Автор: Стефані Лінцер, біолог Valoya

Ринок насичений світлодіодними компаніями, що пропонують світлодіодну продукцію білого світла. Багато виробників асоціюють білий світлодіодний світло з сонячним чи денним світлом, т. е. копією світла, випромінюваного Сонцем. Хоча це може бути так, спектри, що здаються білими для людського ока, можуть сильно відрізнятися і, таким чином, викликати різні реакції у рослин. Це залежить від їх спектрального складу та відповідних фоторецепторів у рослин.

Пов'язаний пост ' Чому LED Grow Light Purple '

Деяка різниця між спектрами білого світла також відбувається через різну колірну температуру (холодний білий, теплий білий, нейтральний білий), або різниця, що сприймається, може бути суб'єктивною залежно від того, наскільки чутливі очі людей, щоб помітити ці відмінності. Єдиний спосіб остаточно зрозуміти ДНК світла - провести вимірювання за допомогою спектрометрів, які показують графік спектру та розподіл фотонів, оскільки навіть спектри з однаковою колірною температурою можуть мати різні графіки спектру!

Використання даних спектрометра спрощує обчислення параметрів, пов'язаних із зростанням та розвитком рослин, і дозволяє порівнювати спектри даного спектра білого світлодіода з вимірами, виконаними на відкритому повітрі.

Рослини поглинають енергію фотонів світла і перетворюють її на хімічну енергію в процесі, що називається фотосинтезом. Крім того, світло передає рослині сигнали про його найближче оточення. Рослини адаптують свою морфологію та викликають процеси розвитку, такі як цвітіння, відповідно до складу світлового спектру. Наприклад, кількість зеленого світла в спектрі викликатиме у рослин такі реакції, як закриття продихів, деякі симптоми уникнення тіні, пом'якшувальні реакції на синє світло, сигнал конкуренції з боку сусідніх рослин, а також посилення фотосинтезу за рахунок проникнення світла в глибші клітини. шари. Крім того, саме ця зелена частина світлового спектру робить її білим для людського ока. І це також відповідь на питання, чому більшість світлодіодних ліхтарів виглядають рожевими:
Кількість зеленого світла визначатиме, наскільки білим виглядатиме спектр, і всі інші колірні області спектру (синій, червоний, далекий червоний) можуть відрізнятися за своїми пропорціями. Це причина того, що рослини можуть мати різні характеристики при різних спектрах білого світла, які здаються ідентичними людськими очима. Більш детальний огляд того, як рослини реагують на різні довжини хвиль спектру, можна знайти в багатьох публікаціях (Kami et al. 2010; Olle and Viršilė 2013; Demotes-Mainard et al. 2016; Bantis et al. 2018).

Нижче наведено деякі результати випробувань модельної установки, проведених у Валої. Усі використані спектри здавалися людськими очима білими, але дуже різняться за складом спектрів, в межах від 370 до 780 нм, що означає, що вони мають різну кількість УФ, синього, зеленого, червоного та далекого червоного світла.

Рослини: Arabidopsis thaliana і Амарант.

Перевірені параметри: накопичення біомаси, висота рослин і індукція цвітіння.

Накопичення біомаси Arabidopsis thaliana сильно відрізняється в залежності від білого спектру (рисунок 1). Зростання під джерелами світла, створеними для використання людьми, такими як флуоресцентне світло (FL_840) або холодні білі світлодіоди (LED_CW), поступається зростанню за інших методів лікування. Обробки під назвою LED_R: FR Low, Medium або High є зміненими білими спектрами Valoya. Спектральний склад LED_R: FR Low і Medium є білими спектрами, адаптованими для росту рослин, тоді як спектр LED_R: FR High був спеціально розроблений, щоб з високою точністю відповідати умовам денного світла.

Чому світло, яке здається однаковим, викликає такі різні відповіді? Відповідь полягає у спектрі та балансі різних довжин хвиль у ньому. При розробці спектру світлодіодна компанія повинна протестувати різні співвідношення червоного та далекого червоного та синього та зеленого світла, кількість кожного кольору у спектрі, висоту та ширину світлових піків тощо. ми дізнаємось, що працює, а що ні. Знайти конкретну відповідь про те, як було збалансовано спектр, може бути марно, оскільки світлодіодні компанії, природно, захищають ці дані. На сьогоднішній день Valoya провела 514 випробувань рослин та ввела у продаж 6 спектрів. Ця технологія захищена 86 патентами та переважно недоступна для громадськості.

