das luzes LED brancas de 5.000K que são frequentemente usadas em residências é de apenas 620 nm, e a quantidade de luz azul é muito alta (aproximadamente 35%). Isso pode fazer com que vegetais folhosos como a alface cresçam demais.
2. Gerenciar o calor e usar a energia com sabedoria
A tecnologia LED apresenta vários benefícios, como baixo rendimento térmico e grande eficiência luminosa (cerca de 200lm/W). No entanto, existem diferenças em como as luzes LED típicas e as luzes de crescimento de plantas eliminam o calor:
Lâmpada de crescimento de plantas: usa um substrato cerâmico de dissipação de calor ou um sistema de resfriamento líquido ativo para manter a temperatura do chip abaixo de 60 graus, o que prolonga sua vida útil para 50.000 horas;
As luzes LED regulares empregam dissipadores de calor de alumínio e, se você usá-las por um longo período em alta intensidade, a temperatura do chip pode ultrapassar 80 graus, o que acelera a degradação da luz.
Em um teste de fazenda vertical em Shenzhen, a placa da lâmpada profissional de crescimento de plantas ficou 15 graus mais fria do que as lâmpadas LED normais após 12 horas de uso contínuo. A taxa de transpiração das plantas também aumentou 18%.
3. Brilho e uniformidade da luz
As plantas precisam crescer de uma forma que atenda aos critérios de densidade de fluxo de fótons fotossintéticos (PPFD):
Para vegetais folhosos, a faixa é de 200–400 μ mol/m²/s. Para plantas com flores e frutificação, a faixa é de 400–800 μ mol/m²/s.
Por terem um ângulo de emissão definido (normalmente 120 graus), as luzes LED regulares precisam ser usadas em diferentes combinações para cobrir a área de plantio. Por exemplo, para obter 200 μ mol/m²/s em uma área de plantio de 1 metro quadrado, você precisaria instalar 4 lâmpadas LED regulares de 10W. Por outro lado, uma única luz profissional de crescimento de plantas de 60 W pode cobrir 400 μ mol/m²/s uniformemente.
3, Resultados-de aplicações no mundo real: dados de experimentos e estudos de caso
1. Experimente luz extra por um curto período de tempo
Em um experimento comparativo de 30-dias realizado em uma varanda voltada para o norte (intensidade de luz < 5.000 lux):
O grupo de luz LED comum usa três luzes LED brancas de 10W para adicionar luz durante oito horas por dia. O número de folhas de alface aumenta 12%, mas o diâmetro do caule é 0,3 mm mais estreito que o grupo de luz natural.
Grupo de lâmpadas de crescimento de plantas: O número de folhas de alface cresceu 28%, o diâmetro do caule cresceu 0,5 mm e o conteúdo de VC cresceu 15% ao usar uma lâmpada de planta de luz vermelha azul de 60W.
2. Exemplos de plantio durante um longo período de tempo
Uma pessoa em Xangai usou luzes LED normais para cultivar tomates. Depois de seis meses, estes problemas aconteceram:
Floração atrasada: as flores surgiram 12 dias depois do grupo com luz natural;
Deformidade dos frutos: 30% dos frutos apresentam fissuras;
Custo do uso de energia: A conta mensal de luz é 40% maior que a do grupo com lâmpada de crescimento vegetal.
Após a conversão para lâmpadas profissionais de crescimento de plantas, o rendimento do tomate aumentou 25%, a quantidade de açúcar solúvel na fruta aumentou 18% e o uso de energia diminuiu 30%.
4, Solução da Indústria: Estratégia para Melhorar Luzes LED Regulares
1. Planeje suplementos espectrais
Pessoas que não têm muito dinheiro podem utilizar "luzes LED comuns + placas suplementares de luz vermelha e azul" juntas:
Iluminação básica: Use uma luz LED branca de 5000K para iluminar seu espaço todos os dias;
Adicionar um módulo LED vermelho de 660 nm durante a fase de floração e dar às plantas 4 horas extras de luz por dia pode acelerar o processo de floração em 15%.
2. Controle de um ambiente de luz em mudança
Usando tomadas inteligentes para configurar a iluminação-de compartilhamento de tempo:
Período de crescimento nutricional: Das 6h00 às 18h00, acenda o LED branco. Das 18h00 às 22h00, mude para o LED azul.
Durante a fase de crescimento reprodutivo, ligue o LED vermelho extremo das 22h00 às 2h00 para ajudar o ritmo circadiano das plantas.
3. Um sistema que funciona em conjunto com múltiplos espectros
Pode ser utilizado junto com outras coisas em pequenas caixas de plantio.
Iluminação superior: uma placa de luz LED de{1}espectro total de 40W (PPFD 300 μ mol/m²/s); iluminação lateral: uma faixa de LED vermelha de 10W (660nm) para deixar a cor da fruta mais vibrante.
Este método aumentou o rendimento de morango em 40% em comparação com um único LED branco e melhorou o teor de açúcar da fruta em 2 graus Brix no teste de varanda doméstica.
