一, Fotobiyolojinin temelleri: bitkiler LED ışığını nasıl "görüyor"
Bitkiler, fotosentetik pigment sistemi ile ışığa duyarlı pigmentlerin birleşik etkileri nedeniyle ışığı görebilirler. Klorofil a/b ışığı en iyi 660 nm kırmızı ve 450 nm mavide emerken, karotenoidler 480 nm mavide yardımcı olur. Bu doğal spektral seçicilik, LED teknolojisinin spektrum bileşenlerini dikkatli bir şekilde değiştirerek bitki büyümesini etkilemesine olanak tanır.
Normal LED ışıkların (beyaz LED) spektrumu insan görüşü için yapılmıştır, ancak yine de bitkilerin fotosentez yapması için ihtiyaç duyduğu mavi ışığa (450-470 nm) ve kırmızı ışığa (620-660 nm) sahiptir. Çalışmalar, beyaz LED'ler tarafından yayılan foton akışının yaklaşık %18 ila %25'inin bitkiler için verimli fotosentetik radyasyon spektrumu (400-700nm) içerisine düştüğünü göstermektedir. Bu yüzde, profesyonel bitki lambalarının %80 ila %90'ından daha düşüktür, ancak yine de ekstra ışık için minimum ihtiyaçları karşılayabilir. Örneğin yağmur yağdığında veya içeride fazla ışık olmadığında, normal LED ışıklar bitkileri günde 14 ila 16 saat boyunca ışığa maruz bırakabilir. Bu, marul gibi yeşil gıdaların yaşam döngüsünü %15 ila %20 oranında kısaltır.
2, Uygulama senaryosu: Tipik LED ışık aralığı
1. Kısa-dönemde daha fazla ışık ve yapraklı bitkiler
Jackfruit ve chlorophytum comosum gibi yapraklı bitkiler için, kısa-süreli ışık kaynağı olarak normal LED ışıklar kullanılabilir. Deneyler, bitkileri günde 6 saat boyunca 30 cm mesafeden ışınlamanın yapraklarındaki klorofil içeriğini %12 ila %15 oranında artırabildiğini göstermiştir. Ancak uzun süre (üç aydan fazla) kullanmak sapların çok uzamasına neden olabilir ve bunları düzenli olarak kesmeniz gerekir.
2. Fide ve otsu bitkilerin yetiştirilmesi
Bir fabrikada filizler ve otlar gibi otsu bitkiler üretilirken, normal LED ışıklar ve yansıtıcı filmler ışık enerjisinin %80'ini kullanabilir. Shenzhen'deki bir aile çiftliği, fesleğen fidelerinin köklenme oranını doğal ışıkta %65'ten %92'ye çıkaran değiştirilmiş bir LED tavan lambası (PPFD değeri yaklaşık 120 μ mol/m²/s) kullandı. Ancak meyve mahsullerinin (domates gibi) meyve verme oranı yalnızca %8 arttı; bu, profesyonel bitki aydınlatmasının neden olduğu %35'lik artıştan çok daha az.
3. Mevsimler boyunca acil durum aydınlatması
Kışın kuzey bölgelerdeki seraları aydınlatmak için normal LED ışıklar kullanılabilir. Hebei Eyaletindeki bir sebze üssünde yapılan testler, hava çok kötü olsa ve 4 saatten az ışık olsa bile günde 4 saat düzenli LED ışık eklemenin normal salatalık veriminin %78'ini koruyabileceğini gösterdi. Ancak meyvenin C vitamini içeriği profesyonel tamamlayıcı aydınlatma grubuna göre %19 daha düşüktür.
3, Teknik sorunlar: Normal LED ışıklarla ilgili üç ana sorun
1. Dengesiz spektral parçalar
Yeşil ışık (500-570 nm), normal LED ışıkların %40 ila %50'sini oluşturur, ancak bitkiler bunun yalnızca %5'inden azını emer. Bu "etkisiz ışık" yalnızca ışık enerjisini daha az kullanışlı hale getirmekle kalmıyor, aynı zamanda termal etkiler yoluyla yaprakların sıcaklığını 2 ila 3 santigrat derece artırabiliyor. Bunu düzeltmek için lamba aralığı artırılmalıdır (en iyisi 40 ila 50 cm).
