Rotes Licht, Blaulicht: Ausgleich der LED-Effizienz mit Leistung

Die Fähigkeit der LED-Technologie, das Lichtspektrum zu manipulieren, sollte sparsam und als Mittel zur Nachahmung natürlicher Tages- und saisonaler Veränderungen zum Nutzen von Pflanzen und nicht zum Marketing verwendet werden.

Leuchtdiode (LED) Die Technologie bietet revolutionäre Verbesserungen für Gartenbauern in Innenräumen.

Wie bei anderen aufstrebenden Technologien ist die höhere Anfangsinvestition jedoch eine Hürde, die die Akzeptanz trotz niedrigerer Gesamtbetriebskosten verlangsamt.

Doch als die Medizinische Pflanzen Die Industrie hat sich weiterentwickelt, die Taschen der Erzeuger haben sich so vertieft, dass ein anfänglicher Baraustrag keinen Kauf von Ausrüstung ausschließt.

Kultivierende und Investoren blicken nun auf die Profitabilität und haben sich auf effizientere Einrichtungen in Höhe von mehreren Millionen Dollar umgestellt.

Aus dieser breiteren Perspektive bieten klare LEDs einen finanziellen Vorteil.

LEDs steigern die Effizienz drastisch, schaffen minimale Wärmeproduktion, bieten 50.000 Stunden Lebensdauer und erfordern einen geringen Wartungsaufwand, was sie zu einer offensichtlichen Wahl gegenüber traditionell macht Hochintensitätsentladung (HID) Technologien.

Warum wurde die LED-Technologie von Erzeugern und Gewächshäusern nicht weit verbreitet?

Die Antwort liegt darin, wie die Designer der neuen Grow Lights das Lichtspektrum manipulierten und wie sich die Konventionen der photometrischen Einheiten geändert haben, um diese neuen Produkte zu bevorzugen.

Innerhalb der Grow-Community haben LEDs eine zweifelhafte Erfolgsbilanz und einen fragwürdigen Ruf.

Angesichts des Designs vieler Produkte auf dem Markt ist dieser Ruf weitgehend verdient.

Grow Plant Industry Groupthink ist der Meinung, dass LED-produziertes Licht nicht mit der entscheidenden Produktqualität übereinstimmen kann, die durch die traditionelle HID-Beleuchtung entsteht.

Die glanzlose Leistung und eine Handvoll schlechter Anekdoten von LED-Produkten der ersten Generation verewigen diese Überzeugungen.

Der Grund für diese Probleme war die Abweichung von Designern von dem, was funktionierte, z. Hochdruck-Natrium (HPS) und Metallhalogenid (MH) Spektren zugunsten eines angeblich idealen bläulich/rot Kombination.

Dieses neue Spektrum sollte Pflanzen genau das Licht geben, das sie brauchten und nichts weiter.

Es wurde angenommen, dass das Weglassen von “unbenutzten” Lichtwellenbändern Energie spart.

Aus Gründen, die wir unten erörtern werden, hat das vorhandene Lichtmessungssystem das neue Spektralprofil, das von dieser Designphilosophie unterstützt wurde, nicht bevorzugt.

Diese Hersteller haben eine Änderung der Lichtmessungseinheiten auferlegt und Produktvergleiche wurden kompliziert.

Das Blau/Rot-Spektrum-Gründe

Die neuen blau-roten Designs waren gut gemeint und nicht ohne Logik.

Zwei lose definierte Lichtspektren – blau und rot – treiben einen Großteil der Aktion von Photosynthese.

So viel ist wahr. Dr. Keith J. McCree, ein wegweisender Forscher und Gründer der McCree-Kurve, beschrieb diese beiden Spektren mit einem Höhepunkt von rund 440 Nm und 620 nm - blau bzw. rot.

Eine Vielzahl von Forschungen hat diese Daten bestätigt, obwohl die nachfolgenden Untersuchungen ergeben haben, dass die Absorptionsmaxima geringfügig unterschiedlich sind.

die Aktion so genannter “Chlorophyll a” zeigt einen Peak bei 430 nm und 662 nm, während “Chlorophyll B.” wird von 453 nm und 642 nm Licht angetrieben.

Die erste Generation von LED-Designern ging schief, indem sie das Pflanzenwachstumsspektrum kraftvoll auf diese beiden Segmente der Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR).

Viele Lichtdesigner waren auch einmal begeistert von dem Potenzial von blau / roten LEDs, aber die Philosophie hat sich mit Experimenten entwickelt.

Basierend auf der Erfahrung der realen Welt, Champions, die sich jetzt mit Vollspektrum-Weißlichter befassen.

