Leitfaden für LED-Wachstumslichter für den Innenbereich

PAR (Photosynthetically Active Radiation) bezieht sich auf die Strahlung im spezifischen Wellenlängenbereich von 400–700 Nanometern, die Pflanzen für die Photosynthese nutzen. Der Wellenlängenbereich des Lichts, auf den Pflanzen empfindlich reagieren, unterscheidet sich von dem, den das menschliche Auge wahrnimmt, und auch die Einheiten zur Beschreibung der Lichtintensität variieren. Das menschliche Auge reagiert empfindlicher auf gelbes-grünes Licht, wobei die Lichtintensität in Lumen (lm) und Lux (lx) gemessen wird. Im Gegensatz dazu reagieren Pflanzen stärker auf rotes und blaues Licht und ihre Lichtintensität wird in Mikro-mol pro Sekunde (μmol/s) und Mikro-mol pro Quadratmeter pro Sekunde (μmol/m²/s) quantifiziert.

Pflanzen sind für die Photosynthese in erster Linie auf Licht im Wellenlängenbereich von 400–700 nm angewiesen, was genau das ist, was wir gemeinhin als photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) bezeichnen. PAR wird in zwei Einheiten ausgedrückt:

Photosynthetische Strahlung(W/m²), die hauptsächlich in Studien zur Photosynthese unter natürlichem Sonnenlicht verwendet wird.

Photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD)(μmol/m²/s), der vorwiegend zur Erforschung der Auswirkungen sowohl künstlicher Lichtquellen als auch natürlichen Sonnenlichts auf die Photosynthese von Pflanzen eingesetzt wird.

PPFD stellt die Anzahl der Photonen (innerhalb des PAR-Bereichs) dar, die pro Sekunde auf einer bestimmten beleuchteten Oberfläche empfangen werden, nämlich die photosynthetische Photonenflussdichte, mit der Einheit μmol/m²/s. Sie ist ein wichtiger Indikator zur Beurteilung der tatsächlichen Lichtausbeute von Pflanzenbeleuchtungssystemen, da sie direkten Einfluss auf die Photosynthese und das Pflanzenwachstum hat. Wie in der Abbildung dargestellt, beträgt die Anzahl der pro Sekunde auf einer 1-Quadratmeterfläche empfangenen Photonen 33 μmol/m²/s.

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PAR misst die Strahlungsenergie, die Pflanzen für die Photosynthese nutzen. PPF quantifiziert die Gesamtzahl der von einer Lichtquelle pro Sekunde emittierten photosynthetisch aktiven Photonen, gibt jedoch keinen direkten Hinweis darauf, ob diese Photonen die Pflanzenoberfläche erreichen.

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) ist bei der Pflanzenbeleuchtung von entscheidender Bedeutung, da es nicht nur die Gesamtphotonenleistung eines Beleuchtungssystems misst, sondern auch die Auswirkungen verschiedener Lichtquellen auf das Pflanzenwachstum bewertet. Ein höherer PPFD ist mit höheren Photosyntheseraten und höheren Pflanzenerträgen verbunden; PPFD wird verwendet, um die tatsächliche Lichtintensität zu bewerten, die Pflanzen erreicht, und dient als Schlüsselindikator für die Optimierung der Pflanzenwachstumsumgebung.

Die beigefügte Abbildung zeigt den Testbericht des faltbaren 1000-W-LED-Pflanzenwachstumslichts von Benwei LED mit einem photosynthetischen Photonenfluss (PPF) von 2895,35 μmol/s.

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280–315 nm: Minimale Auswirkung auf morphologische und physiologische Prozesse.

315–400 nm (UV-A): Eine geringe Chlorophyllabsorption beeinflusst die photoperiodischen Effekte und hemmt die Stängelverlängerung.

400–520 nm (blaues Licht): Das höchste Absorptionsverhältnis von Chlorophyll zu Carotinoiden hat den größten Einfluss auf die PhotosynthesePMC.

