Wissenschaftliche Fortschritte bei der Anpassung der LED-Beleuchtung an gartenbauliche Bedürfnisse

LED-basierte SSL-Produkte bringen revolutionäre Fortschritte in Innen- und Gewächshauszuchtbetrieben, erklärt MAURY WRIGHT . Es gibt jedoch noch viel zu lernen über die unterschiedlichen Lichtbedürfnisse verschiedener Anlagentypen und auch darüber, wie sich die Anforderungen während eines Wachstumszyklus ändern.

Hochleistungs-LEDs bieten ähnliche revolutionäre Vorteile in biowissenschaftlichen Anwendungen wie dem Gartenbau, die die Festkörperbeleuchtungsquellen (SSL) im allgemeinen Beleuchtungsbereich bieten - Energieeffizienz, geringe / keine Wartung, Spektralsteuerung und Strahlsteuerung. Aber Pflanzen brauchen andere Dinge als das Licht im Verhältnis zum Menschen, und menschenorientierte Messgrößen wie Wirksamkeit (Lumen pro Watt - lm / W) oder CRI liefern möglicherweise keinen Hinweis darauf, ob eine LED-Leuchte Ergebnisse für Gemüse und Blumen liefert Züchter. Außerdem haben Pflanzen zirkadiane Zyklen, die sich von denen des Menschen unterscheiden und von Pflanzenart zu Art stark variieren. In Gewächshäusern und insbesondere in Innenstädten oder in vertikalen landwirtschaftlichen Betrieben steigen die Anbauer jedoch schnell auf SSL um, während die Gartenbaugemeinschaft Überstunden macht, um die Bedürfnisse der Pflanzen hinsichtlich der Lichtrezepte für optimales Wachstum und Ertrag zu entschlüsseln.

FEIGE. 1. Green Sense Farms baut in einer in Chicago (Chicago) gelegenen vertikalen Farm Mikrogrüns, Kopfsalate, Babygrüns wie Grünkohl und Brunnenkresse an und Kräuter, die die frischen Produkte den Käufern am Tag der Ernte liefern können.

SSL könnte die globale Gartenbauindustrie einschließlich essbarer Produkte und ähnlicher Blumenzucht- oder Blumenzuchtindustrie revolutionieren. LED-basierte Beleuchtung wird auch beim Wachstum von Cannabis eine entscheidende Rolle spielen, zumal sich das legale Klima für den Einsatz von medizinischem und / oder Freizeit-Marihuana verändert. Die wachsende Bedeutung von LEDs im Gartenbau veranlasste uns dazu, unsere erste LED Magazine Horticultural Lighting Conference zu planen, die für den 12. Oktober geplant war. Weitere Details finden Sie unten.

SSL-Rollen im Gartenbau

Der Anwendungsfall für LEDs im Obst- und Gemüsebau konzentriert sich auf die Verlängerung der Vegetationsperiode, insbesondere in kalten Regionen mit kurzen Sommern. Künstliche Beleuchtung, in der Vergangenheit hauptsächlich Hochdrucknatrium (HPS) -Beleuchtung, wird in Gewächshäusern beispielsweise seit langem verwendet, um die Tomatenzeiten zu verlängern. Wir werden in diesem Artikel besprechen, was LED-Beleuchtung zur Geschichte beiträgt, aber ein klarer Vorteil von SSL ist die Tatsache, dass die Beleuchtung keine Wärme erzeugt und die Züchter Interlighting verwenden können. Dabei werden Lichter in der Nähe / zwischen den Pflanzen platziert, die entweder vertikal oder horizontal laufen Licht für das untere Laub, das bei wachsender Pflanze nicht viel direktes Licht von oben empfängt.

Der Gewächshaus-Anwendungsfall für LEDs dient in erster Linie als zusätzliche Lichtquelle für die Sonne, obwohl die künstliche Beleuchtung in den kälteren und kürzeren Wintertagen immer wichtiger wird. Cannabis benötigt auch gewächshausähnlichen Raum, in dem Pflanzen vertikal wachsen können. Die meisten legalen Cannabisanbaubetriebe befinden sich jedoch vorerst in Innenräumen und erfordern elektrische Befestigungen als primäre Lichtquelle.