Leuchtdioden sind bei roten und blauen Wellenlängen oft elektrisch effizienter, daher wird es logischerweise befolgt, die Ausgabe von Gartenbaulichtern auf diese beiden Farben zu reduzieren, wenn auch Pflanzen sie bevorzugten.

Auf diese Weise wurden keine Ressourcen für “vergeudete” Teile des PAR-Spektrums aufgewendet.

Nach Äonen des Sonnenlichts dachten die Lichtdesigner, sie hätten doch genau entdeckt, was Pflanzen brauchten: rosa-lila Licht.

Durch den Ausschluss der ineffizienten und elektrisch verschwenderischen Grüns, Gelbtöne und Orangen dachten Spectrum-Ingenieure, dass sie bessere Pflanzen anbauen und dies effizienter tun könnten.

Ein Großteil dieses Denkens stammt aus der McCree-Kurve, dem mit Kamel unterstützten Spektralprofil, das die pflanzliche Stoffwechselreaktion zeigt, die bei Blau und Rot einen Höhepunkt erreicht.

McCree hat dieses illustrative Werkzeug in seiner Studie über Dutzende Pflanzenarten an der Texas A & M University von 1970 etabliert.

Seine Arbeit war der zentrale Grundsatz der Spektrumwissenschaft und die Grundlage für andere Forschungsaufbauten auf seinen wichtigsten Beobachtungen.

Die McCree-Kurve ist jedoch keine Empfehlung für ein ideales gartenbauliches Lichtspektrum und wurde nach McCrees Beschreibung orchestriert, um eine Grundlage für die Diskussion der Definition von photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR) zu schaffen - nicht die Optimierung eines Wachstumsspektrums.

Es wurde untersucht, ob Pflanzen auf die verschiedenen Farben des Lichts reagierten und was Teil des PAR-Spektrums war und was nicht.

Dementsprechend nahm das Experiment einen reduktionistischen Winkel.

McCrees Team testete die Pflanzenantwort auf jeweils eine Wellenlänge von Licht, isoliert in Intervallen von 25 nm zwischen 400 nm und 700 nm.

Ein einzelnes geschnittenes Blatt wurde in eine Isolationskammer gestellt und farbigem Licht ausgesetzt, während der Kohlendioxid- und Sauerstoffgehalt gemessen wurden, um die metabolische Reaktion abzuleiten.

Die erhabene McCree-Kurve ist zwar nützlich, aber nicht die Darstellung eines idealen Wachstumsspektrums oder eine Empfehlung für das Lichtdesign.

Es handelt sich lediglich um eine Reihe von isolierten Datenpunkten, die zu einer glatten Linie zusammengefügt sind. Es ist nicht ganzheitlich.

Wenn es als einheitliches Spektrum betrachtet wird, ist es Pflanzen fremd, die für Sonnenlicht fest verdrahtet sind.

Ein Paradigmenwechsel: Lumen vs. Mikromol pro Sekunde

Vor der Einführung von LEDs missten Gartenbauer die Lichtleistung in Lumen und Lux, mit Lumen, die die Geschwindigkeit darstellen, mit der eine Glühbirne Licht erzeugt, und Lux, die sich auf die Geschwindigkeit bezieht, mit der das Licht auf einen bestimmten Bereich fällt.

In dieser Zeit der Lichtmessung waren Produktvergleiche unkompliziert.

Die Züchter verstanden die Helligkeit ihrer Beleuchtung und es wurden weniger Lichtspektren verwendet.

Die neue Technologie der LEDs stimmte jedoch nicht mit dem vorherrschenden Messrahmen überein, sodass die Einheiten anders angegeben wurden.

Mikromol pro Sekunde (μmol / s) wurden zum Standard für die Bewertung der Lichtmenge, und die Änderung der Einheiten sorgte für viel Verwirrung.

Der Grund für die Änderung liegt auf der Helligkeitsfunktion, die in der Lumens / Lux-Messskala eingebaut ist. Lumen berücksichtigen die Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber bestimmten Wellenlängen des Lichts - nämlich derjenigen, die um 550 nm zentriert sind (grünes Licht).

Eine Mikromole ist dagegen eine Menge Photonen. Die Gewichtung des Spektrums durch das Lumensystem ermöglicht es uns, die Helligkeit eines Lichts zu beurteilen, wie wir es erleben, anstatt wie es ein Par-Meter erleben würde.

Ein PAR-Meter registriert Photonen (gemessen in μmol/sec) im PAR-Bereich von 400-700 nm.