520–610 nm (grünes Licht): Geringe Pigmentabsorptionsrate.

610–720 nm (Rotlicht): Geringe Absorptionsrate von Chlorophyll, jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Photosynthese und photoperiodische Effekte.

720–1000 nm (Fernrot bis Nahinfrarot): Hohe Absorptionsrate, fördert die Zellverlängerung und beeinflusst die Blüte und Samenkeimung.

>1000 nm (Infrarot): In thermische Energie umgewandelt.

Neben blauem und rotem Licht haben auch andere Spektren wie grünes, violettes und ultraviolettes Licht bestimmte Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum. Grünes Licht hilft, vorzeitiges Altern der Blätter zu verzögern; violettes Licht verstärkt Farbe und Aroma; Ultraviolettes Licht reguliert die Synthese pflanzlicher Stoffwechselprodukte. Der synergistische Effekt dieser Spektren simuliert die natürliche Lichtumgebung und fördert ein gesundes Pflanzenwachstum.

Der Vorteil der Vollspektrumbeleuchtung liegt im tiefroten Licht, das den Dual-Light-Gain-Effekt (Emerson-Effekt) ermöglicht. Der Vollspektrumbereich liegt bei 400–800 nm und deckt nicht nur den tiefroten Bereich über 660–800 nm ab, sondern auch die grüne Komponente bei 500–540 nm. Experimente zeigen, dass die grüne Komponente die Lichtdurchdringung erhöht und die Quanteneffizienz verbessert, wodurch eine effizientere Photosynthese erreicht wird. Basierend auf dem „Dual-Light-Gain-Effekt“ kann die Ergänzung von 650-nm-Rotlicht bei einer Wellenlänge von mehr als 685 nm die Quanteneffizienz erheblich verbessern und sogar die Summe der Effekte übertreffen, wenn diese beiden Wellenlängen allein verwendet werden. Dieses Phänomen, bei dem zwei Lichtwellenlängen gemeinsam die Photosyntheseeffizienz steigern, ist als Dual-Light-Gain-Effekt oder Emerson-EffektPMC bekannt.

Pflanzenwachstumslampen sind mit einem angemessenen Spektralverhältnis ausgestattet und decken einen Wellenlängenbereich von 380–800 nm ab. Sie bieten Pflanzen das ideale Spektralverhältnis, das für das Wachstum erforderlich ist, und ergänzen gleichzeitig das natürliche Licht. Dadurch werden die Pflanzen gesünder und üppiger, eignen sich für jede Wachstumsphase und sind sowohl für den Hydrokultur- als auch für den Bodenanbau anwendbar. Sie sind ideal für Innengärten, Topfpflanzen, Setzlingsaufzucht, Vermehrung, Bauernhöfe, Gewächshäuser usw.

Chlorophyll a und b haben Absorptionspeaks bei 660 nm (rotes Licht) bzw. 450 nm (blaues Licht). Das kombinierte rot-blaue Licht deckt genau den Kernspektralbereich der Photosynthese ab und steigert die Effizienz der Lichtenergieumwandlung um über 20 %. Rotes Licht aktiviert das Photosystem II, während blaues Licht das Photosystem I antreibt; Ihre synergistische Wirkung beschleunigt die Produktion von ATP und NADPH während der lichtabhängigen Reaktionen und stellt ausreichend Energie für den Calvin-Zyklus (lichtunabhängige Reaktionen) bereit.

Blaues Licht erhöht die Kompaktheit der Pflanze, indem es die Stängelverlängerung hemmt, die Blattverdickung fördert und die mechanische Festigkeit erhöht. Rotes Licht stimuliert die Stängelverlängerung und beschleunigt das Fortpflanzungswachstum. Durch die Kombination beider wird ein Gleichgewicht zwischen Pflanzenstruktur und Ertrag erreicht. Blaues Licht fördert die Anreicherung von Sekundärmetaboliten wie Vitaminen und Anthocyanen, während rotes Licht den Gehalt an löslichem Zucker erhöht. Das kombinierte Licht optimiert die Synthese von Nährstoffen und Geschmacksstoffen (PMC).

