در این مقاله توضیح خواهیم داد که چگونه ال ای دی ها و پیشرفت های علمی در این زمینه (چون لامپ رشد گیاه) شیوه رشد گیاهان را کاملاً تغییر داده اند. بدیهی است که نور برای اکثر موجودات زنده بسیار مهم است. گیاهان از نور برای توسعه در فرآیند فتوسنتز استفاده می کنند، جایی که CO2 در کلروپلاستهای سلولهای گیاهی به کربوهیدرات تبدیل می شود.
همچنین امکان فعال سازی فتوسنتز با استفاده از نور مصنوعی و کنترل رشد، شکل و دوره گلدهی یک گیاه وجود دارد. کمیت نور، کیفیت آن (از نظر ترکیب طیفی نور) و مدت زمان نور همگی بر روی خواص گیاه هنگام رشد و بلوغ تأثیر می گذارد. بنابراین، روشنایی (و پیشرفتهای تکنولوژیکی آن) یک متغیر مهم در صنعت باغبانی امروزی است. کشت داخلی در گلخانه یا ساختمان محصور با نور مصنوعی و قابل کنترل به روشی متداول برای استفاده بهینه از محله های مسکونی با فضای محدود تبدیل شده است. این نوع نورپردازی همچنین کشاورزان را قادر می سازد تا نور طبیعی روز را برای رشد سریعتر و با کیفیت بالاتر گیاهان تکمیل کنند، دوره نور روز را افزایش دهند یا به سادگی بدون نور طبیعی، گیاهان در یک فضای بسته رشد کنند.
علاوه بر این، کشاورزان همچنین می توانند میوه، سبزیجات، گل و گیاهان دیگری را پرورش دهند که شرایط آب و هوایی خانه آنها ممکن است آنها را از بین ببرد؛ به عنوان مثال، پرورش میوه های عجیب و غریب در یک انبار غیرفعال در یک شهر. کشت چند لایه یا (عمودی)، که ردیف های مسطح گیاهان را روی هم قرار می دهد، باعث صرفه جویی در فضا شده است، اما امکانات جدید کشاورزی این رویکردهای سیستماتیک را غصب کرده است. اگر یک قدم جلوتر بروید، (کشاورزی سه بعدی) پیشرفت دیگری است که در آن محیط هایی مانند اتاق تمیز و حمل و نقل همراه با ظروف کشت دیده می شود.
ثابت شده است که کشاورزی محیطی کنترل شده جایگزین بهتری برای کشاورزی سنتی برای اطمینان از تولید پایدار مواد غذایی برای جمعیت رو به رشد است. مزایای آن شامل عدم رواناب کشاورزی از سیستم بسته، عدم استفاده غیر ضروری از سموم دفع آفات، علف کش ها و سایر مواد شیمیایی (زیرا محصولات از آفات و آلودگی محافظت می شوند) و کمک به ترمیم اکوسیستم است. با این حال، بهینه سازی بهترین شرایط ممکن برای گیاهان و حفظ این شرایط برای همه گیاهان، صرف نظر از اینکه در کجا قرار گرفته اند، کاملاً بستگی به آنچه برای یک پرورش دهنده مهم است، دارد. هر دو عامل اصلی عملکرد مورد نیاز، کیفیت و کنترل (به عنوان مثال عملکرد در برداشت، اندازه و وزن میوه، رنگ و طعم) و سرعت، هزینه و کارایی مواد (به عنوان مثال زمان جوانه زنی، چرخه در فصل، به حداقل رساندن آب و انرژی در هر برداشت گیاه، سرعت رشد) بهترین نور ممکن را برای هر موقعیت تعیین می کند. با این حال، سیستم های روشنایی یک چالش کلیدی با وجود این پیشرفت ها هستند، به ویژه در محیط های در حال رشد و بسته بندی شده مانند محیط های عمودی یا سه بعدی. روشنایی باغبانی معمولاً بر اساس لامپ های سدیم با فشار بالا (HPS) استوار است. لامپهای HPS بیش از ۱۰۰ lm/W تولید می کنند، اما طیف وسیعی از طول موج را تولید می کنند. مصرف زیاد برق و گرمای چراغهای HPS نیز فاصله چشمگیری بین منبع نور و گیاهان می طلبد و آنها را در درجه اول برای سیستمهای نورپردازی در تاسیسات مناسب می سازد.