2. Yeterli ışık yoğunluğunun olmaması
Profesyonel bitki ışıkları 600–1000 μ mol/m²/s PPFD değerine sahip olabilirken, normal LED ışıklar 30 cm mesafede yalnızca 80–150 μ mol/m²/s PPFD değerine sahiptir. Gelişmek için çok fazla ışığa ihtiyaç duyan bitkilerde (kırmızı biber gibi), normal LED ışıkların, 6 saat boyunca profesyonel ışıklarla aynı etkiyi sağlaması için 12 saatten fazla açık kalması gerekir. Bu, profesyonel ışıklardan 2,3 kat daha fazla enerji kullanır.
3. Dinamik düzenleme yok
Bitkilerin büyümesi için, bitkisel büyüme aşaması (%60 mavi ışığa ihtiyaç duyulduğunda) ile üreme büyüme dönemi (%70 kırmızı ışığa ihtiyaç duyulduğunda) arasında ışığın kalitesinin değişmesi gerekir. Normal LED ışıklar sabit bir spektruma sahiptir ve ışığın kalitesini profesyonel ışıklar gibi dinamik olarak değiştiremezler. Bu, domates gibi mahsullerde "hafif kalite rahatsızlığına" neden olur; bu, besinsel büyüme döneminde zayıf saplar ve üreme büyüme döneminde yeterli çiçek tomurcuğu farklılaşması anlamına gelmez.
4, Optimizasyon Planı: Normal LED ışıkların daha iyi çalışmasını sağlayacak bir plan
1. Spektrumu değiştirme teknolojisi
LED boncukların yüzeyine floresan tozu konularak bazı yeşil ışıklar kırmızı ışığa dönüştürülebilir. Piyasada normal LED ışıklarını %15 ila %30 daha fazla kırmızı ışık ve %18 daha fazla fotosentetik verime sahip olacak şekilde değiştirebilen kitler zaten mevcut. Örneğin, etli bitkiler yetiştirirken, özelleştirilmiş LED ışıklar bitkileri %25 daha kompakt ve yaprakları %12 daha kalın hale getirebilir.
2. Bir yansıma sistemi oluşturmak
Alüminyum folyo reflektörler veya dağınık yansıtıcı kaplamalarla kullanıldığında ışık enerjisi kullanım oranı %35'ten %58'e çıkabilmektedir. Hangzhou'da evde yapılan bir laboratuar testi, 1 ㎡ dikim alanında bir yansıtma sistemi kullanıldıktan sonra, normal LED ışıklardan gelen ekstra ışığın, profesyonel ışıklardan yalnızca %68 daha iyi olduğunu, ancak maliyetinin yalnızca 1/5 kadar olduğunu buldu.
3. Akıllı kontrol modülü
Harici bir ışığa duyarlı sensör ve zamanlayıcı, ışık miktarını ve zamanı otomatik olarak değiştirebilir. Örneğin, ortam ışık seviyesi 2000 lüksün altındaysa sistem, çok fazla ışık nedeniyle ışığın bastırılmasını önlemek için belirli bir süre boyunca LED dolgu ışığını otomatik olarak açar.
5, Pazar Trendi: Düzenli LED Işıklar Nasıl Değişiyor?
Fabrika fabrikaları evlere taşınırken, normal LED ışıkların "fabrika-tabanlı" değişimi yeni bir moda haline geldi. 2024'te Xiaomi ve Philips gibi işletmeler "tam spektrumlu LED ampulleri" piyasaya sürecek. Bu ampuller, 400-700nm aralığının tamamını kapsayacak şekilde çoklu çip kombinasyonu teknolojisini kullanır, 200 μ mol/m²/s PPFD değerine sahiptir ve profesyonel ışıklardan %60 daha ucuzdur. Bu tür ürünler balkon bahçeciliği pazarının %32'sini oluşturuyor ve 2025 yılına kadar %50'den fazlasını oluşturacağı tahmin ediliyor.
Aynı zamanda modüler tasarım önemli bir yeni fikir haline geldi. IKEA'nın "Bitki Büyüme Işık Çubuğu" mevcut LED lambalara kolaylıkla eklenebilir. Bir mobil uygulamayla ışığın spektrumunu ve parlaklığını değiştirerek normal lambaları anında "akıllı bitki ışıklarına" dönüştürebilirsiniz. Bu "hafif dönüşüm" yaklaşımı, insanların evde tesis şirketi kurmasını kolaylaştırıyor.