Bei Blattgemüse im Sämlingsstadium ist ein höheres Blaulichtverhältnis (4:1–7:1) erforderlich, um das Stängel- und Blattwachstum zu fördern. Während der Blüte- und Fruchtphase kann die Umstellung auf ein höheres Rotlichtverhältnis (9:1) den Ertrag steigern.

Im Vergleich zu Vollspektrum-Lichtquellen konzentriert sich das kombinierte Rot-Blau-Licht auf den effektiven Wellenlängenbereich, wodurch der durch ineffektive Spektren verursachte Energieverbrauch reduziert und so ein höherer Biomasseertrag pro Einheit elektrischer Energie erzielt wird.

Intelligente Steuerungssysteme können ultraviolette Wellenlängen integrieren, um zusammengesetzte Funktionen wie Wurzelentwicklung, Hemmung der Keimlingsverlängerung und Verbesserung der Blütenfarbe zu erreichen. Beispielsweise können Sukkulenten durch die dynamische Dimmtechnologie eine kompakte Pflanzenform und lebendige Farben erreichen.

Im Folgenden finden Sie gängige Rot-Blau-Lichtverhältnisse für verschiedene Anlagen als Referenz bei der Planung oder Beschaffung:

1.Geeignet für Blattgemüse oder breitblättrige Zierpflanzen wie Salat, Spinat und Chinakohl.

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2.Geeignet für Pflanzen, die während ihres gesamten Wachstumszyklus zusätzliche Beleuchtung benötigen, wie z. B. Sukkulenten.

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3.Geeignet für blühende und fruchttragende Pflanzen wie Tomaten, Auberginen und Gurken.

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Natürliches Licht reicht in der Regel nicht aus, um die Voraussetzungen für ein gesundes Wachstum von Nutzpflanzen zu schaffen. Durch den Einsatz von LED-Wachstumslampen können Sie den Wachstumstrend von Pflanzen effektiv kontrollieren und die Erträge steigern. Ob beim Anbau von Gemüse, Obst oder Blumen in Gewächshäusern, vertikalen Landwirtschaftssystemen oder anderen Indoor-Anlagen – LED-Wachstumslampen können eine optimale Pflege bieten, die auf die spezifischen Eigenschaften jeder Kulturpflanze zugeschnitten ist. Die von Sena Optoelectronics hergestellten LED-Wachstumslampen fördern nachweislich ein gleichmäßiges Pflanzenwachstum und steigern dadurch die Pflanzenqualität und den Ertrag.

Experimentelle Studien haben gezeigt, dass zusätzliche Beleuchtung die Lichtumgebung verbessert und zu einer Vergrößerung der Pflanzenstammlänge, des Stammdurchmessers und der Blattgröße führt. Nach der Ergänzung des Lichts kann die tatsächliche Lichtintensität entsprechend angepasst werden, um die Gesamteffizienz der Lichtenergienutzung zu verbessern. Die Ernteerträge können um etwa 25 % steigen und die Wassernutzungseffizienz kann um 3,1 % steigen.

Darüber hinaus muss beim Einsatz von LED-Zusatzbeleuchtung in Gewächshäusern im Winter die Gewächshaustemperatur ordnungsgemäß kontrolliert werden, um den Zusatzbeleuchtungseffekt zu maximieren, was den Heizenergieverbrauch erhöhen kann. Dies wird dazu beitragen, die LED-Zusatzbeleuchtungsstrategie umfassend zu optimieren und die Effizienz und den wirtschaftlichen Nutzen der Gewächshausproduktion zu verbessern. Übliche Formen der Zusatzbeleuchtung sind wie folgt: a) Rot-{2}}blaue Lichtkombination: Rotes Licht (660 nm) fördert die Chlorophyllsynthese, Blüte und Fruchtbildung, während blaues Licht (450 nm) das Stängel- und Blattwachstum fördert. Die Kombination aus beidem verbessert die Photosyntheseeffizienz.b) Vollspektrumlichter: Simulieren natürliches Licht, eignen sich für langfristige zusätzliche Beleuchtungsbedürfnisse und verhindern eine übermäßige Dehnung der Pflanzen oder einen verringerten Widerstand.c) Xenonlampen: Die Lichtintensität kommt dem natürlichen Licht nahe, geeignet für hochwertige Pflanzen, aber sie erzeugen erhebliche Wärme, verbrauchen viel Energie und sind mit hohen Kosten verbunden.