Wo LEDs am stärksten wirken, ist der Anbau grüner Blätter und Kräuter, die nur Höhen erreichen, die in Zoll gemessen werden und die in Schichten oder Gestellen wachsen können, wobei jede Schicht einen eigenen Satz von LED-Leuchten aufweist, die sich relativ nahe an den Pflanzen befinden aktiviert durch wenig bis keine von den LEDs abgestrahlte Wärme. Durch die Schichtung können so genannte städtische oder vertikale Farmen relativ kleine Anbauflächen in Gebäuden in der Nähe von Bevölkerungszentren einnehmen, während optimale Beleuchtung und Technologie einschließlich Hydrokultur wesentlich schnellere Ernte- / Erntezyklen ermöglichen, als dies im Freien möglich ist.

Der Umfang und das Ausmaß solcher Operationen ist erstaunlich. Unser Titelbild für diese Ausgabe zeigt eine lokale Farm von Local Roots, die in einem gebrauchten Versandbehälter untergebracht ist. Das Unternehmen ist ein in Los Angeles, Kalifornien, ansässiger Erzeuger von Blattgemüse und Kräutern. In Abbildung 1 ist eine vertikale Farm im Industriebau dargestellt, die von Green Sense Farms in Indiana betrieben wird, nur eine kurze Fahrt vom U-Bahnhof Chicago, Illinois, entfernt.

FEIGE. 2. Spectrum King LED-Leuchten verwenden überwiegend weiße LEDs und werden regelmäßig zum legalisierten Anbau von medizinischem oder Freizeit-Cannabis in Innenräumen verkauft.

Städtische Farmen

In der Tat sind es die städtischen Farmen, in denen LED-Beleuchtung die größte Auswirkung auf den Gartenbau haben kann, und es wäre nicht viel zu sagen, dass sich die Auswirkungen auf die globale Gesellschaft und die Umwelt auswirken. Da Landwirte in jeder Stadt in großen Farmen mit hohem Volumen betrieben werden können, werden die Transportkosten im Verhältnis zu den Kosten gesenkt, die mit der Landwirtschaft in abgelegenen Gebieten wie dem kalifornischen Central Valley verbunden sind. In einigen Fällen erhalten die Verbraucher am Tag der Ernte Zugang zu Erzeugnissen, und das Produkt wird eine viel längere Haltbarkeitsdauer haben. Außerdem wird der CO2-Fußabdruck im Zusammenhang mit der Landwirtschaft unermesslich reduziert, sowohl aufgrund des kurzen Transports als auch wegen des Verzichts auf die Herstellung von Outdoor-Maschinen, die für die traditionelle Landwirtschaft benötigt werden.

Die Vorteile, die der LED-Gartenbau für den Konsumenten bietet, liegen tiefer - und schmackhafter. Wir werden später die qualitative Meinung vieler, die unter LED-Beleuchtung gezüchtet werden, besser schmecken. Das mag ein Gerichtsurteil sein, aber frische Produkte schmecken fast immer besser. Darüber hinaus bieten städtische Farmen den Verbrauchern Zugang zu Mikrogrüns und Kräutern, die sonst möglicherweise nicht verfügbar sind. Green Sense zum Beispiel baut Pflanzen wie Grünkohl, Brunnenkresse, Rucola und mehr zusammen mit Kräutern wie Basilikum und Thymian an. Die städtischen Farmen sind im Allgemeinen auch frei von Pestiziden, und die Erträge müssen möglicherweise nicht einmal gewaschen werden, da sie häufig in sauberen Medien hydroponisch gewachsen sind und nicht mit Schmutz.

Die Anbaumethode ist extrem wassereffizient, und dies ist ein wichtiges Thema in Regionen wie Kalifornien, wo das zentrumsnahe Central Valley relativ nahe an Los Angeles und San Francisco liegt, der Staat sich jedoch in einer anhaltenden Dürre befindet. In anderen Gebieten wie China ist das Grundwasser und / oder der Boden verschmutzt und es gibt kaum einen anderen Weg, sichere und schmackhafte Produkte herzustellen.

FEIGE. 3. Local Roots passt seine LED-Beleuchtung in Schiffsbehälterbetrieben ständig an, um eine optimale Produktion von Blattgrüns zu erreichen.

Herausforderungen in der Gartenbaubeleuchtung

Es gibt natürlich Herausforderungen in jeder aufkommenden Technologie und vielleicht noch mehr in LED-basierten Gartenbaulicht, wo die Erfahrung mit der SSL-Technologie noch gering ist und selbst die seit langem involvierten Gartenbauwissenschaftler immer noch an Lichtrezepten für Pflanzen arbeiten - und Einige dieser neuen Rezepte waren vor LED-Quellen mit kontrolliertem Spektrum nicht realisierbar.

