一, Dasar-dasar fotobiologi: bagaimana tanaman "melihat" cahaya LED
Tumbuhan dapat melihat cahaya karena efek gabungan dari sistem pigmen fotosintesis dan pigmen fotosensitif. Klorofil a/b menyerap cahaya paling baik pada 660nm merah dan 450nm biru, sedangkan karotenoid membantu pada 480nm biru. Selektivitas spektral alami ini memungkinkan teknologi LED mempengaruhi pertumbuhan tanaman dengan mengubah komponen spektrum secara hati-hati.
Spektrum lampu LED biasa (LED putih) dibuat untuk penglihatan manusia, namun tetap memiliki cahaya biru (450–470nm) dan cahaya merah (620–660nm) yang dibutuhkan tanaman untuk berfotosintesis. Studi menunjukkan bahwa sekitar 18% hingga 25% fluks foton yang dipancarkan oleh LED putih termasuk dalam spektrum radiasi fotosintesis yang efisien untuk tanaman (400-700nm). Persentase ini lebih rendah dibandingkan lampu pabrik profesional yang mencapai 80% hingga 90%, namun masih dapat memenuhi kebutuhan minimum akan cahaya tambahan. Misalnya, saat hujan atau saat tidak banyak cahaya di dalam, lampu LED biasa dapat menjaga tanaman tetap terpapar cahaya selama 14 hingga 16 jam sehari. Hal ini memperpendek siklus hidup makanan hijau seperti selada sebesar 15% hingga 20%.
2, Skenario aplikasi: Kisaran lampu LED yang khas
1.-Jangka pendek lebih banyak cahaya dan tanaman berdaun
Untuk tanaman berdaun, seperti nangka dan chlorophytum comosum, lampu LED biasa dapat digunakan sebagai-sumber cahaya jangka pendek. Percobaan menunjukkan bahwa penyinaran tanaman selama 6 jam sehari dari jarak 30 cm dapat meningkatkan kandungan klorofil daunnya sebesar 12% hingga 15%. Namun jika digunakan dalam waktu lama (lebih dari tiga bulan) bisa membuat batangnya terlalu panjang, dan Anda perlu memangkasnya secara rutin.
2. Menanam bibit dan tanaman herba
Saat membuat tanaman herba seperti kecambah dan herba di pabrik, lampu LED biasa dan film reflektif dapat menggunakan 80% energi cahaya. Sebuah peternakan keluarga di Shenzhen menggunakan lampu langit-langit LED yang dimodifikasi (nilai PPFD sekitar 120 μ mol/m ²/s), yang meningkatkan laju perakaran bibit kemangi dari 65% dalam cahaya alami menjadi 92%. Namun laju produksi buah-buahan (seperti tomat) hanya meningkat sebesar 8%, jauh lebih kecil dibandingkan kenaikan 35% yang disebabkan oleh pencahayaan tanaman profesional.
3. Penerangan darurat sepanjang musim
Di musim dingin, lampu LED biasa dapat digunakan untuk menerangi rumah kaca di wilayah utara. Pengujian di pangkalan sayuran di Provinsi Hebei menunjukkan bahwa menambahkan lampu LED biasa selama 4 jam sehari, meskipun cuaca sangat buruk dan penerangan kurang dari 4 jam, dapat mempertahankan 78% hasil mentimun normal. Namun, kandungan vitamin C pada buah ini 19% lebih rendah dibandingkan kelompok pencahayaan tambahan profesional.
3, Masalah teknis: Tiga masalah utama dengan lampu LED biasa
1. Bagian spektral yang tidak seimbang
Lampu hijau (500–570 nm) mencakup 40% hingga 50% lampu LED biasa, namun tanaman hanya menyerap kurang dari 5%. "Cahaya tidak efektif" ini tidak hanya membuat energi cahaya menjadi kurang berguna, namun juga dapat meningkatkan suhu daun sebesar 2 hingga 3 derajat Celcius melalui efek termal. Untuk mengatasinya, jarak lampu harus ditambah (sebaiknya 40 hingga 50 cm).