An bewölkten oder regnerischen Tagen sollte den ganzen Tag über für zusätzliche Beleuchtung gesorgt werden. An sonnigen Tagen, wenn das natürliche Licht nachlässt, kann die Beleuchtung nach 15 bis 16 Uhr eingeschaltet werden, sodass die gesamte tägliche Lichtdauer zwischen 10 und 12 Stunden liegt. Kontinuierliche zusätzliche Beleuchtung über mehr als 16 Stunden kann zu einer Photoinhibition führen, die durch Brennen oder Vergilben der Blattränder gekennzeichnet ist.

Eine zusätzliche Beleuchtung sollte implementiert werden, wenn die Umgebungstemperatur mindestens 15 Grad beträgt. Niedrige Temperaturen hemmen die Photosynthese. Im Winter oder wenn das natürliche Licht nicht ausreicht, kann die Zusatzbeleuchtungsdauer auf 14 Stunden verlängert werden, allerdings sollten Anpassungen je nach Pflanzenart vorgenommen werden.

Wenn die natürliche Lichtintensität unter 100 μmol/m²·s fällt, sollte eine zusätzliche Beleuchtung aktiviert werden, um die photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD) zwischen 200 und 1000 μmol/m²·s aufrechtzuerhalten. Lichtsensoren sollten verwendet werden, um die Gleichmäßigkeit des Lichts auf den Blättern zu überwachen und lokale Überstrahlung oder unzureichende Beleuchtung zu vermeiden. Lichtquellen mit hoher-Intensität sollten in Verbindung mit schattigen Vorhängen oder Dimmern verwendet werden, um ultraviolette Schäden an den Blättern zu verhindern.

Für Balkon- oder Zimmerpflanzen (z. B. Spinnenpflanzen oder Chlorophytum comosum) empfiehlt es sich, 8 bis 12 Stunden pro Tag eine LED-Zusatzbeleuchtung mit geringem Stromverbrauch zu verwenden.

In Gewächshäusern können automatisierte Systeme integriert werden, um die Höhe der Zusatzbeleuchtung dynamisch an die Pflanzengröße anzupassen und so den Energieverbrauch zu senken. Durch die Kombination von wissenschaftlichem Lichtdesign und präziser Wartung können Grünpflanzen ein lebendiges Aussehen bewahren und das Wachstum beschleunigen. Verbesserungen der Wirksamkeit zusätzlicher Beleuchtung sollten in Verbindung mit dem Temperatur- und Wasser-Düngemittelmanagement optimiert werden.

Wenn in Innenräumen mit unzureichendem natürlichem Licht mehrere Pflanzen angebaut werden, werden häufig LED-Wachstumslampen eingesetzt, um das Pflanzenwachstum zu beschleunigen und eine gesunde Entwicklung zu fördern. Unabhängig davon, ob Sie in Innenräumen Gemüse oder Obst anbauen, können LED-Wachstumslampen das natürliche Licht ergänzen, die spektrale Zusammensetzung optimieren und die Lichtintensität steigern, ohne übermäßige Wärme zu erzeugen.