In Asien ansässige Beleuchtungshersteller haben den Markt mit oft erschwinglichen, aber preiswerten Produkten anvisiert, aber vielen der preisgünstigen Produkte auf dem Markt fehlen einschlägige Zertifizierungen wie UL-Bewertungen sowie LM-79-Berichte für Leuchten und LM -80 berichtet über die in den Leuchten verwendeten LEDs, sagte Rami Vardi, CEO von Canoga Park, CA, einem Leuchtenhersteller Spectrum King. Vardi sagte, viele Züchter, vor allem im Cannabis-Sektor, seien aufgrund der schlechten Fixture-Performance bei frühen Versuchen, LED-Beleuchtung einzusetzen, verbrannt worden und dass HPS der Goldstandard für diese Branche bleibt.

Natürlich gibt es auch viele qualitativ hochwertige Beleuchtungsprodukte auf dem Markt, darunter solche von Stalwarts wie Philips Lighting, Osram und Hubbell Lighting. Sowohl Osram als auch Philips haben jahrelang in der Gartenbauforschung gearbeitet und mit Universitäten und engagierten Forschungs- und Organisationsteams gearbeitet.

FEIGE. 4. AeroFarms in der Region New York verwendet eine aeroponische Methodik, um Blattgemüse anzubauen, bei denen die Wurzeln nur einem Nebel ausgesetzt sind, um eine noch wassereffizientere Landwirtschaft als die Hydrokultur zu erreichen.

Trotzdem benötigen die Erzeuger im gesamten Gartenbau- und Blumenzuchtbereich sowohl bessere Kennzahlen, die für die Anwendung relevant sind, als auch Zugang zu Daten über leichte Rezepturen. Wie wir im letzten Jahr in einem Artikel besprochen haben, hat der Landwirtschaftliche Beleuchtungsausschuss der American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) im Jahr 2015 begonnen, an dem Thema der standardisierten Metriken zu arbeiten. Die Arbeit berücksichtigt unter anderem Metriken, die sich auf das PAR-Spektrum (Photosynthetically Active Radiation) beziehen. Der PAR-Bereich wird im Allgemeinen als das Spektralband von 400 bis 700 nm definiert, in dem Photonen die Photosynthese aktiv steuern. Gemeinsame Messwerte für PAR umfassen den Photosynthetic Photon Flux (PPF), gemessen in Mikromol pro Sekunde (μmol / s) und die Photosynthetische Photonflussdichte (PPFD), gemessen in μmol / m ² / s, wobei ein Mol direkt mathematisch in Photonen umgewandelt werden kann.

Rezepte und Metriken

Betrachten wir die inhärenten Verflechtungen von Rezepten und Metriken, da Züchter eindeutig Metriken benötigen, die erkennen können, ob eine Leuchte den SPD-Mix (Intensität und spektrale Leistungsverteilung) liefert, der ein Rezept zur Optimierung der Ausbeute umfasst.

Als wir uns 2011 mit LED-Beleuchtung im Gartenbau beschäftigten , konzentrierte sich die Kernbotschaft auf Untersuchungen, in denen die Absorption von Chlorophyll relativ zur spektralen Leistung dokumentiert wurde, da Chlorophyll für den Photosyntheseprozess von entscheidender Bedeutung ist. Laboruntersuchungen hatten gezeigt, dass Energiespitzen im blauen und roten Spektrum mit den Absorptionsspitzen übereinstimmen, wohingegen grüne Energie keinen Einfluss auf die Absorption hatte.

Diese frühen Forschungen führten zu einer Fülle von Leuchten auf dem Markt, die rosa oder violettes Licht aufgrund der Verwendung von monochromatischen roten und blauen LEDs emittieren. Die allgegenwärtige Theorie hinter diesen Produkten konzentrierte sich auf Energieeffizienz und diese Frage: Warum sollten Leuchtenkonstruktionen außerhalb dieser Bandbreiten Energie erzeugen, wenn diese Energie einfach in der Anlage verschwendet würde?

Das heutige Denken konzentriert sich jedoch auf Beleuchtung, die Spitzenenergie im blauen und roten Spektrum liefern kann, aber auch ein breites Spektrum liefert, ähnlich wie Sonnenlicht. Paul Scheidt, Leiter der LED-Produktentwicklung bei Cree, sagte: "Die Industrie scheint sich mehr auf weißes Licht zu konzentrieren."

