1. התאמה ספקטרלית: "קוד תפיסת הצבע" של פוטוסינתזה של צמחים
כלורופיל וקרוטנואידים הם החלקים העיקריים של הפוטוסינתזה של הצמח. הם סופגים אורכי גל מסוימים של אור. מחקרים הוכיחו שלכלורופיל a/b יש יעילות ספיגה אופטימלית בספקטרום האור האדום (620-680nm) ובספקטרום האור הכחול (430-460nm), בעוד שלקרוטנואידים משפרים את הספיגה של אור כחול-סגול (400-500nm). מנורות LED מקצועיות לגידול צמחים משתמשות בתערובת מאוד ספציפית של שבבים אדומים (660 ננומטר) וכחולים (460 ננומטר) כדי למקד אנרגיה באזור הצמחים בו הם סופגים את מירב האור. מנורות אלו משתמשות באנרגיית אור פי 8 עד 10 מאשר מנורות ליבון.
ישנם שינויים גדולים בתכולת הספקטרום של נורות LED רגילות, מצד שני:
LED לבן: הוא מייצר ספקטרום רציף על ידי הפיכת אור כחול לאבקה ניאון. עם זאת, חלק האור האדום אינו חזק מספיק, וישנו "אזור פסולת" לאור ירוק בין 550 ל-580 ננומטר (קצב ספיגת כלורופיל מתחת ל-10%).
LED מונוכרום: לאור לבן חם (2700K) יש יותר אור אדום אבל לא מספיק אור כחול, בעוד שלאור לבן קריר (6500K) יש הרבה אור כחול אבל לא מספיק אור אדום. אף אחד מהאורות הללו לא יכול לכסות את כל צורכי המחזור של הצמחים.
נתוני ניסוי מצביעים על כך שחסה המעובדת תחת נורות LED מקצועיות לגידול צמחים מציגה שיפור של 18% בתכולת הכלורופיל ביחס לקבוצת האור הטבעי, אך קבוצת אור ה-LED הסטנדרטית מציגה עלייה של 5% בלבד. המשמעות היא שלהתאמת ספקטרום יש השפעה ישירה על מידת הצטברות המוצרים הפוטוסינתטיים.
2. עוצמת אור ופוטופרודה: "שעון צמיחה" המשתנה עם הזמן
הצמיחה של צמחים צריכה להתבסס על הרעיון שעוצמת האור והפוטו-תקופה פועלות יחד כדי לשלוט זה בזה. ישנם שלושה יתרונות עיקריים לשימוש באורות LED מקצועיים לגידול צמחים:
ניתן לשנות את עוצמת האור: ניתן לשנותה מ-200 ל-1000 מיקרומטר מול/מ"ר, העונה על הצרכים של שתילים (150-200 מיקרומטר מול/מ"ר) ופרי (600-800 מיקרון מול/מ"ר).
שליטה מדויקת בתקופת הצילום: על ידי שימוש בטיימר ליצירת 16 שעות של אור ו-8 שעות של חושך, הוא מעודד צמחי עגבניות לפרוח על ידי מתן כמויות שוות של אור שמש.
אחידות מרחבית: לוח דיפוזיה או מבנה פריזמה שומרים על ההבדל ב-PPFD (צפיפות שטף פוטוסינתטי) על פני השטח המוארים בטווח של ± 15%.
בהיבט זה, לנורות LED רגילות יש מגבלות ברורות:
הנחתה של עוצמת האור: לדוגמה, ה-PPFD של נורת LED 5W הוא רק 80 מיקרומטר מול/מ"ר במרחק של 30 ס"מ, וזה לא מספיק לצמחים בשלב הפרי.
סכנת בריחה תרמית: גוף המנורה יכול להתחמם עד 65 מעלות לאחר שימוש במשך 4 שעות ברציפות, מה שעלול לשרוף את עלי הצמחים.
תקופת צילום שיצאה משליטה: ללא פונקציית תזמון, המחזור הצירקדי של הצמח מתבלבל, מה שגורם ל"פוטו-אינהיביציה".
3, יעילות אנרגטית ותוחלת חיים: שימוש-לטווח ארוך בכסף
כאשר מסתכלים על עלות מחזור החיים (LCC), לנורות LED מקצועיות לגידול צמחים יש הרבה יתרונות:
יחס יעילות אנרגטית: המוצר המקצועי PPE (יעילות פוטון פוטוסינתטי) הוא 2.8 מיקרומטר מול/J, שהוא פי 2.3 טוב יותר מנורות נתרן בלחץ גבוה (1.2 מיקרומול/J). אם תשתלו 1000W, אולי תחסכו 4200kWh של חשמל בכל שנה.
מחזור חיים: חרוז ה-LED המקצועי L70 מחזיק מעמד למשך 50,000 שעות, או 8.5 שנים של שימוש רצוף, בהתבסס על 16 שעות שימוש בכל יום. נורות LED רגילות מחזיקות מעמד רק ל-25,000 שעות.
עלות תחזוקה: למוצרים מקצועיים יש רמת הגנה IP65 ונכשלים בפחות מ-0.3% מהפעמים בכל שנה. במצבי לחות, נורות LED רגילות עלולות להיכשל עד 5% מהמקרים בכל שנה.
4. אפשרות נוספת: אסטרטגיה לאופטימיזציה במצבי-עלות נמוכה
עבור אנשים שמשתמשים בבתיהם ואין להם הרבה כסף, האפשרויות הבאות יכולות לעזור להתקרב לתוצאות הרצויות:
באמצעות שילוב של "אור כחול אדום 1:1" של LED אדום 660nm ו-LED כחול 460nm, העלות נחתכת ב-40% בהשוואה למנורות מקצועיות.
שיטת תיקון עוצמת האור: אתה יכול להגביר את שטף האור הכולל על ידי הוספת מנורות נוספות. לדוגמה, ניתן להשתמש בארבע מנורות LED 10W במקום מנורה מקצועית אחת 40W.
שיטה לייעול זמן: הגדל את משך הזמן שהאור דולק ל-18 שעות ביום כדי לפצות על העובדה שהוא לא מספיק בהיר.
מחקר מקרה של חווה אנכית במשפחה מסוימת מדגים ששימוש בשילוב LED "3 אדום ו-1 כחול" ו-18 שעות אור יכול לקצץ את מחזור הצמיחה של חסה ב-25% בהשוואה לקבוצת האור הטבעי. הוא גם יכול להעלות את התשואה ב-15%, אבל הוא ישתמש ב-30% יותר אנרגיה.