2. Intensitas cahaya kurang
Lampu pabrik profesional dapat memiliki nilai PPFD 600–1000 μ mol/m ²/s, sedangkan lampu LED biasa hanya memiliki nilai PPFD 80–150 μ mol/m ²/s pada jarak 30 cm. Untuk tanaman yang membutuhkan banyak cahaya untuk tumbuh subur (seperti cabai), lampu LED biasa harus menyala lebih dari 12 jam untuk memberikan efek yang sama seperti lampu profesional selama 6 jam. Ini menggunakan energi 2,3 kali lebih banyak daripada lampu profesional.
3. Tidak ada regulasi yang dinamis
Agar tanaman dapat tumbuh, kualitas cahaya perlu diubah antara tahap pertumbuhan vegetatif (dibutuhkan 60% cahaya biru) dan masa pertumbuhan reproduktif (dibutuhkan 70% lampu merah). Lampu LED normal memiliki spektrum tetap dan tidak dapat mengubah kualitas cahaya secara dinamis seperti lampu profesional. Hal ini menyebabkan "ketidaknyamanan kualitas ringan" pada tanaman seperti tomat, yang berarti lemahnya batang selama masa pertumbuhan nutrisi dan tidak cukupnya diferensiasi kuncup bunga selama masa pertumbuhan reproduksi.
4, Rencana Optimasi: Rencana untuk membuat lampu LED biasa bekerja lebih baik
1. Teknologi untuk mengubah spektrum
Beberapa lampu hijau dapat diubah menjadi lampu merah dengan meletakkan bubuk fluoresen pada permukaan manik-manik LED. Sudah ada perangkat di pasaran yang dapat mengganti lampu LED biasa sehingga lampu merahnya 15% hingga 30% lebih banyak dan efisiensi fotosintesis 18% lebih banyak. Misalnya, saat menanam tanaman sukulen, lampu LED yang disesuaikan dapat membuat tanaman 25% lebih kompak dan daun 12% lebih tebal.
2. Menyusun sistem refleksi
Bila digunakan dengan reflektor aluminium foil atau pelapis reflektif difus, tingkat pemanfaatan energi cahaya dapat meningkat dari 35% menjadi 58%. Uji laboratorium rumah di Hangzhou menemukan bahwa setelah menggunakan sistem pemantulan di area tanam seluas 1 ㎡, cahaya tambahan dari lampu LED biasa hanya 68% lebih baik dibandingkan lampu profesional, namun harganya hanya 1/5 lebih mahal.
3. Modul kontrol cerdas
Sensor fotosensitif eksternal dan pengatur waktu dapat secara otomatis mengubah jumlah cahaya dan waktu. Misalnya, jika tingkat cahaya sekitar kurang dari 2000lux, sistem secara otomatis menyalakan lampu pengisi LED selama jangka waktu tertentu untuk menghindari pemadaman cahaya karena terlalu banyak cahaya.
5, Tren Pasar: Bagaimana Lampu LED Biasa Berubah
Seiring dengan berpindahnya pabrik ke rumah-rumah, penggantian lampu LED biasa yang bersifat "berbasis tanaman" telah menjadi tren baru. Pada tahun 2024, perusahaan seperti Xiaomi dan Philips akan merilis “bohlam LED spektrum penuh”. Bohlam ini menggunakan teknologi kombinasi multi-chip untuk menjangkau seluruh rentang 400-700nm, memiliki nilai PPFD 200 μ mol/m ²/s, dan harganya 60% lebih murah dibandingkan lampu profesional. Produk semacam ini menguasai 32% pasar berkebun balkon, dan pada tahun 2025, diperkirakan akan menguasai lebih dari 50%.
Pada saat yang sama, desain modular telah menjadi ide baru yang penting. "Batang Lampu Pertumbuhan Tanaman" IKEA dapat dengan mudah ditambahkan ke lampu LED saat ini. Anda dapat mengubah spektrum dan kecerahan cahaya dengan aplikasi seluler, dan langsung mengubah lampu biasa menjadi "lampu tanaman pintar". Pendekatan "transformasi ringan" ini memudahkan masyarakat untuk memulai perusahaan pabrik rumahan.