FEIGE. 5. Das Philips Lighting GreenPower LED-Produktionsmodul umfasst eine Mischung aus roten, dunkelroten, blauen und weißen LEDs, um dynamisch zu liefern, was das Unternehmen als Primärfarben für Pflanzen bezeichnet.

Weißes Licht zählt

Andere haben überzeugendere Aussagen gemacht. Neil Yorio, Vizepräsident für biologische Innovations- und Optimierungssysteme (BIOS), kommentierte das Thema. Sein Unternehmen arbeitet an LED-Leuchten für Cannabis und andere Branchen. "Die Verwendung von nur roten und blauen LEDs ist ziemlich veraltet. Wenn Sie Produkte mit diesem Spektrum sehen, basieren sie auf älteren wissenschaftlichen Erkenntnissen und werden häufig falsch interpretiert", sagte Yorio. "Der Grund, warum sich die Menschen für Blau und Rot entschieden haben, liegt darin, dass diese Wellenlängenpeaks mit dem Absorptionsprofil von Chlorophyll a und b in Reagenzgläsern übereinstimmen. Dies geschieht nicht in intakten Blättern. Wir wissen heute, dass alle Wellenlängen des Lichts im PAR liegen Das Spektrum ist für die Photosynthese nützlich. Zweifellos ist das Spektrum von Bedeutung, aber es hängt mit der Pflanzenmorphologie wie Größe und Form und nicht mit Wachstum und Ertrag oder Biomasse zusammen. "

Yorios Standpunkt ist, dass Untersuchungen zeigen, dass wir die Pflanzenhöhe und -blüte beeinflussen können, indem wir das Spektrum ändern. Wie wir später noch besprechen werden, modulieren einige Züchter die Lichtintensität und den SPD-Mix kontinuierlich zu Pflanzen, da die Pflanzen einen zirkadianen Rhythmus haben, obwohl die meisten Pflanzenarten einen einzigartigen Rhythmus- und Rezepturbedarf für einen optimalen Ertrag haben.

Vardi von Spectrum King sagte, dass die vorherrschende Mischung aus Rot und Blau relativ gut für Blattgemüse wie Salat geeignet sein könnte. Er sagte aber auch, dass Blütenpflanzen, bei denen Biomasse das Ziel ist, unter anderem Tomaten und Cannabis, mehr Intensität als ein spezialisiertes Spektrum erfordern. Vardi sagte, dass 90% der Energie in HPS-Lichtern im gelben Bereich liegt und dass Lumen (lm), Lux (lx) und Wirksamkeit möglicherweise genauer sind als die PAR-zentrischen Messwerte in Gartenbauleuchten für blühende Pflanzen. Spectrum King verwendet für seine Leuchten 90% weiße Leuchtstoff-LEDs mit Leuchtstoffumwandlung, wobei der Rest aus roten oder dunkelroten LEDs besteht. Vardi sagte, die blauen Emitter, die die Basis für weiße LEDs sind, liefern die gesamte blaue Energie, die für eine optimale Produktion erforderlich ist. Die in Fig. 2 dargestellten Produkte haben den traditionellen Formfaktor einer HPS-Lampe.

Selbst in vertikalen Farmen, in denen Produkte wie Salat im Mittelpunkt stehen, scheint etwas weißes Licht eine Voraussetzung zu sein, obwohl Sie anhand von Fotos in diesem Artikel sehen können, dass der Großteil des erzeugten LED-Lichts in der Natur rosa bis violett bleibt. Robert Colangelo, Gründer und CEO von Green Sense Farms, wird keine Details zu den leichten Rezepten seines Unternehmens weitergeben, da die Rezepte als wichtiges geistiges Eigentum (IP) für den Geschäftsbetrieb betrachtet werden. Er sagte jedoch, dass der Hof verschiedene Mischungen aus rotem, blauem und weißem Licht für den Anbau von Salat, Mikrogrüns, Babygrüns und Kräutern verwendet hat. Green Sense wurde in einigen Mainstream-Medienartikeln als der größte gewerbliche Züchter in Innenräumen beschrieben. Colangelo sagte, es sei schwierig, die Skala zu quantifizieren, aber die erste Farm des Unternehmens in Indiana verfügt über 8000 4-ft-LED-Scheinwerfer und die neueste Farm in China verfügt über 3500 8-ft-Fixtures.

