一,Den tekniska principen är de flera sätt som fotoner emitteras på.
1. Huvuddelen av hur LED-lampor fungerar
Lysdioder (Light Emitting Diodes) sänder ut ljus med vissa våglängder genom att rekombinera elektroner och hål i halvledarhalvledare. Materialets bandgap bredd ställer in spektralområdet. Till exempel:
InGaN-baserat chip: avger blått ljus mellan 450 och 470 nm, som används för det stadie av växttillväxt när de behöver näringsämnen;
AlGaInP-baserat chip: avger rött ljus mellan 620 och 660 nm för att hjälpa blommor att blomma och frukt mogna.
Teknik för att omvandla fosfor: När du lyser blått ljus på gult fluorescerande pulver, ger det ett fullt-spektrum vitt ljus som ser ut som naturligt ljus.
Lysdioder kan producera mer än 200 lm/W ljus, har en låg ljusförlusthastighet och håller i mer än 50 000 timmar. Detta är mycket bättre än traditionella ljuskällor.
2. Specialdesignade odlingslampor för växter
En växtodlingslampa är en unik ljuskälla gjord för fotosyntes. Det finns två typer av tekniska vägar för det:
Specialiserat LED-växtljus: använder en blandning av röda och blå chips (som ett förhållande på 3:1) eller lägger till långt rött ljus (730nm) för att kontrollera hur växter växer och ändrar form.
Förbättringstyper för traditionella ljuskällor inkluderar högtrycksnatriumlampor (HPS) som ökar mängden rött spektrumljus, eller lysrör som innehåller fosfor från sällsynta jordartsmetaller för att öka effekten av vissa band.
Philips GrowWise-systemet ändrar till exempel mängden rött (660 nm), blått (450 nm) och vitt ljus som det använder för att få 15 % högre tomatproduktion och 20 % högre C-vitaminhalt.
2, Spectral Design: Att hitta en balans mellan vad växter behöver och hur saker ser ut
1. Hur växternas fotosyntes beror på våglängden
Växtklorofyll absorberar blått ljus bäst mellan 400 och 500 nm och rött ljus bäst mellan 600 och 700 nm.
Blått ljus (450nm) hindrar stammar från att växa längre, hjälper till att göra mer klorofyll och gör bättre användning av kväve;
Rött ljus (660 nm) hjälper till att göra blommande hormoner som zeatin och gör att fruktsocker byggs upp snabbare.
Långt rött ljus (730nm): Kontrollerar skuggundvikande respons genom att ändra R/FR-förhållandet för att förbättra växtens struktur.
Experiment har visat att ett förhållande mellan rött och blått ljus på 4:1 ökar torrsubstansansamlingen i sallad med 30 %, medan växter är mottagliga för näringsobalans när de utsätts för monokromatiskt ljus.
2. Den spektrala strategin för LED-lampor och belysning för växttillväxt
Universal LED-lampor använder mestadels fullspektrum vitt ljus, som täcker våglängdsområdet 400–700nm. Men eftersom de har ett fast förhållande mellan rött och blått ljus (ungefär 1:2), är det svårt att matcha behoven i växternas tillväxtcykel.
En lampa för att odla växter: Till exempel kan en kombination av flera-chips göra spektrumet justerbart:
Näringsmässig tillväxtperiod: Förhållandet mellan rött och blått ljus är 3:1, vilket hjälper bladen att växa.
Reproduktiv tillväxtperiod: För att få växter att blomma, höj mängden långt rött ljus till 15%.
Under fruktsvällningsstadiet, höj mängden rött ljus till 70 % och gör det lättare för socker att ändras.
Mirai-fabriken i Japan använder flerskiktsspektrumkontroll för att öka VC-halten i sallad till 1,8 gånger högre än när den planteras utomhus och minska tillverkningscykeln med 20 %.
3, Jämförelse av energieffektivitet: huvudsakliga skillnader i långsiktiga driftskostnader-
1. Hantera värme- och ljuseffektivitet
LED-lampor: De har en elektro-optisk omvandlingseffektivitet på cirka 60 % och avger inte mycket värme, så de kan placeras nära växtkronan (10–30 cm) för att göra ljusintensiteten per ytenhet 3–5 gånger starkare;
Regelbunden växttillväxt ljus:
HPS-lampa: Eftersom den bara fungerar 30 % av tiden behöver mycket värme släppas ut genom luftkonditioneringssystemet, vilket gör att energianvändningen ökar med 40 %.
Lysrör: Verkningsgraden är cirka 50 %, men spektrumet är utspritt, så du behöver använda mer än en lampa för att få jobbet gjort.
2. Analysera kostnaderna för livscykeln
Till exempel, en vertikal gård i Shenzhen:
LED-system: Den ursprungliga kostnaden är betydande, men den årliga strömförbrukningen är bara 120 000 kWh, och underhållet är billigt.
HPS-systemet har en blygsam startkostnad, men det drar 280 000 kWh ström varje år och glödlamporna behöver bytas vartannat år, vilket gör den totala kostnaden mycket hög.
Den totala ägandekostnaden (TCO) för LED-system är 35 % lägre än för HPS-system under en 5-årsperiod, och mängden utrymme de använder är 8 gånger större.
4, Tillämpning i industrin: flytta från labbet till kommersiella produktionsmiljöer
1. Anläggningsfabrik: en standard för att tillverka saker i fabriker
Sky Greens i Singapore använder ett A-format tre-växtställ med LED-ljusremsor på varje nivå som kan ändras till olika vinklar. Tillvägagångssättet för "morgonrött ljus + eftermiddagsblått ljus"-tid-tillförsel av ljus ökar avkastningen av gröna grönsaker per ytenhet med fyra gånger och minskar vattenanvändningen med 92 %.
2. Vertikalt jordbruk: En förändring i hur städer använder rymden
Ett LED flerskiktsodlingssystem används i ett Dubai-projekt där vatten är ont om. Denna teknik använder endast 2,5 liter vatten per kilo grönsaker, vilket sparar 98 % vatten jämfört med traditionella gårdar. Den använder också dynamisk spektrumkontroll för att hålla igång produktionen hela året.
3. Trädgårdsskötsel i hemmet: gör personlig plantering mer populär
AeroGarden-seriens produkter har röda, blå och vita LED-lampor som kan styras av en app. Detta kan minska tillväxtcykeln för vaniljplantor med 30 % och göra plantering på en balkong fem gånger effektivare.
4. Problem och användning av gamla-LED-lampor
Universal LED-lampor kan orsaka en 7-dagars fördröjning i blomningsperioden för krysantemum eftersom deras spektrum är fixerat. I stadiet av att odla salladsplantor, där stamförlängning måste stoppas, kommer LED-lampor som inte har långtgående rött ljusreglering att växa för mycket och sänka avkastningen av produkten.
