1. Spektral Eşleştirme: Bitki Fotosentezinin "Renk Algı Kodu"
Klorofil ve karotenoidler bitki fotosentezinin ana parçalarıdır. Işığın belirli dalga boylarını emerler. Çalışmalar, klorofil a/b'nin kırmızı ışık spektrumunda (620-680nm) ve mavi ışık spektrumunda (430-460nm) optimum absorpsiyon verimliliğine sahip olduğunu, karotenoidlerin ise mavi-mor ışığın (400-500nm) emilimini arttırdığını göstermiştir. Profesyonel LED bitki büyütme lambaları, enerjiyi bitkilerin en fazla ışığı emdikleri alana odaklamak için kırmızı (660 nm) ve mavi (460 nm) çiplerin çok özel bir karışımını kullanır. Bu lambalar akkor lambalara göre 8 ila 10 kat daha fazla ışık enerjisi kullanır.
Öte yandan normal LED ışıkların spektrum içeriğinde büyük değişiklikler var:
Beyaz LED: Mavi ışığı floresan tozuna dönüştürerek sürekli bir spektrum oluşturur. Ancak kırmızı ışık kısmı yeterince güçlü değildir ve 550 ile 580 nm arasında yeşil ışık için bir "atık bölgesi" vardır (klorofil emilim oranı %10'un altındadır).
Tek renkli LED: Sıcak beyaz ışıkta (2700K) daha fazla kırmızı ışık bulunur ancak yeterli miktarda mavi ışık yoktur; soğuk beyaz ışıkta (6500K) ise çok fazla mavi ışık bulunur ancak yeterli miktarda kırmızı ışık yoktur. Bu ışıkların hiçbiri bitkilerin döngü ihtiyaçlarının tamamını karşılayamaz.
Deneysel veriler, profesyonel LED bitki yetiştirme ışıkları altında yetiştirilen marulun, doğal ışık grubuna göre klorofil içeriğinde %18'lik bir artış sergilediğini, ancak standart LED ışık grubunun yalnızca %5'lik bir artış gösterdiğini göstermektedir. Bu, spektrum eşleşmesinin fotosentetik ürünlerin ne kadar iyi oluştuğu üzerinde doğrudan etkisi olduğu anlamına gelir.
2. Işık yoğunluğu ve fotoperiyod: zamanla değişen bir "büyüme saati"
Bitkilerin büyümesi, ışık şiddeti ve fotoperiyodun birlikte çalışarak birbirini kontrol ettiği fikrine dayanmalıdır. Profesyonel LED bitki yetiştirme ışıklarını kullanmanın üç ana faydası vardır:
Işık yoğunluğu değiştirilebilir: 200 ila 1000 μ mol/m ²/s arasında değiştirilebilir, bu da fidelerin (150–200 μ mol/m ²/s) ve meyve verenlerin (600–800 μ mol/m ²/s) ihtiyaçlarını karşılar.
Fotoperiyodun tam kontrolü: 16 saat ışık ve 8 saat karanlık oluşturacak bir zamanlayıcı kullanarak, domates bitkilerine eşit miktarda güneş ışığı vererek çiçek açmalarını teşvik eder.
Uzamsal tekdüzelik: Bir difüzyon plakası veya prizma yapısı, ışıklandırılmış yüzeydeki PPFD'deki (fotosentetik foton akısı yoğunluğu) farkı ± %15 dahilinde tutar.
Bu açıdan normal LED ışıkların net sınırları vardır:
Işık yoğunluğu zayıflaması: Örneğin, 5W'lık bir LED ampulün PPFD'si 30 cm mesafede yalnızca 80 μ mol/m²/s'dir ve bu, meyve verme aşamasında bitkiler için yeterli değildir.
Termal kaçak tehlikesi: Lamba gövdesi 4 saat aralıksız kullanıldıktan sonra 65 dereceye kadar ısınabilir ve bu durum bitkilerin yapraklarını yakabilir.
Kontrolden çıkan fotoperiyot: Bir zamanlama fonksiyonu olmadan bitkinin sirkadiyen döngüsü bozulur ve bu da "foto inhibisyona" neden olur.
3, Enerji verimliliği ve kullanım ömrü: Paranın-uzun vadeli kullanımı
Yaşam döngüsü maliyetine (LCC) bakıldığında, profesyonel LED bitki yetiştirme ışıklarının birçok avantajı vardır:
Enerji verimliliği oranı: Profesyonel ürün PPE'si (fotosentetik foton verimliliği) 2,8 μ mol/J'dir; bu, yüksek-basınçlı sodyum lambalardan (1,2 μ mol/J) 2,3 kat daha iyidir. 1000W santral yaparsanız yılda 4200kWh elektrik tasarrufu sağlayabilirsiniz.
Yaşam döngüsü: Profesyonel LED boncuk L70, her gün 16 saatlik kullanıma göre 50.000 saat veya 8,5 yıllık sürekli kullanım ömrüne sahiptir. Normal LED ışıklar yalnızca 25.000 saat dayanır.
Bakım maliyeti: Profesyonel ürünler IP65 koruma düzeyine sahiptir ve her yıl %0,3'ten daha az arızalanır. Nemli durumlarda, normal LED ışıklar her yıl %5'e kadar arızalanabilir.
4. Başka bir seçenek: Düşük-maliyet durumlarında optimizasyon stratejisi
Evlerini kullanan ve fazla parası olmayan kişiler için aşağıdaki seçenekler istenen sonuçlara yaklaşmaya yardımcı olabilir:
660nm kırmızı LED ve 460nm mavi LED'in "kırmızı mavi ışık 1:1" kombinasyonunun kullanılmasıyla maliyet, profesyonel lambalara kıyasla %40 oranında azalır.
Işık yoğunluğu düzeltme yöntemi: Daha fazla lamba ekleyerek toplam ışık akısını artırabilirsiniz. Örneğin bir adet 40W profesyonel lamba yerine dört adet 10W LED lamba kullanabilirsiniz.
Zamanı optimize etme yöntemi: Yeterince parlak olmadığı gerçeğini telafi etmek için ışığın açık olduğu süreyi günde 18 saate çıkarın.
Belirli bir ailedeki dikey bir çiftliğe ilişkin bir örnek olay çalışması, "3 kırmızı ve 1 mavi" LED kombinasyonu ve 18 saatlik ışık kullanmanın, marulun büyüme döngüsünü, doğal ışık grubuna kıyasla %25 oranında azaltabildiğini göstermektedir. Verimi de %15 artırabilir ancak %30 daha fazla enerji tüketecektir.