Darüber hinaus steigert die LED-Beleuchtung effektiv die Helligkeit und senkt gleichzeitig den Energieverbrauch. Die Auswahl von Wachstumslampen, die auf den Anbau von Blattgemüse zugeschnitten sind, hilft Landwirten dabei, die Erträge pro Flächeneinheit zu steigern und gleichzeitig die einzigartigen Eigenschaften der Pflanzen zu berücksichtigen-wie die Verbesserung des Geschmacks, die Steigerung des Nährwerts und die Verlängerung der Haltbarkeit. Verschiedene Beleuchtungsgeräte unterscheiden sich im Spektralbereich und in der Lichtintensität, was sich direkt auf das Wachstum und die Entwicklung von Blattgemüse auswirkt. Im Allgemeinen sind Pflanzenlampen, die blaues und rotes Licht kombinieren, am besten geeignet.

Für die meisten Blattgemüse wird während der vegetativen Wachstumsphase (Stamm- und Blattentwicklungsphase) ein Verhältnis von rotem zu blauem Licht von 4:1 empfohlen. Dieses Verhältnis gleicht die Rolle des roten Lichts bei der Förderung der Photosynthese und den Vorteil des blauen Lichts bei der Regulierung der Blattmorphologie aus. Beispielsweise erreichen gewöhnliches Blattgemüse wie Salat und Spinat bei diesem Lichtverhältnis eine effiziente Kohlenhydratansammlung und ein koordiniertes Stängelblattwachstum.

Das Rot-{0}}Blaulichtverhältnis für den Indoor-Blattgemüseanbau sollte je nach Wachstumsstadium dynamisch angepasst werden:

Sämlingsstadium

Blaue-helle dominante Phase: Ein Verhältnis von rotem-zu-blauem Licht3:1 bis 5:1ist optimal. Die Erhöhung des Blaulichtanteils auf 30–50 % fördert die Wurzelentwicklung und Blattdifferenzierung, verhindert eine übermäßige Stängelverlängerung und steigert die Vitalität der Sämlinge deutlich.

Schnelle Wachstumsphase

Rote-Lichtverstärkte Phase: Passen Sie das Verhältnis von Rot-zu-Licht schrittweise an4:1 bis 5:1. Eine Erhöhung des Anteils an rotem Licht (630–660 nm) steigert die Photosyntheserate. In Kombination mit einer Lichtintensität von 200–300 μmol/m²/s kann dies die tägliche Wachstumsrate um über 30 % steigern.

Vor-Erntephase

Far-Rotlicht-Ergänzung: Unter Beibehaltung des Kernspektralverhältnisses von 4:1 kann eine kleine Menge fern-roten Lichts (720–740 nm) hinzugefügt werden. Dies fördert die Blattausdehnung und Zellverlängerung und erhöht so das Frischgewicht und die Marktfähigkeit von Blattgemüse.

Mehrere-Erntesorten(z. B. chinesischer Schnittlauch, Wasserspinat): Halten Sie ein stabiles Verhältnis von 4:1 ein, um Nährstoffmangel zu vermeiden.

Sorten mit hohem-Chlorophyllgehalt(z. B. Grünkohl): Erhöhen Sie den Blaulichtanteil auf 25–30 %, um die Pigmentsynthese zu verbessern.

Notiz: In praktischen Anwendungen empfiehlt es sich, spektral abstimmbare LED-Wachstumslampen auszuwählen. Fein-stimmen Sie die Lichteinstellungen auf der Grundlage spezifischer Pflanzensorten und Anbauumgebungen ab und verwenden Sie dabei morphologische Indikatoren wie Blattdicke und Stängelsteifigkeit als Referenzkriterien.

