一 Tehnični princip je več načinov oddajanja fotonov.
1. Glavni del delovanja LED luči
LED diode (Light Emitting Diodes) oddajajo svetlobo določenih valovnih dolžin z rekombinacijo elektronov in lukenj v polprevodniških polprevodnikih. Širina pasovne vrzeli materiala določa spektralno območje. Na primer:
Čip na osnovi InGaN-: oddaja modro svetlobo med 450 in 470 nm, ki se uporablja za fazo rasti rastlin, ko potrebujejo hranila;
Čip, ki temelji na AlGaInP-: oddaja rdečo svetlobo med 620 in 660 nm, ki pomaga cveteti in sadje dozoreti.
Tehnologija za pretvorbo fosforja: Ko z modro svetlobo posvetite rumenemu fluorescenčnemu prahu, nastane bela svetloba polnega-spektra, ki je videti kot naravna svetloba.
LED lahko proizvedejo več kot 200 lm/W svetlobe, imajo nizko stopnjo upadanja svetlobe in trajajo več kot 50000 ur. To je veliko boljše od tradicionalnih virov svetlobe.
2. Posebej oblikovane svetilke za gojenje rastlin
Svetilka za rast rastlin je edinstven vir svetlobe za fotosintezo. Obstajata dve vrsti tehničnih poti zanj:
Specializirana LED-svetloba za rastline: uporaba mešanice rdečih in modrih čipov (na primer razmerje 3:1) ali dodajanje daleč rdeče svetlobe (730 n) za nadzor nad tem, kako rastline rastejo in spreminjajo obliko.
Vrste izboljšav za tradicionalne svetlobne vire vključujejo visoko{0}}natrijeve sijalke (HPS), ki povečajo količino svetlobe rdečega spektra, ali fluorescentne sijalke, ki vključujejo fosforje redkih zemelj za povečanje izhoda določenih pasov.
Philipsov sistem GrowWise na primer spremeni količino rdeče (660 nm), modre (450 nm) in bele svetlobe, ki jo uporablja, da dobi 15 % večjo pridelavo paradižnika in 20 % višjo vsebnost vitamina C.
2,Spectral Design: iskanje ravnovesja med tem, kar rastline potrebujejo, in tem, kako stvari izgledajo
1. Kako je fotosinteza rastlin odvisna od valovne dolžine
Rastlinski klorofil najbolje absorbira modro svetlobo med 400 in 500 nm, rdečo svetlobo pa najbolje med 600 in 700 nm.
Modra svetloba (450 n) preprečuje daljšo rast stebel, pomaga ustvariti več klorofila in bolje izkoristi dušik;
Rdeča svetloba (660 nm) pomaga pri nastajanju cvetočih hormonov, kot je zeatin, in pospešuje kopičenje sadnega sladkorja.
Skrajna rdeča svetloba (730n): nadzoruje odziv na izogibanje senci s spreminjanjem razmerja R/FR za izboljšanje strukture rastline.
Eksperimenti so pokazali, da razmerje med rdečo in modro svetlobo 4:1 poveča kopičenje suhe snovi v solati za 30%, medtem ko so rastline dovzetne za prehransko neravnovesje, če so izpostavljene monokromatski svetlobi.
2. Spektralna strategija LED luči in razsvetljava za rast rastlin
Univerzalne LED luči uporabljajo večinoma belo svetlobo polnega spektra, ki pokriva območje valovnih dolžin 400–700 nm. Ker pa imajo fiksno razmerje med rdečo in modro svetlobo (približno 1:2), je težko ustrezati potrebam cikla rasti rastlin.
Svetilka za gojenje rastlin: Na primer, kombinacija več-čipov lahko omogoči nastavljivost spektra:
Prehransko obdobje rasti: Razmerje med rdečo in modro svetlobo je 3:1, kar pomaga pri rasti listov.
Reproduktivno obdobje rasti: Da rastline zacvetijo, povečajte količino daleč rdeče svetlobe na 15 %.
V fazi nabrekanja sadja povečajte količino rdeče svetlobe na 70 % in tako olajšajte menjavo sladkorja.
Tovarna obratov Mirai na Japonskem uporablja nadzor večplastnega spektra za povečanje vsebnosti VC v solati na 1,8-krat večjo vsebnost, kot bi jo sadili zunaj, in skrajša proizvodni cikel za 20 %.
3, Primerjava energetske učinkovitosti: Glavne razlike v-dolgoročnih operativnih stroških
1. Upravljanje toplotne in svetlobne učinkovitosti
LED luči: imajo približno 60-odstotno učinkovitost elektro{0}}optične pretvorbe in ne proizvajajo veliko toplote, zato jih lahko postavite blizu krošnje rastline (10–30 cm), da bo intenzivnost svetlobe na enoto površine 3–5-krat večja;
Redna svetloba za rast rastlin:
HPS žarnica: Ker deluje le 30 % časa, je treba skozi klimatski sistem sprostiti veliko toplote, zaradi česar se poraba energije poveča za 40 %.
Fluorescentna sijalka: izkoristek je približno 50 %, vendar je spekter razpršen, zato morate uporabiti več kot eno sijalko, da opravite delo.
2. Analiza stroškov življenjskega cikla
Na primer, vertikalna kmetija v Shenzhenu:
Sistem LED: prvotni stroški so precejšnji, vendar je letna poraba energije le 120000 kWh, vzdrževanje pa je poceni.
Sistem HPS ima skromne začetne stroške, vendar vsako leto porabi 280.000 kWh energije, žarnice pa je treba menjati vsaki dve leti, zaradi česar so skupni stroški zelo visoki.
Skupni stroški lastništva (TCO) LED sistemov so za 35 % nižji kot pri HPS sistemih v 5-letnem obdobju, količina prostora, ki ga uporabljajo, pa je 8-krat večja.
4, Uporaba v industriji: prehod iz laboratorija v komercialne proizvodne nastavitve
1. Tovarna rastlin: standard za izdelavo stvari v tovarnah
Sky Greens v Singapurju uporablja tridimenzionalno stojalo za gojenje v -obliki A- z LED-svetlobnimi trakovi na vsaki ravni, ki jih je mogoče spremeniti v različne kote. Pristop »jutranja rdeča luč + popoldanska modra luč«-pristop deljenja svetlobe poveča donos zelene zelenjave na enoto površine za štirikrat in zmanjša porabo vode za 92 %.
2. Vertikalno kmetovanje: Sprememba v tem, kako mesta uporabljajo prostor
LED večslojni{0}}sistem gojenja se uporablja v projektu v Dubaju, kjer primanjkuje vode. Ta tehnika porabi samo 2,5 litra vode na kilogram zelenjave, kar prihrani 98 % vode v primerjavi s tradicionalnimi kmetijami. Uporablja tudi dinamični nadzor spektra, da se proizvodnja nadaljuje vse leto.
3. Domače vrtnarjenje: povečati priljubljenost personaliziranega sajenja
Izdelki serije AeroGarden imajo rdeče, modre in bele LED luči, ki jih je mogoče upravljati z aplikacijo. To lahko skrajša rastni cikel rastlin vanilije za 30 % in naredi sajenje na balkonu petkrat bolj učinkovito.
4. Težave in uporaba staromodnih-luči LED
Univerzalne LED luči lahko povzročijo 7-dnevni zamik cvetenja krizantem, ker je njihov spekter fiksen. V fazi gojenja sadik solate, kjer je treba ustaviti podaljševanje stebla, se LED luči, ki nimajo daljnosežne regulacije rdeče svetlobe, verjetno preveč razrastejo in zmanjšajo donos proizvoda.
