一 Технічний принцип полягає в кількох способах випромінювання фотонів.
1. Основна частина роботи світлодіодних ліхтарів
Світлодіоди (світлодіоди) випромінюють світло певної довжини хвилі шляхом рекомбінації електронів і дірок у напівпровідникових напівпровідниках. Ширина забороненої зони матеріалу визначає спектральний діапазон. Наприклад:
Чіп на основі InGaN-: випромінює блакитне світло від 450 до 470 нм, яке використовується на етапі росту рослин, коли їм потрібні поживні речовини;
Чіп на основі AlGaInP-: випромінює червоне світло від 620 до 660 нм, щоб допомогти квітам цвісти та дозрівати плодам.
Технологія перетворення фосфору: коли ви освітлюєте синім світлом жовтий флуоресцентний порошок, утворюється повний-спектр білого світла, який виглядає як природне світло.
Світлодіоди можуть випромінювати понад 200 лм/Вт світла, мають низьку швидкість загасання світла та служать понад 50 000 годин. Це набагато краще, ніж традиційні джерела світла.
2. Спеціально розроблені лампи для вирощування рослин
Лампа росту рослин – унікальне джерело світла, створене для фотосинтезу. Існує два типи технічних шляхів для нього:
Спеціальне світлодіодне освітлення для рослин: використання суміші червоних і синіх мікросхем (наприклад, у співвідношенні 3:1) або додавання далекого червоного світла (730 нм), щоб контролювати, як рослини ростуть і змінюють форму.
Типи покращень для традиційних джерел світла включають -натрієві лампи високого тиску (HPS), які збільшують кількість світла червоного спектру, або люмінесцентні лампи, які містять рідкоземельний люмінофор для посилення випромінювання певних діапазонів.
Система Philips GrowWise, наприклад, змінює кількість червоного (660 нм), синього (450 нм) і білого світла, яке вона використовує, щоб отримати на 15% більший урожай томатів і на 20% більший вміст вітаміну С.
2, Спектральний дизайн: пошук балансу між тим, що потрібно рослинам, і тим, як речі виглядають
1. Як фотосинтез рослин залежить від довжини хвилі
Рослинний хлорофіл найкраще поглинає синє світло від 400 до 500 нм, а червоне – від 600 до 700 нм.
Блакитне світло (450 нм) зупиняє зростання стебел, сприяє виробленню більшої кількості хлорофілу та кращому використанню азоту;
Червоне світло (660 нм) сприяє виробленню таких гормонів цвітіння, як зеатин, і сприяє швидшому накопиченню фруктового цукру.
Далеке червоне світло (730 нм): контролює реакцію уникнення тіні шляхом зміни співвідношення R/FR для покращення структури рослини.
Експерименти показали, що співвідношення червоного до синього світла 4:1 збільшує накопичення сухої речовини в салаті на 30%, тоді як рослини чутливі до дисбалансу живлення під впливом монохроматичного світла.
2. Спектральна стратегія світлодіодних світильників та освітлення для росту рослин
Універсальні світлодіодні світильники використовують переважно біле світло повного спектру, яке охоплює діапазон довжин хвиль 400–700 нм. Однак, оскільки вони мають фіксоване співвідношення червоного та синього світла (приблизно 1:2), важко відповідати потребам циклу росту рослин.
Лампа для вирощування рослин: наприклад, комбінація кількох-чіпів може регулювати спектр:
Поживний період росту: Співвідношення червоного до синього світла становить 3:1, що сприяє росту листя.
Репродуктивний період росту: щоб рослини зацвіли, збільште кількість далекого червоного світла до 15%.
На стадії набрякання плодів збільште кількість червоного світла до 70% і спростіть зміну цукру.
Фабрика заводу Mirai в Японії використовує багатошаровий спектральний контроль, щоб підвищити вміст VC у салаті в 1,8 рази, ніж у садівлі на вулиці, і скоротити виробничий цикл на 20%.
3, Порівняння енергоефективності: основні відмінності в-довгострокових експлуатаційних витратах
1. Управління ефективністю тепла та світла
Світлодіодні ліхтарі: вони мають електро{0}}ефективність оптичного перетворення близько 60% і не виділяють багато тепла, тому їх можна розміщувати близько до рослин (10–30 см), щоб інтенсивність світла на одиницю площі була у 3–5 разів сильнішою;
Регулярне освітлення для росту рослин:
Лампа HPS: оскільки вона працює лише 30% часу, через систему кондиціонування повітря потрібно виділити багато тепла, що споживає енергію на 40%.
Люмінесцентна лампа: ККД становить близько 50%, але спектр розширений, тому вам потрібно використовувати більше однієї лампи, щоб виконати роботу.
2. Аналіз витрат життєвого циклу
Наприклад, вертикальна ферма в Шеньчжені:
Світлодіодна система: первісна вартість значна, але річне споживання електроенергії становить лише 120 000 кВт·год, а обслуговування дешеве.
Система HPS має помірну початкову вартість, але вона споживає 280 000 кВт-год електроенергії щороку, а лампочки потрібно міняти кожні два роки, що робить загальну вартість дуже високою.
Загальна вартість володіння (TCO) світлодіодних систем на 35% нижча, ніж у систем HPS за 5 років, а обсяг використовуваного ними простору у 8 разів більший.
4, Застосування в промисловості: перехід від лабораторії до умов комерційного виробництва
1. Заводська фабрика: стандарт виготовлення речей на фабриках
Sky Greens у Сінгапурі використовує -тривимірну стійку для вирощування зі світлодіодними смугами на кожному ярусі, які можна змінювати під різними кутами. Підхід «ранкове червоне світло + полуденне синє світло»-з розподілом освітлення збільшує врожайність зелених овочів на одиницю площі в чотири рази та скорочує споживання води на 92%.
2. Вертикальне землеробство: зміни в тому, як міста використовують простір
Світлодіодна багатошарова -система культивації використовується в проекті в Дубаї, де не вистачає води. Ця технологія використовує лише 2,5 літра води на кілограм овочів, що економить 98% води порівняно з традиційними фермами. Він також використовує динамічний контроль спектру, щоб підтримувати виробництво протягом усього року.
3. Домашнє садівництво: підвищення популярності індивідуальних посадок
Продукти серії AeroGarden мають червоні, сині та білі світлодіоди, якими можна керувати за допомогою програми. Це може скоротити цикл росту рослин ванілі на 30% і зробити посадку на балконі вп’ятеро ефективнішою.
4. Проблеми та використання старомодних світлодіодних ліхтарів
Універсальні світлодіодні світильники можуть викликати 7-денну затримку періоду цвітіння хризантем, оскільки їх спектр фіксований. На етапі вирощування розсади салату, де потрібно зупинити подовження стебла, світлодіодні ліхтарі, які не мають регулювання далекого червоного світла, ймовірно, занадто сильно розростуться та зменшать урожай продукту.
