1. Technisch principe: de LED-installatielampen hebben een probleem met "koud" en "warm".
De belangrijkste voordelen van LED-installatielampen zijn dat ze zeer nauwkeurig zijn qua kleur en minder energie verbruiken. Planten gebruiken voornamelijk rood licht (620–680 nm) en blauw licht (430–460 nm) voor fotosynthese. LED-lampen daarentegen concentreren de energie op het absorptiepiekgebied van de plant door gebruik te maken van een roodlichtchip (660 nm) en een blauwlichtchip (460 nm). LED's zijn veel efficiënter in het omzetten van licht in elektriciteit dan HPS-lampen, die slechts 30% van het werk doen. Daarom wordt het een ‘koudlichtbron’ genoemd. De oppervlaktetemperatuur is normaal gesproken lager dan 50 graden, en als hij zich dicht bij de messen bevindt (20-50 cm), zal hij deze niet verbranden. Het energieverbruik van licht bedraagt maar liefst 95%, hoewel HPS-lampen slechts 35% gebruiken.
De term 'koude lichtbron' daarentegen kan de indruk wekken dat het beheersen van de warmte ervan ingewikkelder is dan het is. Ook al geven LED's niet direct veel warmte af, toch geven ze ongeveer 20% van de afvalwarmte af als ze elektrische energie in licht omzetten. Een LED-lamp van 12 watt heeft bijvoorbeeld een vermogen van ongeveer 10 watt, en ongeveer 8 watt wordt omgezet in warmte. Als het ontwerp van de warmteafvoer niet goed genoeg is (als er bijvoorbeeld niet genoeg aluminium wordt gebruikt of de thermische geleidbaarheid zwak is), kan de oppervlaktetemperatuur van de lamp boven de 65 graden komen, wat ertoe kan leiden dat zich in sommige gebieden warmte ophoopt en de levensduur en stabiliteit van de lichtbron verkort. Bovendien kunnen de ‘koude’ eigenschappen van LED’s het warmteverlies in de kas verergeren in de winter, wanneer de temperaturen in het noorden laag zijn. Dit betekent dat er meer verwarming nodig is om de temperatuur van de gewassen op peil te houden.
2. Praktisch gebruik: een plan om LED en HPS samen te laten werken om voor extra licht te zorgen
Als reactie op de ‘koude’ moeilijkheid van LED heeft de industrie gekeken naar een manier waarop LED- en HPS-lampen kunnen samenwerken om voor extra licht te zorgen, wat heeft geleid tot verbeteringen in zowel de verlichting als de temperatuur. In noordelijke kassen is de warmte die door HPS-lampen wordt geproduceerd een "belangrijke impuls". De warmte die ze afgeven terwijl ze aan staan, kan de temperatuur in de kas verhogen en tegelijkertijd extra licht afgeven, waardoor er minder energie nodig is voor verwarming. LED-verlichting verbruikt over het geheel genomen minder energie, waardoor de kosten laag blijven. In een kas in Shouguang, Shandong, waar tomaten worden verbouwd, werd bijvoorbeeld zowel LED- als HPS-licht gebruikt voor extra licht, waardoor de groeicyclus met 5 à 7 dagen werd verkort, de opbrengst met 15 à 20% werd verhoogd, het suikergehalte van het fruit met 1 à 2 procentpunten werd verhoogd en de kleur helderder werd gemaakt. Bij het telen van aardbeien kan de hitte van HPS en het exacte rode en blauwe licht van LED de vruchtzetting met meer dan 20% verhogen, het gemiddelde vruchtgewicht met 10% en de tijd die het fruit nodig heeft om te rijpen, waardoor het gemakkelijker wordt om te plukken en te verkopen.
De wetenschappelijke validiteit van deze samenwerkingsmethode is geworteld in de nauwkeurige afstemming op de gewasvereisten. LED-lampen kunnen het spectrum veranderen: bladgroenten hebben 30% blauw licht nodig om chlorofyl te maken, bloemen en fruit hebben 70% rood licht nodig om de accumulatie van koolhydraten te versnellen, en medicinale planten hebben 10% ultraviolet licht nodig om het gehalte aan secundaire metabolieten te verhogen. Het warmtesupplement in HPS-lampen is bedoeld om te werken in de koude noordelijke winter, waar LED-lampen alleen misschien niet warm genoeg zijn. De geïntegreerde fabriek voor lichtopslag in de Ulan Buh-woestijn, Binnen-Mongolië, maakt bijvoorbeeld gebruik van een combinatie van LED's en een bodemwarmtepomp om jaarlijks 42 kilogram kooldioxide per vierkante meter op te slaan en het energieverbruik met 40% te besparen.
3. De temperatuur regelen: een aparte manier om LED-installatieverlichting te verbeteren
Zelfs als er geen HPS-lichthulp nodig is, kunnen LED-installatielampen door technologische verbeteringen nog steeds een perfecte temperatuurregeling krijgen. De belangrijkste onderdelen van zijn strategie zijn:
Verbetering van het ontwerp voor warmteafvoer: de oppervlaktetemperatuur van de lamp wordt onder de 50 graden gehouden door materialen met uitstekende thermische geleidbaarheid (zoals kopersubstraten) en warmteafvoervinstructuren te gebruiken. Het Philips GrowWise-systeem maakt bijvoorbeeld gebruik van vloeistofkoelingstechnologie om LED-chips 50.000 uur langer mee te laten gaan en de effecten van thermische straling op gewassen te verminderen.
Een slimme manier om de verlichting te besturen: met behulp van sensoren en IoT-technologie verandert het automatisch de intensiteit en spectrale verhouding van het licht, afhankelijk van het stadium van de gewasgroei en de temperatuur van de omgeving. De "Adjustable Spectrum LED Tissue Culture Lamp", gemaakt door de Nanjing Agricultural University, houdt bijvoorbeeld de temperatuur in de kas in realtime in de gaten via een cloudplatform. Het verlaagt automatisch de hoeveelheid blauw licht wanneer de temperatuur onder de 15 graden daalt (de absorptiesnelheid van blauw licht neemt af naarmate de temperatuur daalt) en verhoogt de hoeveelheid rood en verrood licht (730 nm) om gewassen te helpen koude-resistente genen tot expressie te brengen.
Verlichtingsopstelling met behulp van lagen: In een verticale boerderij worden boven elk kweekrek LED-lichtstrips geplaatst en is de ruimte tussen de lagen slechts 0,8 meter. Gelaagde temperatuurregeling maakt optimaal gebruik van de ruimte. De bovenste laag van de intelligente kweekkamer voor Phalaenopsis op de Yuntai Farm in Lianyungang maakt bijvoorbeeld gebruik van rood licht met hoge{3}}intensiteit (800 μmol/m²/s) om de bloei te bevorderen, terwijl de onderste laag blauw licht met lage-intensiteit (300 μmol/m²/s) gebruikt om zaailingen te laten groeien. Een airconditioningsysteem houdt de temperatuur van elke laag respectievelijk op 25 graden en 20 graden. Dit verkort de bloeicyclus met 15 dagen.