Вкрай важливо, купуючи сонячний світильник, білий світлодіод, не просто купувати його, тому що він здається білим, але також запитувати дані досліджень у виробника освітлення. Ці дані повинні включати опис проведених досліджень та їх результатів. Виробники можуть не захотіти розкривати конфіденційні дані про свої технології, але вони повинні мати можливість довести за допомогою даних випробувань, що їхнє біле світлодіодне світло працює і перевершує інші варіанти на ринку.

White-LED-Light-Trial-1.png

White-LED-Light-Trial-2.png

Фігура 1: Свіжа вага Arabidopsis thaliana через 30-38 днів після посіву при інтенсивності нижче 50 мкмольм-2 с-1 (верхня діаграма) і 200 мкмольм-2 с-1 кажучи для нижня діамі. Обробка світла складається з спектрів, створених для використання людиною (FL_840 та LEDs_CW), спектрів, адаптованих для росту рослин (FL_Fluora, LED_R: FR Medium, LED_R: FR LOW), та спектра, створеного для відповідності умовам зовнішнього/денного світла (LED_R: FR High).

White-LED-Light-Trial-3.png

Малюнок 3: Вплив різних спектрів, що здаються білими для ока, на морфологічний параметр висоти рослин. Вимірювання проводили через 30 днів після посіву розсади амаранта. Світлові процедури складаються зі спектра, створеного для використання людиною (FL_840), спектра, адаптованого для росту рослин (LED_R: FR Medium), та спектра, створеного для відповідності умовам зовнішнього/денного світла (LED_R: FR High).

White-LED-Light-Trial-4.png

МАЛЮНОК 4: Залежно від складу спектру, спектри, що здаються білими для людського ока, впливають на індукцію квіток Arabidopsis thaliana . Вимірювання проводилися через 20 днів після сівби до 38 днів після сівби. Світлові процедури складаються зі спектра, створеного для використання людиною (FL_840), спектра, адаптованого для росту рослин (LED_R: FR Medium), та спектра, створеного для відповідності умовам зовнішнього/денного світла (LED_R: FR High).

Зміни морфології рослин (рис. 3) та розвитку рослин (рис. 4), а також захисні реакції контролюються спектром. Спектри, які людські очі сприймають однаково, рослини бачать по-різному.

White-LED-Light-Trial-5-1024x715-1.png

Фігура 5: Різні рослини, вирощені при денному спектрі NS1 Valoya (200 мкмольм-2 с -1 ). Рослини зверху зліва внизу праворуч: Nicothiana (Tobacco), Amaranthus (амарант), Lactuca сатив 'Sadawi' (латук), лист Nicothiana (тютюн) і Brassica париз (каноли).

Коли справа доходить до досліджень польових культур у закритих приміщеннях, бажаний спектр сонячного чи денного світла, щоб забезпечити найкращу відповідність умов освітлення на відкритому повітрі. Хороше сонячне світло приведе до фенотипів, вирощених у приміщенні, порівнянних із фенотипами на вулиці. Це стало причиною, через яку Valoya розробила свій спектр NS1, який охоплює необхідні довжини хвиль у діапазоні 380-780 нм, за винятком довжини хвиль, які не приносять користі рослинам. Це робить його оптимізованим для рослин, що імітує сонячне світло, яке також є приємним та безпечним білим світлом. Завдяки тому, що він близький до сонячного світла, під ним можна вирощувати різні рослини на всіх стадіях росту в приміщенні.

Останнє важливе міркування під час обговорення появи білого світлодіодного світла - це значення CRI (індекс кольору). Це показник того, наскільки реалістично кольори об'єктів відображаються під джерелом світла, і вимірюється за шкалою від 0 до 100. Значення 0 означає, що кольори не відображаються реалістично взагалі, а 100 означає, що колір відображається так само реалістично, як і при ясному сонячному світлі. . Насправді це означає, що CRI сонячного світла становить 100, внутрішнє домашнє освітлення зазвичай становить 80-100, а вуличне освітлення нижче 50, що надає всьому жовтуватий відтінок. Світлодіодне світло може падати в діапазоні від 0 до 100, а світильники Valoya мають найвищі значення CRI в індустрії світлодіодних садів (значення CRI спектра NS1 становить 90). Це означає, що плани під ними будуть виглядати природно і буде можливий візуальний огляд. Більше цієї теми в повідомленні: Чому LED Grow Light Purple?