Rezepte und Wirkung

Weißes Licht kann aus Gründen, die über die Grundlinienproduktion in Blattgrüns hinausgehen, wichtig sein. Mehrere Personen, die wir für diesen Artikel interviewt haben, sagten, Salat könnte ohne etwas Licht aus dem grünen Spektralbereich nicht dazu neigen, grün zu wirken. Auf der anderen Seite können Erzeuger manchmal das Spektrum steuern, um neue Farben im Erzeugnis zu erzeugen. Gus van der Feltz, weltweiter Leiter der Landwirtschaft in der Stadt von Philips Lighting, sagte beispielsweise, Sie möchten vielleicht einen Spezialsalat mit roter Färbung anbauen. Weißes Licht ist zuweilen auch für Arbeiter erforderlich, wie wir bereits in einem früheren Gartenbaubeleuchtungsmerkmal erwähnt haben , und wie bereits erwähnt, ist der blaue Energiepeak bei weißen LEDs ein Plus .

FEIGE. 6. Die Innovatus-Farm in Fuji, Japan, produziert täglich 12.000 Kopfsalat.

Natürlich gibt es keinen Konsens über leichte Rezepte, und Forscher und Züchter streben ständig danach, die Wissenschaft voranzubringen. Colangelo sagte: "Wir recherchieren ständig nach Lichtrezepten pro Sorte." Philips van der Feltz sagte, dass das Rezept ausnahmslos für jede Pflanze anders sein müsse, aber es fügte hinzu: "Sie können den Wachstumsprozess modulieren." Der Punkt ist, dass das Ändern des Lichts während der Wachstumsstadien signifikante Unterschiede bei der gleichen Art bewirken kann. In dem Artikel, auf den wir gerade oben verwiesen haben, haben wir uns mit Forschungen befasst, beispielsweise mit der Verwendung des Roten Spektrums für die Blüte. Matt Vail, Mitbegründer und COO von Local Roots, sagte: "Wir ändern stündlich das Licht." Abb. 3 zeigt einen Local Roots-Container mit LED-Beleuchtung durch die Türöffnung.

Der Rezeptentwicklungsprozess ist mühsam. Van der Feltz von Philips erklärte, das Forschungsteam des Unternehmens habe über ein Jahr lang eine einzelne Sorte Erdbeeren untersucht und dabei verschiedene Mischungen aus rotem, dunkelrotem, blauem und weißem Licht verwendet. Durch dieses langwierige Unterfangen fand das Team schließlich ein Rezept, das einen Unterschied von 20% in besserem Geschmack und Saftigkeit ergab.

Was die Züchter wollen

Mit der Reife der kommerziellen LED-beleuchteten Gartenbauinstallationen wird es mehr Gewissheit darüber geben, was die Züchter von SSL-Herstellern erwarten, auch wenn dieses Thema heute ein Rätsel bleibt. Robert Colangelo von Green Sense hat vier Schlüsselpunkte herausgearbeitet. Erstens möchte Colangelo Qualitätsprodukte, die das Verhältnis von Dollar pro Joule (eine Energieeinheit oder geleistete Arbeit) pro μmol maximieren. Zweitens möchte er ein Beleuchtungsprodukt, das es der Farm ermöglicht, für jede Sorte einen anderen Lichtmix zu verwenden. Colangelo sagte, Green Sense habe keinen Vorteil darin gefunden, die Beleuchtung während des Wachstumszyklus dynamisch zu ändern, brauche jedoch für jede Art ein anderes Rezept. Drittens verwies er auf eine einfache Installation und stellte fest, dass das Unternehmen von 4-Fuß-Leuchten auf 8-Fuß-Leuchten umgestiegen ist, da der Installationsaufwand im Verhältnis zur abgedeckten Fläche im Wesentlichen halbiert wird. Viertens nannte Colangelo die Erschwinglichkeit und die Finanzierung als wichtig, weil er sagte, Lichter seien das teuerste Element in einer vertikalen Farm.

