Rood licht, blauw licht: evenwichtsgemak met prestaties

Het vermogen van LED-technologie om het lichtspectrum te manipuleren moet spaarzaam worden gebruikt en als een middel om natuurlijke dagelijkse en seizoensveranderingen na te bootsen om planten ten goede te komen, niet om marketing te doen.

Lichtgevende diode (LED) Technologie biedt revolutionaire verbeteringen aan indoor tuinders.

Net als bij andere opkomende technologieën, is de hogere initiële investering echter een hindernis die de acceptatie vertraagt ondanks lagere totale eigendomskosten.

toch als de medische installaties De industrie is geëvolueerd, de zakken van telers zijn zo verdiept dat een eerste gelduitgaven geen uitsluiting van apparatuur aanschaffen.

Cultivatoren en investeerders nemen nu de lange visie op winstgevendheid en ze zijn op weg naar efficiëntere faciliteiten van meerdere miljoenen dollars.

Vanuit dit bredere perspectief zijn het duidelijk dat LED's een financieel voordeel bieden.

LED's verhogen de efficiëntie aanzienlijk, creëren een minimale warmteproductie, bieden een levensduur van 50.000 uur en vereisen weinig onderhoud, waardoor ze een voor de hand liggende keuze zijn boven traditionele Hoge intensiteit ontlading (HID) technologieën.

Dus waarom is LED-technologie niet op grote schaal overgenomen door telers en kassen?

Het antwoord ligt in hoe de ontwerpers van de nieuwe kweeklampen het lichtspectrum manipuleerden, en hoe de fotometrische eenheidsconventies veranderden om deze nieuwe producten te bevoordelen.

Binnen de Grow Community hebben LED's een dubieuze staat van dienst en een twijfelachtige reputatie.

Gezien het ontwerp van veel producten op de markt, is die reputatie grotendeels verdiend.

Grow Plant Industry GroupThink stelt dat LED-geproduceerd licht niet kan tippen aan de allerbelangrijkste productkwaliteit die wordt opgeleverd door traditionele HID-verlichting.

Matige prestaties en een handvol slechte anekdotes van LED-producten van de eerste generatie bestendigen deze overtuigingen.

De reden voor deze problemen was de afwijking van ontwerpers van wat werkte, b.v. Hogedruknatrium (HPS) en Metaalhalogenide (MH) spectrums, in het voordeel van een zogenaamd ideaal terneergeslagen/rood combinatie.

Dit nieuwe spectrum was bedoeld om planten precies het licht te geven dat ze nodig hadden en niets meer.

Het weglaten van “ongebruikte” golfbanden van licht werd gedacht om energie te besparen.

Om redenen die we hieronder zullen bespreken, was het bestaande systeem voor lichtmeting niet voorstander van het nieuwe spectrale profiel dat door deze ontwerpfilosofie wordt verdedigd.

Deze fabrikanten legden een verandering in de eenheden van lichtmeting op en productvergelijkingen werden ingewikkeld.

De blauw/rode spectrum redenering

De nieuwe blauw/rode ontwerpen waren goed bedoeld en niet zonder logica.

Twee losjes gedefinieerde spectra van licht - blauw en rood - drijven een groot deel van de actie van fotosynthese.

zoveel is waar. Dr. Keith J. McCree, een baanbrekende onderzoeker en oprichter van de McCree-curve, beschreef deze twee spectra als een piek rond 440 nogl en 620 nm - respectievelijk blauw en rood.

Een breed scala aan onderzoek heeft deze gegevens bevestigd, hoewel uit later onderzoek is gebleken dat de absorptiemaxima iets anders is.

De actie van zogenaamde “chlorofyl a” vertoont een piek bij 430 nm en 662 nm, terwijl “chlorofyl B” wordt aangedreven door 453 nm en 642 nm licht.

De eerste generatie LED-ontwerpers ging mis door het plantengroeispectrum krachtig te verminderen tot slechts deze twee segmenten van de Fotosynthetisch actieve straling (PAR).

Veel lichtontwerpers waren ook ooit enthousiast over het potentieel van blauw/rode LED's, maar filosofieën zijn geëvolueerd met experimenten.

