一, Det tekniske princip er de flere måder, fotoner udsendes på.
1. Hoveddelen af, hvordan LED-lys fungerer
LED'er (Light Emitting Diodes) udsender lys af bestemte bølgelængder ved at rekombinere elektroner og huller i halvlederhalvledere. Materialets båndgab-bredde indstiller spektralområdet. For eksempel:
InGaN-baseret chip: udsender blåt lys mellem 450 og 470 nm, som bruges til plantevækststadiet, når de har brug for næringsstoffer;
AlGaInP-baseret chip: Udsender rødt lys mellem 620 og 660 nm for at hjælpe blomster med at blomstre og frugter modnes.
Teknologi til omdannelse af fosfor: Når du skinner blåt lys på gult fluorescerende pulver, laver det et fuldt-hvidt lys, der ligner naturligt lys.
LED'er kan producere mere end 200 lm/W lys, har en lav lysnedbrydningshastighed og holder i mere end 50.000 timer. Dette er meget bedre end traditionelle lyskilder.
2. Specialdesignede vækstlamper til planter
En plantevækstlampe er en unik lyskilde lavet til fotosyntese. Der er to typer tekniske veje til det:
Specialiseret LED-plantelys: Anvender en blanding af røde og blå chips (som et 3:1-forhold) eller tilføjer langt rødt lys (730nm) for at kontrollere, hvordan planter vokser og ændrer form.
Forbedringstyper for traditionelle lyskilder omfatter høj-natriumlamper (HPS), der øger mængden af rødt spektrumlys, eller fluorescerende lamper, der inkorporerer sjældne jordarters fosfor for at øge outputtet af visse bånd.
Philips GrowWise-systemet ændrer for eksempel mængden af rødt (660 nm), blåt (450 nm) og hvidt lys, det bruger for at få en 15 % højere tomatproduktion og et 20 % højere C-vitaminindhold.
2, Spectral Design: At finde en balance mellem, hvad planter har brug for, og hvordan tingene ser ud
1. Hvordan planters fotosyntese afhænger af bølgelængde
Planteklorofyl absorberer bedst blåt lys mellem 400 og 500 nm og rødt lys bedst mellem 600 og 700 nm.
Blåt lys (450nm) forhindrer stammer i at vokse længere, hjælper med at lave mere klorofyl og udnytter nitrogen bedre;
Rødt lys (660 nm) hjælper med at lave blomstrende hormoner som zeatin og får frugtsukker til at opbygge hurtigere.
Langt rødt lys (730nm): Styrer responsen til undgåelse af skygge ved at ændre R/FR-forholdet for at forbedre plantens struktur.
Eksperimenter har vist, at et rødt til blåt lysforhold på 4:1 øger tørstofophobningen i salat med 30%, hvorimod planter er modtagelige for ernæringsmæssig ubalance, når de udsættes for monokromatisk lys.
2. Den spektrale strategi for LED-lys og belysning til plantevækst
Universal LED-lys bruger for det meste fuldspektret hvidt lys, som dækker bølgelængdeområdet 400-700nm. Men fordi de har et fast forhold mellem rødt og blåt lys (ca. 1:2), er det svært at matche behovene i plantevækstcyklussen.
En lampe til dyrkning af planter: For eksempel kan en multi-chip-kombination gøre spektret justerbart:
Ernæringsmæssig vækstperiode: Forholdet mellem rødt og blåt lys er 3:1, hvilket hjælper blade med at vokse.
Reproduktiv vækstperiode: For at få planterne til at blomstre skal du øge mængden af langt rødt lys til 15%.
Øg mængden af rødt lys til 70% under frugtopsvulmningen og gør det lettere for sukker at ændre sig.
Mirai-fabrikken i Japan bruger flerlags spektrumkontrol til at øge VC-indholdet i salat til 1,8 gange så meget som ved at plante det udenfor og reducere fremstillingscyklussen med 20 %.
3,Sammenligning af energieffektivitet: Vigtigste forskelle i langsigtede-driftsomkostninger
1. Styring af varme- og lyseffektivitet
LED-lys: De har en elektro-optisk konverteringseffektivitet på omkring 60 % og laver ikke meget varme, så de kan placeres tæt på plantekronen (10-30 cm) for at gøre lysintensiteten pr. arealenhed 3-5 gange stærkere;
Regelmæssig plantevækst lys:
HPS-lampe: Fordi den kun virker 30 % af tiden, skal der frigives meget varme gennem klimaanlægget, hvilket får energiforbruget til at stige med 40 %.
Fluorescerende lampe: Virkningsgraden er omkring 50 %, men spektret er spredt ud, så du skal bruge mere end én lampe for at få arbejdet gjort.
2. Analyse af omkostningerne ved livscyklussen
For eksempel en lodret gård i Shenzhen:
LED-system: Den oprindelige pris er betydelig, men det årlige strømforbrug er kun 120000 kWh, og vedligeholdelsen er billig.
HPS-systemet har en beskeden startomkostning, men det bruger 280.000 kWh strøm hvert år, og pærerne skal skiftes hvert andet år, hvilket gør de samlede omkostninger meget høje.
De samlede ejeromkostninger (TCO) for LED-systemer er 35 % lavere end for HPS-systemer over en 5-årig periode, og mængden af plads, de bruger, er 8 gange større.
4, Anvendelse i industrien: flytning fra laboratoriet til kommercielle produktionsindstillinger
1. Plantefabrik: en standard for fremstilling af ting på fabrikker
Sky Greens i Singapore bruger et A-formet tre--dyrkningsstativ med LED-lysstrimler på hver etage, der kan ændres til forskellige vinkler. "Rødt morgenlys + eftermiddagsblåt lys"-tids-deling af lysforsyning øger udbyttet af grønne grøntsager pr. arealenhed med fire gange og reducerer vandforbruget med 92 %.
2. Vertikalt landbrug: En ændring i, hvordan byer bruger rummet
Et LED-flerlagsdyrkningssystem bliver brugt i et Dubai-projekt, hvor der er knaphed på vand. Denne teknik bruger kun 2,5 liter vand pr. kilo grøntsager, hvilket sparer 98 % vand sammenlignet med traditionelle gårde. Den bruger også dynamisk spektrumkontrol til at holde produktionen i gang hele året.
3. Havearbejde i hjemmet: gør personlig plantning mere populær
AeroGarden-seriens produkter har røde, blå og hvide LED-lys, der kan styres af en app. Dette kan reducere vækstcyklussen for vaniljeplanter med 30 % og gøre plantning på en altan fem gange mere effektiv.
4. Problemer og anvendelser af gamle-LED-lys
Universal LED-lys kan forårsage en 7-dages forsinkelse i blomstringsperioden for krysantemum, fordi deres spektrum er fast. I stadiet med dyrkning af salatfrøplanter, hvor stængelforlængelsen skal stoppes, vil LED-lys, der ikke har langt rødt lys, sandsynligvis vokse for meget og sænke udbyttet af produktet.