Unterschiedliche Gemüsesorten haben während ihrer Wachstumszyklen unterschiedliche spektrale Anforderungen, ähnlich wie Menschen Lebensmittelpräferenzen haben. Beispielsweise benötigen Blattgemüse während ihres gesamten Wachstumszyklus einen relativ hohen Anteil an blauem Licht. Blaues Licht regt das Blattwachstum an, was zu üppigeren, grüneren Blättern führt-Beispielsweise trägt ausreichend blaues Licht dazu bei, dass Salat und Spinat breitere, zartere Blätter entwickeln. Bei Fruchtgemüse wie Paprika und Tomaten spielt rotes Licht während der Blüte- und Fruchtphase eine entscheidende Rolle: Es stimuliert die Differenzierung der Blütenknospen, fördert den Fruchtansatz und bringt größere, prallere Früchte hervor. Überprüfen Sie beim Kauf von Pflanzenlampen immer die Spektralparameter des Produkts und wählen Sie Modelle, die eine flexible Anpassung der Spektralverhältnisse ermöglichen, um den spezifischen Wachstumsbedürfnissen Ihres Gemüses gerecht zu werden.

Lichtintensität, gemessen inPPFD (Photosynthetische Photonenflussdichte)mit der Einheit μmol/m²・s ist ein wichtiger Indikator für die Leistung von Wachstumslicht. Blattgemüse benötigt ausreichend Licht, doch übermäßige Lichtintensität oder längere Belichtung können sich negativ auf ihr Wachstum auswirken.

Im Allgemeinen sollte die tägliche Lichtdauer auf ca10–12 Stunden. Sämlinge sind empfindlich und benötigen nur eine Lichtintensität80–150 μmol/m²・sum eine schonende Pflege und ein robustes Wachstum zu gewährleisten. Wenn Gemüse in die Phase des schnellen Wachstums eintritt, steigt sein Lichtintensitätsbedarf-um200–400 μmol/m²・swird benötigt, um den Photosynthesebedarf zu decken und ausreichend Energie für kräftiges Wachstum bereitzustellen. Während der Blüte- und Fruchtphase benötigen einige Gemüsesorten möglicherweise sogar eine höhere Lichtintensität500 μmol/m²・sum die Fruchtentwicklung zu fördern.

Daher ist es wichtig, LED-Wachstumslampen auszuwähleneinstellbare Lichtintensitätsbereichedie auf die Anforderungen verschiedener Gemüsewachstumsstadien abgestimmt sind.

Während Wachstumslampen Pflanzen mit Licht versorgen, ist die Versorgung mit Nährstoffen und Wasser ebenso wichtig. Beim Anbau von Salat ist es notwendig, eine angemessene Menge an Nährlösung und Wasser bereitzustellen, um dessen Wachstum und Entwicklung sicherzustellen. Eine mäßige Ergänzung von Stickstoffdünger (z. B. Sojadünger) kann die Chlorophyllsynthese fördern, und Magnesium-als Kernbestandteil von Chlorophyll-sollte ebenfalls regelmäßig nachgefüllt werden.

Darüber hinaus kann die Zugabe zersetzter Nussschalen (z. B. Sonnenblumenkernschalen) zum Boden die Luftdurchlässigkeit verbessern und die Aufnahmekapazität der Wurzeln erhöhen. Darüber hinaus sollten Belüftung und Gasregulierung (Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration) sowie Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle (Aufrechterhaltung einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50–70 %) durchgeführt werden, um durch hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit verursachte Krankheiten zu verhindern.

Wachstumslampen unterscheiden sich in der Leistung und der entsprechenden Lichtintensität. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Wachstumslampe die Montagehöhe. {{1}Hochleistungs--Zusatzlampen liefern normalerweise eine relativ höhere Lichtintensität.

Generell gilt: Je näher die Lichtquelle an den Pflanzen ist, desto höher ist die PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density), was bedeutet, dass Pflanzen eine effektivere Beleuchtung erhalten können. Mit zunehmendem Abstand zur Wachstumslampe vergrößert sich jedoch der Lichtabdeckungsbereich, während die Lichtintensität entsprechend abnimmt. Pflanzenlampen ohne professionelles optisches Design weisen ein erhebliches Ungleichgewicht zwischen zentraler und peripherer Beleuchtungsstärke auf, was tendenziell zu einer ungleichmäßigen Zusatzbeleuchtung und einer Verschwendung von Lichtenergie führt.