1. Coincidencia espectral: el "código de percepción del color" de la fotosíntesis de las plantas
La clorofila y los carotenoides son las partes principales de la fotosíntesis de las plantas. Absorben ciertas longitudes de onda de luz. Los estudios han demostrado que la clorofila a/b tiene una eficiencia de absorción óptima en el espectro de luz roja (620-680 nm) y el espectro de luz azul (430-460 nm), mientras que los carotenoides mejoran la absorción de la luz azul-violeta (400-500 nm). Las lámparas LED profesionales para el crecimiento de plantas utilizan una combinación muy específica de chips rojos (660 nm) y azules (460 nm) para concentrar la energía en el área de las plantas donde absorben la mayor cantidad de luz. Estas lámparas utilizan de 8 a 10 veces más energía luminosa que las lámparas incandescentes.
Por otro lado, hay grandes cambios en el contenido del espectro de las luces LED normales:
LED blanco: Crea un espectro continuo al convertir la luz azul en polvo fluorescente. Sin embargo, la parte de luz roja no es lo suficientemente fuerte y hay una "zona de desperdicio" para la luz verde entre 550 y 580 nm (tasa de absorción de clorofila inferior al 10%).
LED monocromático: la luz blanca cálida (2700 K) tiene más luz roja pero no suficiente luz azul, mientras que la luz blanca fría (6500 K) tiene mucha luz azul pero no suficiente luz roja. Ninguna de estas luces puede cubrir las necesidades del ciclo completo de las plantas.
Los datos experimentales indican que la lechuga cultivada con luces LED profesionales para el crecimiento de plantas exhibe una mejora del 18 % en el contenido de clorofila en relación con el grupo de luz natural, pero el grupo de luces LED estándar demuestra solo un aumento del 5 %. Esto significa que la coincidencia del espectro tiene un efecto directo sobre qué tan bien se acumulan los productos fotosintéticos.
2. Intensidad de la luz y fotoperiodo: un "reloj de crecimiento" que cambia con el tiempo
El crecimiento de las plantas debe basarse en la idea de que la intensidad de la luz y el fotoperiodo trabajan juntos para controlarse mutuamente. Hay tres beneficios principales al utilizar luces LED profesionales para el crecimiento de plantas:
La intensidad de la luz se puede cambiar: se puede cambiar de 200 a 1000 μ mol/m ²/s, lo que satisface las necesidades de las plántulas (150–200 μ mol/m ²/s) y de la fructificación (600–800 μ mol/m ²/s).
Control exacto del fotoperiodo: Al utilizar un temporizador para crear 16 horas de luz y 8 horas de oscuridad, estimula la floración de las plantas de tomate dándoles cantidades iguales de luz solar.
Uniformidad espacial: una placa de difusión o estructura de prisma mantiene la diferencia en PPFD (densidad de flujo de fotones fotosintéticos) en la superficie iluminada dentro de ± 15%.
En este aspecto, las luces LED convencionales tienen límites claros:
Atenuación de la intensidad de la luz: por ejemplo, el PPFD de una bombilla LED de 5 W es de sólo 80 μ mol/m ²/s a una distancia de 30 cm, lo que no es suficiente para las plantas durante la fase de fructificación.
Peligro de fuga térmica: el cuerpo de la lámpara puede calentarse hasta 65 grados después de usarse durante 4 horas seguidas, lo que podría quemar las hojas de las plantas.
Fotoperiodo fuera de control: Sin una función de sincronización, el ciclo circadiano de la planta se altera, lo que provoca una "fotoinhibición".
3. Eficiencia energética y vida útil: el uso-del dinero a largo plazo
Cuando se analiza el costo del ciclo de vida (LCC), las luces LED profesionales para el crecimiento de plantas tienen muchos beneficios:
Relación de eficiencia energética: el PPE (eficiencia de fotones fotosintéticos) del producto profesional es de 2,8 μ mol/J, que es 2,3 veces mejor que las lámparas de sodio de alta-presión (1,2 μ mol/J). Si plantas 1000W, podrías ahorrar 4200kWh de electricidad cada año.
Ciclo de vida: El LED bead L70 profesional tiene una duración de 50.000 horas, o 8,5 años de uso continuo, basado en 16 horas de uso cada día. Las luces LED normales sólo duran 25.000 horas.
Costo de mantenimiento: Los productos profesionales tienen un nivel de protección IP65 y fallan menos del 0,3% de las veces cada año. En situaciones húmedas, las luces LED normales pueden fallar hasta un 5% de las veces cada año.
4. Otra opción: estrategia para optimizar en situaciones de bajo-coste
Para las personas que usan sus casas y no tienen mucho dinero, las siguientes opciones pueden ayudar a acercarse a los resultados deseados:
Utilizando una combinación de "luz roja azul 1:1" de un LED rojo de 660 nm y un LED azul de 460 nm, el coste se reduce en un 40 % en comparación con las lámparas profesionales.
Método de corrección de la intensidad de la luz: puede aumentar el flujo de luz total agregando más lámparas. Por ejemplo, puedes utilizar cuatro lámparas LED de 10W en lugar de una lámpara profesional de 40W.
Método para optimizar el tiempo: aumente la cantidad de tiempo que la luz está encendida a 18 horas al día para compensar el hecho de que no es lo suficientemente brillante.
Un estudio de caso de una granja vertical de una determinada familia demuestra que utilizar una combinación de "3 LED rojos y 1 azul" y 18 horas de luz puede reducir el ciclo de crecimiento de la lechuga en un 25% en comparación con el grupo de luz natural. También puede aumentar el rendimiento en un 15%, pero utilizará un 30% más de energía.