Nicht alle kommerziellen Züchter haben von kommerziellen LED-Beleuchtungsherstellern gefunden, was sie brauchen. Local Roots hat zum Beispiel eine maßgeschneiderte LED-Leuchte mit rechteckigem Formfaktor für seine Operationen entworfen und hergestellt. Das Unternehmen rüstet seine gebrauchten Versandcontainer für die Unterbringung einer kompletten Farm mit einem Container aus, der in der Lage ist, das Äquivalent dessen zu produzieren, was ein fünf Hektar großer traditioneller Farm produzieren würde. Local Roots versorgt seine Leuchten mit Gleichstrom und arbeitet mit einem einzigen Wechselstromkreis für den Container. Vail sagte, das Design mische monochromatische und weiße LEDs, und das kundenspezifische Steuersystem kann 0-100% Kontrolle der Intensität jeder LED ermöglichen. Wie wir in Artikeln zur Gleichstromverteilung beschrieben haben , sollte die Architektur im Vergleich zur Stromversorgung jedes Geräts auch eine zusätzliche Energieeffizienz bieten.

FEIGE. 7. In einer französischen Tomatenfarm werden Scheinwerfer von Philips zur Beleuchtung von Pflanzenreihen verwendet, um die benötigte spektrale Energie an das untere Laub jeder Pflanze zu liefern.

Natürlich haben alle befragten Stadtlandwirte betont, dass das Gartenbauproblem einen Ansatz auf Systemebene erfordert, der über die Beleuchtung hinausgeht. Diese großen städtischen Farmen verfügen in der Regel über eine vollständige Umgebungskontrolle mit Computern, die beispielsweise Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen und die Wasserzufuhr mit Wasser regeln.

Darüber hinaus entwickeln die Betriebe Partnerschaften, die häufig durch den Schutz des geistigen Eigentums geregelt werden. Green Sense verwendet beispielsweise ein einzigartiges Wachstumsmedium aus Kokosnussschalen. Eine Farm in New York, AeroFarms (Abb. 4), schuf ein maßgeschneidertes Substrat oder Kulturtuch aus recycelten Wasserflaschen. Und AeroFarms verwendet ein aeroponisches System, das Nebel auf die Wurzeln sprüht, wobei laut Angaben des Unternehmens 40% weniger Wasser verbraucht wird als bei hydroponischen Systemen.

LEDs ermöglichen die vertikale Landwirtschaft

Dennoch ist es die LED-Technologie, durch die sich die vertikale Landwirtschaft wirklich auszahlt. Colangelo von Green Sense sagte, LED-Leuchten ermöglichten es dem vertikalen Konzept, vom Pilot zum kommerziellen zu werden. Er sagte, die Züchter könnten von sieben bis acht Schichten mit linearer Fluoreszenzbeleuchtung auf 12 bis 14 Schichten mit LEDs in einem Gebäude mit beispielsweise 25 Fuß hohen Decken gehen. LED-Effizienz und fehlende Wärmestrahlung waren die wichtigsten Faktoren.

Inzwischen arbeiten die Hersteller von Beleuchtungs- und LED-Produkten fleißig daran, Produkte zu liefern, die den Anbauern den Erfolg ermöglichen. Cree zum Beispiel kündigte vor kurzem eine so genannte Photo Red-LED im fernen roten Spektrum an , die zur Ermutigung der Blüte beitragen könnte. Spectrum King verwendet diese LED anscheinend in seinen Leuchten.

Philips Lighting hat kürzlich das so genannte GreenPower LED Production Module vorgestellt, das trotz des Namens, der ein Modul impliziert, eine fertige lineare Leuchte ist, die zur GreenPower-Produktfamilie hinzugefügt wurde. Das neue Produkt (Abb. 5) integriert eine Mischung aus roten, roten, blauen und weißen LEDs und wird mit einer Software zum Programmieren von Lichtrezepten geliefert. "Rot, Blau, Weiß und Rot sind die Hauptfarben einer Pflanze", sagt van der Feltz. Und die neue Leuchte kann diese Farben so mischen, wie ein RGB-Gerät ein volles Spektrum für das menschliche Auge liefert.

Das GreenPower LED-Produktionsmodul ist sowohl für Erzeuger gedacht, die an Lichtrezepten arbeiten, als auch für Erzeuger, die in kommerziellen landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt werden, wenn dynamische Beleuchtung von Vorteil ist. Zum Beispiel hat Philips gerade zwei große städtische Farmen in Japan angekündigt, die die neue Leuchte verwenden . Die Innovatus-Farm im Fuji-Gebiet produziert täglich 12.000 Salatköpfe unter Verwendung der Vorrichtungen (Abb. 6). Van der Feltz sagte jedoch auch, dass andere Züchter das abstimmbare Produkt verwenden könnten, um optimale Rezepte zu entwickeln und dann in einer kommerziellen Farm einen Mix aus Scheinwerfern in festen Farben einzusetzen.