از دیگر معایب لامپ های HPS می توان به طول عمر کوتاه تنها ۸۰۰۰ ساعت اشاره کرد و لامپ های کوچکتر نیز هزینه قابل توجهی ندارند. از زمانی که کشف شد که طیف نوری که به گیاهان ارائه می شود می تواند خواص گیاه را تغییر دهد (به عنوان مثال، سرعت رشد گل و میوه)، علاقه مندی صنعت باغبانی به LED ها و چراغ رشد گیاه افزایش چشمگیری یافته است. اینجاست که روشنایی ال ای دی ها به فناوری مهمی برای دوام کشاورزی پایدار شهری تبدیل شده است. گیاهان سبز عمدتا از نور آبی (حدود ۴۳۰ تا ۴۹۰ نانومتر) و نور قرمز (حدود ۶۴۰ تا ۷۸۰ نانومتر) برای فتوسنتز و تولید انرژی استفاده می کنند، اما دارای نوارهای جذب دیگری مانند حدود ۷۳۰ نانومتر در محدوده مادون قرمز هستند.
این محدوده از جمله موارد دیگر رشد گیاه را کنترل می کند. ترکیب مناسب و افزودن موقت طول موج های خاص (که به طور خاص با نیازهای فردی گیاه مطابقت دارد) می تواند اثر مطلوب را در راستای عملکرد، کیفیت، کنترل، سرعت، هزینه و بهره وری مواد تولیدکننده ایجاد کند. لامپ رشد گیاه ال ای دی به ویژه برای این برنامه مناسب هستند، تا طیف رنگی مشخص و کنترل انعطاف پذیر.برای رشد مطلوب گیاه، نور باید این محدوده های طول موج فوق را ارائه دهد. یک سیستم روشنایی ال ای دی که محدوده مطلوب طول موج را پوشش می دهد به این معنی است که نور را می توان متناسب با هر نوع گیاه یا گل تنظیم کرد. تغییر تعداد LED هایی که منبع نوری را برای دستیابی به نسبت های مختلف فراهم می کنند، بدون نیاز به اصلاح برد مدار چاپی یا طراحی چراغ ها امکان پذیر است. هنگامی که چراغ رشد گیاه ال ای دی مناسب با موفقیت اجرا شد، گیاهان را می توان در فضاهای بسته تحت نور مصنوعی و دور از عناصر کشت کرد. انعطاف پذیری کنترل همچنین به این معنی است که می توان به نورپردازی همه جانبه دست یافت، بنابراین گیاهان انرژی خود را برای جستجوی خورشید صرف نمی کنند. در عوض آنها بر رشد بیرونی و سریعتر برای تولید بازده بیشتر تمرکز می کنند.
از نظر طراحی، هرگونه پروژکتور رشد گیاه و ال ای دی های موجود در آن باید بتوانند محیط گلخانه را تحمل کنند (به عنوان مثال، رطوبت ناشی از سیستم های آب پاش، یا خاک و مواد شیمیایی ناشی از کودها یا حشره کش ها که ممکن است مورد استفاده قرار گیرند). قوام نورپردازی و یکنواختی از نظر میزان نور هر گیاه (برای اطمینان از رشد یکنواخت و تشویق عملکرد برای همگام سازی) نیز مهم است، به ویژه در کشاورزی عمودی یا چیدمان سه بعدی. امروزه روشنایی LED می تواند رشد گیاه را تا ۴۰ درصد تحریک کند. ال ای دی های بادوام و طولانی مدت نیز جایگزین بسیار دوستدار محیط زیست برای روشنایی استاندارد باغبانی هستند. آنها می توانند به طور قابل توجهی رشد گیاه را تحریک کنند و مصرف انرژی را با استفاده از نورپردازی هدفمند در ۴۵۰، ۶۶۰ و ۷۳۰ نانومتر به شدت کاهش دهند. LED ها برای نورپردازی انواع گیاهان و گلها گزینه ای قوی را فراهم می آورند و باعث
می شوند تولیدکننده بتواند نور را دقیقاً با نیازهای محصولات مختلف تطبیق دهد. ویژگی های LED برای روشنایی باغبانی مانند ضریب شکل کوچک، راندمان بالا و عمر طولانی، انعطاف پذیری بالایی را برای تولیدکنندگان فراهم می کند. چراغ های LED با قابلیت تنظیم و کنترل، در مواقعی که به آنها نیاز دارید فوری روشن می شوند و می توانند به راحتی در چرخه هایی که رشد سالم گیاه را ترویج می کنند، تنظیم شوند.