一,Technickým principem je několik způsobů, kterými jsou fotony emitovány.
1. Hlavní část toho, jak LED světla fungují
LED diody (Light Emitting Diodes) vyzařují světlo určitých vlnových délek rekombinací elektronů a děr v polovodičových polovodičích. Šířka bandgap materiálu určuje spektrální rozsah. Například:
Čip na bázi InGaN{0}}: vyzařuje modré světlo mezi 450 a 470 nm, které se používá pro fázi růstu rostlin, když potřebují živiny;
Čip na bázi AlGaInP-: vydává červené světlo mezi 620 a 660 nm, aby napomáhalo kvetení květin a dozrávání plodů.
Technologie pro konverzi fosforu: Když na žlutý fluorescenční prášek posvítíte modrým světlem, vytvoří se plné{0}}spektrální bílé světlo, které vypadá jako přirozené světlo.
LED diody mohou produkovat více než 200 lm/W světla, mají nízkou rychlost rozpadu světla a vydrží více než 50 000 hodin. To je mnohem lepší než tradiční světelné zdroje.
2. Speciálně navržené pěstební lampy pro rostliny
Lampa pro růst rostlin je jedinečný zdroj světla vyrobený pro fotosyntézu. Existují dva typy technických cest:
Specializované LED osvětlení rostlin: použití kombinace červených a modrých čipů (jako poměr 3:1) nebo přidání daleko červeného světla (730 nm) pro kontrolu růstu a změny tvaru rostlin.
Mezi typy vylepšení tradičních světelných zdrojů patří vysokotlaké sodíkové výbojky (HPS), které zvyšují množství červeného spektra světla, nebo zářivky, které obsahují fosfory vzácných zemin pro zvýšení výkonu určitých pásem.
Systém Philips GrowWise například mění množství červeného (660 nm), modrého (450 nm) a bílého světla, které používá, aby získal o 15 % vyšší produkci rajčat a o 20 % vyšší obsah vitamínu C.
2, Spectral Design: Hledání rovnováhy mezi tím, co rostliny potřebují, a tím, jak věci vypadají
1. Jak závisí fotosyntéza rostlin na vlnové délce
Rostlinný chlorofyl absorbuje modré světlo nejlépe mezi 400 a 500 nm a červené světlo nejlépe mezi 600 a 700 nm.
Modré světlo (450nm) zastavuje stonky v prodlužování, pomáhá vytvářet více chlorofylu a lépe využívá dusík;
Červené světlo (660 nm) pomáhá vytvářet hormony kvetení, jako je zeatin, a urychluje tvorbu ovocného cukru.
Daleko červené světlo (730nm): Řídí odezvu vyhýbání se stínu změnou poměru R/FR pro zlepšení struktury rostliny.
Experimenty ukázaly, že poměr červeného a modrého světla 4:1 zvyšuje akumulaci sušiny v hlávkovém salátu o 30 %, zatímco rostliny jsou náchylné k nutriční nerovnováze, když jsou vystaveny monochromatickému světlu.
2. Spektrální strategie LED světel a osvětlení pro růst rostlin
Univerzální LED světla využívají převážně plnospektrální bílé světlo, které pokrývá rozsah vlnových délek 400–700 nm. Protože však mají pevný poměr červeného a modrého světla (přibližně 1:2), je těžké vyhovět potřebám růstového cyklu rostlin.
Lampa pro pěstování rostlin: Například kombinace více{0}}čipů umožňuje nastavit spektrum:
Nutriční růstové období: Poměr červeného a modrého světla je 3:1, což napomáhá růstu listů.
Období reprodukčního růstu: Aby rostliny kvetly, zvyšte množství daleko červeného světla na 15 %.
Během fáze bobtnání ovoce zvyšte množství červeného světla na 70 % a usnadněte tak výměnu cukru.
Továrna Mirai v Japonsku používá vícevrstvou kontrolu spektra ke zvýšení obsahu VC v hlávkovém salátu na 1,8násobek toho, než je jeho pěstování venku, a zkrátí výrobní cyklus o 20 %.
3,Porovnání energetické účinnosti: Hlavní rozdíly v dlouhodobých-provozních nákladech
1. Řízení tepelné a světelné účinnosti
LED světla: Mají elektro-optickou účinnost přeměny asi 60 % a neprodukují mnoho tepla, takže je lze umístit blízko k porostu rostliny (10–30 cm), aby byla intenzita světla na jednotku plochy 3–5krát silnější;
Pravidelné světlo růstu rostlin:
HPS lampa: Protože funguje pouze 30 % času, musí být klimatizačním systémem uvolněno velké množství tepla, čímž se spotřeba energie zvýší o 40 %.
Zářivka: Účinnost je asi 50 %, ale spektrum je rozprostřeno, takže k dokončení práce musíte použít více než jednu lampu.
2. Analýza nákladů životního cyklu
Například vertikální farma v Shenzhenu:
LED systém: Původní cena je značná, ale roční spotřeba energie je pouze 120 000 kWh a údržba je levná.
Systém HPS má skromné počáteční náklady, ale každý rok spotřebuje 280 000 kWh energie a žárovky je třeba měnit každé dva roky, což činí celkové náklady velmi vysoké.
Celkové náklady na vlastnictví (TCO) systémů LED jsou o 35 % nižší než u systémů HPS za období 5 let a množství prostoru, který využívají, je 8krát větší.
4, Aplikace v průmyslu: přesun z laboratoře do komerčního výrobního nastavení
1. Plant factory: standard pro výrobu věcí v továrnách
Sky Greens v Singapuru používá -trojrozměrný rostoucí stojan ve tvaru A- se světelnými pásy LED na každé úrovni, které lze změnit do různých úhlů. Přístup „ranní červené světlo + odpolední modré světlo“-sdílení dodávky světla čtyřnásobně zvyšuje výnos zelené zeleniny na jednotku plochy a snižuje spotřebu vody o 92 %.
2. Vertikální zemědělství: Změna v tom, jak města využívají prostor
V dubajském projektu, kde je voda vzácná, se používá vícevrstvý kultivační systém LED-. Tato technika spotřebuje pouze 2,5 litru vody na kilogram zeleniny, což ve srovnání s tradičními farmami ušetří 98 % vody. Využívá také dynamické řízení spektra, aby výroba pokračovala po celý rok.
3. Domácí zahradničení: zvýšení popularity personalizované výsadby
Produkty řady AeroGarden mají červené, modré a bílé LED osvětlení, které lze ovládat pomocí aplikace. To může zkrátit růstový cyklus rostlin vanilky o 30 % a pětkrát zefektivnit výsadbu na balkoně.
4. Problémy a použití starých-módních LED světel
Univerzální LED světla mohou způsobit 7denní zpoždění v období květu chryzantém, protože jejich spektrum je neměnné. Ve fázi pěstování sazenic salátu, kdy je třeba zastavit prodlužování stonku, LED světla, která nemají daleko regulaci červeného světla, pravděpodobně porostou příliš a sníží výnos produktu.