Osram kündigte kürzlich eine Reihe neuer Gartenbauartikel in seiner Zelion-Familie an . Die Serie umfasst Spektrum-abstimmbare Modelle, die auf die Bereitstellung von PAR-Licht ausgerichtet sind. Zu diesen Osram-Produkten gehört auch eine PC-Software zur Steuerung der Geräteausgabe.

Gartenbaurevolution

Letztendlich ist die LED-Beleuchtung in der Lage, alle Arten des Gartenbaus zu revolutionieren. Betrachten Sie Tomaten. In einem der zuvor verlinkten Feature-Artikel berichten wir über einen North Carolina-Tomatenbauer namens Patterson Greenhouses, der die Wachstumsperiode selbst in einer relativ warmen Region der Erde erheblich verlängern konnte. Wir haben auch ein Philips Lighting Tomatenprojekt in Frankreich behandelt, bei dem die Früchte unter LEDs scheinbar schmackhafter sind (Abb. 7). Bei diesem Projekt wurde die zuvor erwähnte Beleuchtung mit LED-Leuchten von Philips verwendet, die Sie auf dem Foto sehen können, das horizontal zwischen den Anlagen verläuft.

Natürlich wird der Geschmack immer ein qualitatives Problem sein. Das Stockbridge Technology Centre in Großbritannien ist eine von der Industrie und von der Regierung finanzierte Forschungsorganisation, die im Gartenbau tätig ist und bedeutende Tomatenforschung betrieben hat. Der angewandte Photobiologe Phillip Davis diskutierte die Arbeit der Organisation mit Tomaten und gab an, Tomaten in vier Lichtszenarien zu testen - HPS-Beleuchtung von oben, HPS von oben mit LED-Beleuchtung, LED von oben und LED von oben und LED-Beleuchtung. Davis sagte, die Erträge seien ähnlich, aber die Probanden bevorzugten die Tomaten, die in beiden Fällen dem Lichteinfall ausgesetzt waren.

Interlighting kann den Anbau von Tomaten verändern. Stockbridge lässt die Pflanze auf Höhen anwachsen, die normalerweise nicht für Wartung, Ernte oder Beleuchtung geeignet sind. Interlighting liefert jedoch weiterhin Energie für das untere Laub und die Ernte erfolgt ausnahmslos im unteren Teil der Pflanze. Da ein 1-2-ft-Abschnitt der Anlage seine Produktivität erschöpft, senkt das Stockbridge-Team die vertikal angebundene Anlage so ab, dass sich der brachliegende Stiel parallel zum Boden befindet, dem restlichen Betrieb jedoch Nährstoffe zuführt und den nächsten Abschnitt bringt der Pflanze in leicht erntbarer Reichweite. Die Technik produziert schmackhafte Früchte und verlängert die Lebensdauer der Pflanze.

Die Auswirkungen von LEDs werden in vertikalen Farmen wahrscheinlich noch größer sein und die Art und Weise, wie Landwirte Geschäfte machen, völlig ändern. Green Sense zum Beispiel pflanzt keinen Salatkopf oder eine Basilikumanlage, bis eine Bestellung für diese Pflanze und ein zugesagter Liefertermin vorliegen. Die genau kontrollierte Wachstumsumgebung liefert sehr vorhersehbare Wachstumszyklen, die doppelt so hoch sind wie die Häufigkeit von Außenzyklen. Colangelo sagte, Mikrogrüns benötigen 8-10 Tage, während Salat 35-40 Tage dauert. Green Sense schließt Verträge mit Käufern für die gesamte Produktion im Voraus ab. Über das Modell sagte Colangelo: "Es nimmt das Marktrisiko aus der Landwirtschaft."

Green Sense hat eine globale Vision für sein Geschäft und hat kürzlich eine Farm in China eröffnet. Colangelo sagte, dass das Unternehmen in allen Regionen expandieren möchte, in denen die Wirtschaft eine Nachfrage nach einem erstklassigen Produkt aufrechterhalten wird und die Wachstumszeiten entweder kurz sind oder die Boden- und Wasserressourcen eingeschränkt sind. Er sagte, die chinesische Bevölkerung verlange zunehmend nach besseren Qualitätsprodukten, einschließlich Nahrungsmitteln, und die Verschmutzung der Wasser- und Landressourcen schränke den wachsenden Raum ein. Colangelo hat eine Reihe weiterer Farmen in der Planungsphase. Der nächste Betrieb für einen kommerziellen Betrieb ist ein weiterer Betrieb in Indiana in Verbindung mit dem Ivy Tech Community College in South Bend, IN.

