一, Os princípios básicos da fotobiologia: como as plantas "vêem" a luz LED
As plantas podem ver a luz devido aos efeitos combinados do sistema de pigmentos fotossintéticos e dos pigmentos fotossensíveis. A clorofila a/b absorve melhor a luz no vermelho 660nm e no azul 450nm, enquanto os carotenóides ajudam no azul 480nm. Esta seletividade espectral natural permite que a tecnologia LED afete o crescimento das plantas alterando cuidadosamente os componentes do espectro.
O espectro de luzes LED regulares (LED branco) é feito para a visão humana, mas ainda possui luz azul (450–470nm) e luz vermelha (620–660nm) que as plantas precisam para fotossintetizar. Estudos indicam que aproximadamente 18% a 25% do fluxo de fótons emitido pelos LEDs brancos está dentro do espectro de radiação fotossintética eficiente para plantas (400-700nm). Esta percentagem é inferior aos 80% a 90% das lâmpadas de plantas profissionais, mas ainda pode cobrir as necessidades mínimas de luz extra. Por exemplo, quando chove ou quando não há muita luz no interior, as luzes LED normais podem manter as plantas expostas à luz durante 14 a 16 horas por dia. Isto encurta o ciclo de vida de alimentos verdes como a alface em 15% a 20%.
2, Cenário de aplicação: A gama de luzes LED típicas
1. Curto-mais luz e plantas com folhas
Para plantas com folhas, como jaca e chlorophytum comosum, luzes LED comuns podem ser utilizadas como fontes de luz-de curto prazo. Experimentos demonstraram que irradiar plantas durante 6 horas por dia a uma distância de 30 cm pode aumentar o teor de clorofila de suas folhas em 12% a 15%. Mas usá-lo por muito tempo (mais de três meses) pode tornar os caules muito longos e você precisará apará-los regularmente.
2. Cultivo de mudas e plantas herbáceas
Ao fazer plantas herbáceas como brotos e ervas em uma fábrica, as luzes LED regulares e o filme reflexivo podem usar 80% da energia luminosa. Uma fazenda familiar em Shenzhen usou uma luminária de teto LED modificada (valor PPFD de aproximadamente 120 μ mol/m²/s), que aumentou a taxa de enraizamento de mudas de manjericão de 65% sob luz natural para 92%. Mas a taxa de produção de frutas (como o tomate) aumentou apenas 8%, o que é muito menos do que o aumento de 35% causado pela iluminação profissional das plantas.
3. Iluminação de emergência ao longo das estações
No inverno, luzes LED regulares podem ser usadas para iluminar estufas nas áreas do norte. Testes numa base vegetal na província de Hebei mostraram que adicionar luzes LED regulares durante 4 horas por dia, mesmo quando o tempo está muito mau e há menos de 4 horas de luz, pode manter 78% do rendimento normal de pepino. Porém, o teor de vitamina C da fruta é 19% inferior ao do grupo de iluminação suplementar profissional.
3,Problemas técnicos: Três problemas principais com luzes LED regulares
1. Partes espectrais desequilibradas
A luz verde (500–570 nm) representa 40% a 50% das luzes LED normais, mas as plantas absorvem apenas menos de 5% dela. Esta “luz ineficaz” não só torna a energia luminosa menos útil, mas também pode aumentar a temperatura das folhas em 2 a 3 graus Celsius através de efeitos térmicos. Para corrigir isso, o espaçamento das lâmpadas deve ser aumentado (40 a 50 cm é o melhor).
2. Intensidade de luz insuficiente
As luzes profissionais para plantas podem ter um valor PPFD de 600–1000 μ mol/m²/s, enquanto as luzes LED normais têm apenas um valor PPFD de 80–150 μ mol/m²/s a uma distância de 30 cm. Para culturas que precisam de muita luz para prosperar (como pimenta), as luzes LED normais precisam permanecer acesas por mais de 12 horas para fornecer o mesmo efeito que as luzes profissionais por 6 horas. Isto utiliza 2,3 vezes mais energia do que as luzes profissionais.
3. Sem regulação dinâmica
Para que as plantas cresçam, a qualidade da luz precisa de mudar entre a fase de crescimento vegetativo (quando são necessários 60% de luz azul) e o período de crescimento reprodutivo (quando são necessários 70% de luz vermelha). As luzes LED normais têm um espectro fixo e não podem alterar a qualidade da luz dinamicamente como as luzes profissionais podem. Isto causa “desconforto na qualidade da luz” em culturas como o tomate, o que significa caules fracos durante o período de crescimento nutricional e diferenciação insuficiente dos botões florais durante o período de crescimento reprodutivo.
4, Plano de Otimização: Um plano para fazer com que as luzes LED regulares funcionem melhor
1. Tecnologia para mudar o espectro
Alguma luz verde pode ser transformada em luz vermelha colocando pó fluorescente na superfície das contas de LED. Já existem kits no mercado que podem substituir as luzes LED normais de forma que tenham 15% a 30% mais luz vermelha e 18% mais eficiência fotossintética. Por exemplo, ao cultivar plantas suculentas, as luzes LED personalizadas podem tornar as plantas 25% mais compactas e as folhas 12% mais espessas.
2. Montando um sistema de reflexão
Quando usado com refletores de folha de alumínio ou revestimentos refletivos difusos, a taxa de utilização de energia luminosa pode subir de 35% a 58%. Um teste de laboratório doméstico em Hangzhou descobriu que, depois de utilizar um sistema refletor em uma área de plantio de 1 ㎡, a luz extra das luzes LED normais é apenas 68% tão boa quanto a das luzes profissionais, mas custam apenas 1/5 do valor.
3. Módulo de controle inteligente
Um sensor fotossensível externo e um temporizador podem alterar automaticamente a quantidade de luz e o tempo. Por exemplo, se o nível de luz ambiente for inferior a 2.000 lux, o sistema liga automaticamente a luz de preenchimento do LED durante um determinado período de tempo para evitar a supressão de luz devido ao excesso de luz.
5, Tendência de mercado: como as luzes LED regulares estão mudando
À medida que as fábricas se deslocam para as casas, a mudança "baseada em plantas" das luzes LED normais tornou-se uma nova moda. Em 2024, empresas como Xiaomi e Philips lançarão “lâmpadas LED de espectro completo”. Essas lâmpadas usam tecnologia de combinação de vários-chips para abranger toda a faixa de 400 a 700 nm, têm um valor PPFD de 200 μ mol/m²/s e custam 60% menos que as luzes profissionais. Esse tipo de produto representa 32% do mercado de jardinagem de varanda e, até 2025, deverá representar mais de 50%.
Ao mesmo tempo, o design modular tornou-se uma ideia nova e importante. A "barra de luz de crescimento de plantas" da IKEA pode ser facilmente adicionada às lâmpadas LED atuais. Você pode alterar o espectro e o brilho da luz com um aplicativo móvel, transformando lâmpadas comuns em “luzes inteligentes para plantas” imediatamente. Essa abordagem de “transformação leve” está tornando mais fácil para as pessoas iniciarem empresas de plantas domésticas.