Gebaseerd op echte ervaring, zijn veel nu veel kampioen witte lichten met volledig spectrum.

Lichtgevende diodes zijn vaak elektrisch efficiënter bij rode en blauwe golflengten, dus het volgde logisch om de output van tuinbouwlichten tot deze twee kleuren te verminderen als planten ze ook de voorkeur gaven.

Door dit te doen, werden er geen middelen besteed aan “verspilde” delen van het PAR-spectrum.

Na eeuwen zonlicht dachten lichtontwerpers dat ze precies hadden ontdekt wat planten nodig hadden: roze-paars licht.

Door de inefficiënte en elektrisch verspilling van groen, geel en sinaasappels uit te sluiten, dachten spectrumingenieurs dat ze betere planten konden kweken en dat efficiënter zouden doen.

Veel van dit denken kwam voort uit de McCree-curve, het door kamelen gesteunde spectrale profiel dat de metabole respons van planten laat zien die piekt op blauw en rood.

McCree vestigde dit illustratieve hulpmiddel in zijn studie uit 1970 van tientallen plantensoorten aan de Texas A&M University.

Zijn werk heeft gediend als het centrale principe van spectrumwetenschap en de basis voor andere onderzoeksactiviteiten voortbouwend op zijn belangrijkste observaties.

Maar de McCree-curve is geen aanbeveling voor een ideaal tuinbouwverlichtingsspectrum en, volgens de beschrijving van McCree, werd georkestreerd om een basis te bieden voor de bespreking van de definitie van fotosynthetisch actieve straling (PAR) - niet de optimalisatie van een groeispectrum.

Het onderzocht of planten reageerden op de verschillende kleuren van licht en wat wel en niet deel uitmaakte van het PAR-spectrum.

Dienovereenkomstig nam het experiment een reductionistische hoek.

Het team van McCree testte de plantrespons op één golflengte van licht tegelijk, geïsoleerd in intervallen van 25 nm tussen 400 nm en 700 nm.

Een enkel gesneden blad werd in een isolatiekamer geplaatst en blootgesteld aan gekleurd licht, terwijl de koolstofdioxide- en zuurstofniveaus werden gemeten om de metabole respons af te leiden.

Dus de verheven McCree-curve, hoewel nuttig, is geen weergave van een ideaal groeispectrum of een aanbeveling voor lichtontwerp.

Het is gewoon een set geïsoleerde gegevenspunten die aan elkaar zijn gestikt in een vloeiende lijn. Het is niet holistisch.

Wanneer het wordt beschouwd als een verenigd spectrum, is het vreemd aan planten die vastbesloten zijn voor zonlicht.

Een paradigmaverschuiving: lumen versus micromol per seconde

Vóór de introductie van LED's hebben tuinders lichtopbrengsten gemeten in lumuit en eenheid van verlichting, waarbij lumens de snelheid vertegenwoordigen waarmee een lamp licht produceert en lux, verwijzend naar de snelheid waarmee licht op een bepaald gebied valt.

In dit tijdperk van lichtmeting waren productvergelijkingen eenvoudig.

Telers begrepen de helderheid van hun verlichting en er waren minder lichtspectrums in gebruik.

Maar de nieuwe technologie van LED's paste niet in het overheersende meetframe, dus de eenheden werden anders vermeld.

Micromol per seconde (mols/sec) werd de standaard voor het beoordelen van de hoeveelheid licht, en de verandering in eenheden zorgde voor veel verwarring.

De reden voor de verandering die gecentreerd was op de helderheidsfunctie die in de lumen/luxe-meetschaal was ingebouwd. Lumen houdt rekening met de gevoeligheid van het menselijk oog voor bepaalde golflengten van licht - namelijk die gecentreerd rond 550 nm (groen licht).

Een micromol daarentegen is een hoeveelheid fotonen. De weging van het spectrum door het lumensysteem stelt ons in staat om de helderheid van een licht te beoordelen zoals we het ervaren in plaats van zoals een par-meter het zou ervaren.

Een PAR-meter registreert fotonen (gemeten in mol/sec) binnen het PAR-bereik van 400-700 nm.