Local Roots hat einen anderen Plan, um den Weltmarkt zu bedienen. Vail sagte, die Mission des Unternehmens sei "besseres Essen für die Menschen und bessere Praktiken für die Umwelt". Diese Mission besteht in der Wahl von Versandcontainern als wachsendes Schiff, das sonst weggeworfen werden könnte, um den Stadtbetrieb in der Nähe von Ballungszentren zu ermöglichen. Das Unternehmen ist buchstäblich im Herzen der Innenstadt von Los Angeles tätig und beliefert Restaurants und Bauernmärkte in der Umgebung mit frisch geerntetem Gemüse und Kräutern.

Local Roots hat jedoch eine andere Vision, um global zu agieren. Das Unternehmen kann sein Geschäft ausweiten und Vail sagte: "Wir werden immer Bauern sein, die Nahrungsmittel anbauen." Das Unternehmen verkauft nun jedoch eine voll funktionsfähige Farm an andere Züchter. Lokale Wurzeln würden einen Versandbehälter einschließlich seiner eigenen IP in leichten Rezepten und Softwaresteuerungen vollständig ausrüsten und den Container versenden, um wachsende Operationen auszuwählen. Vail sagte, es würde wirklich einen landwirtschaftlichen Betrieb verkaufen, anstatt Geräte zu verkaufen.

Natürlich bleibt die Frage, warum ein extrem schwerer Container mit LED-Beleuchtung, Treibern, Pumpen, Computern und mehr ausgestattet wird, anstatt nur die Ausrüstung zu liefern. Vail sagte, es gehe um Wiederholbarkeit und den bewährten Formfaktor zusammen mit der Fähigkeit von Local Roots, potenzielle Kunden mit einer genau bekannten Umgebung zu unterstützen. Vail sagte, das Unternehmen habe eine solche Farm noch nicht verkauft, aber Hunderte von Anbauern hätten sich mit dem Thema angesprochen und sei in Diskussionen mit Dutzenden von Gruppen aktiv.

Ohne Frage ist LED-Beleuchtung nicht für jeden Gartenbau geeignet. Es ist schwer vorstellbar, dass etwas ersetzt wird, das Vidalia-Zwiebeln ersetzt, die in einer bestimmten Art von Boden in Südost-Georgia oder Wassermelonen aus Texas angebaut werden. Aber wenn LEDs das ganze Jahr über leckere Tomaten ermöglichen und den Zugang zu pestizidfreien Grüns ermöglichen, die nicht einmal gewaschen werden müssen, wäre ein solches Szenario ein großer Schritt nach vorne.

Es gibt natürlich noch andere Probleme, die gelöst werden müssen. Pilze können in Innenräumen ohne UV-Exposition ein Problem sein. Der zirkadiane Rhythmus der Pflanzen ist noch nicht bekannt. Aber auch in diesen Bereichen könnte neue LED-Technologie zum Tragen kommen. In der Tat wird dieses Thema im Mittelpunkt der Abschlussplenarsitzung unserer bereits erwähnten Konferenz über Gartenbau-Beleuchtung stehen, die auf Untersuchungen von Jaimin Patel und Mark Rea vom Lighting Research Center am Rensselaer Polytechnic Institute und David Gadoury von der Cornell University basiert.

SSL pflanzt die Saat für ein neues Ereignis

Am 12. Oktober 2016 findet im Palmer House Hilton Hotel in der Innenstadt von Chicago die erste "Gartenbau-Beleuchtungskonferenz" des LED Magazine statt. Diese spezialisierte eintägige Konferenz verbindet Forschung und Technologie mit Endbenutzeranwendungen und bietet die neuesten Informationen zu den Technologien und Techniken, die die Weiterentwicklung des Marktes für Gartenbaubeleuchtung beeinflussen. Auf der Konferenz werden wichtige geschäftliche Herausforderungen und die Erschließung des Marktpotenzials angesprochen. Die Konferenz wird eine Reihe hochrangiger Teilnehmer anziehen, die sich mit kommerziellem Anbau, Gewächshäusern, Blumenzucht, vertikaler Landwirtschaft, städtischer / städtischer Landwirtschaft und mehr befassen. Weitere Informationen finden Sie unter horticulturelightingconference.com .