一, Tehniskais princips ir vairāki fotonu izstarošanas veidi.
1. Galvenā daļa, kā darbojas LED gaismas
Gaismas diodes (Light Emitting Diodes) izstaro noteikta viļņa garuma gaismu, rekombinējot elektronus un caurumus pusvadītāju pusvadītājos. Materiāla joslas platums nosaka spektra diapazonu. Piemēram:
InGaN{0}}bāzēta mikroshēma: izstaro zilu gaismu no 450 līdz 470 nm, ko izmanto augu augšanas stadijā, kad tiem nepieciešamas barības vielas;
Mikroshēma, kuras pamatā ir AlGaInP{0}}: izstaro sarkano gaismu diapazonā no 620 līdz 660 nm, lai palīdzētu ziediem ziedēt un nogatavoties augļiem.
Fosfora pārvēršanas tehnoloģija: kad jūs spīdat zilā gaismā uz dzeltena fluorescējoša pulvera, tas rada pilna -spektra baltu gaismu, kas izskatās kā dabiska gaisma.
Gaismas diodes var radīt vairāk nekā 200 lm/W gaismas, tām ir zems gaismas samazināšanās ātrums un tās kalpo vairāk nekā 50 000 stundas. Tas ir daudz labāks par tradicionālajiem gaismas avotiem.
2. Speciāli izstrādātas augšanas lampas augiem
Augu augšanas lampa ir unikāls gaismas avots, kas paredzēts fotosintēzei. Tam ir divu veidu tehniskie ceļi:
Specializēta LED augu gaisma: izmantojot sarkano un zilo mikroshēmu sajaukumu (piemēram, attiecībā 3:1) vai pievienojot tālu sarkanu gaismu (730 nm), lai kontrolētu, kā augi aug un maina formu.
Tradicionālo gaismas avotu uzlabojumu veidi ir augsts{0}}nātrija spuldzes (HPS), kas palielina sarkanā spektra gaismas daudzumu, vai dienasgaismas spuldzes, kurās ir iekļauti retzemju luminofori, lai palielinātu noteiktu joslu jaudu.
Piemēram, Philips GrowWise sistēma maina sarkanās (660 nm), zilās (450 nm) un baltās gaismas daudzumu, ko tā izmanto, lai iegūtu par 15% lielāku tomātu izlaidi un par 20% lielāku C vitamīna saturu.
2, Spektrālais dizains: līdzsvara atrašana starp augiem nepieciešamo un to, kā lietas izskatās
1. Kā augu fotosintēze ir atkarīga no viļņa garuma
Augu hlorofils vislabāk absorbē zilo gaismu no 400 līdz 500 nm un sarkano gaismu no 600 līdz 700 nm.
Zilā gaisma (450 nm) aptur stublāju augšanu ilgāk, palīdz veidot vairāk hlorofila un labāk izmantot slāpekli;
Sarkanā gaisma (660 nm) palīdz radīt ziedēšanas hormonus, piemēram, zeatīnu, un veicina augļu cukura uzkrāšanos ātrāk.
Tāli sarkanā gaisma (730 nm): kontrolē reakciju, lai izvairītos no ēnas, mainot R/FR attiecību, lai uzlabotu auga struktūru.
Eksperimenti ir parādījuši, ka sarkanās un zilās gaismas attiecība 4:1 palielina sausnas uzkrāšanos salātos par 30%, savukārt augi ir jutīgi pret uztura nelīdzsvarotību, ja tie tiek pakļauti monohromatiskajai gaismai.
2. LED gaismas un apgaismojuma spektrālā stratēģija augu augšanai
Universālās LED gaismas galvenokārt izmanto pilna spektra balto gaismu, kas aptver 400–700 nm viļņu garuma diapazonu. Tomēr, tā kā tiem ir noteikta sarkanās un zilās gaismas attiecība (apmēram 1:2), ir grūti saskaņot augu augšanas cikla vajadzības.
Lampa augu audzēšanai: piemēram, vairāku{0}}mikroshēmu kombinācija var padarīt spektru regulējamu:
Uztura augšanas periods: sarkanās un zilās gaismas attiecība ir 3:1, kas palīdz lapām augt.
Reproduktīvās augšanas periods: lai augi ziedētu, palieliniet tālās sarkanās gaismas daudzumu līdz 15%.
Augļu uzbriešanas stadijā palieliniet sarkanās gaismas daudzumu līdz 70% un atvieglojiet cukura nomaiņu.
Mirai rūpnīca Japānā izmanto daudzslāņu spektra kontroli, lai palielinātu VC saturu salātos līdz 1,8 reizēm, salīdzinot ar stādīšanu ārā, un samazinātu ražošanas ciklu par 20%.
3. Energoefektivitātes salīdzinājums: galvenās{1}}ilgtermiņa darbības izmaksu atšķirības
1. Siltuma un gaismas efektivitātes pārvaldība
LED gaismām: to elektro-optiskās konversijas efektivitāte ir aptuveni 60%, un tās nesilda daudz, tāpēc tās var novietot tuvu augu nojumei (10–30 cm), lai gaismas intensitāte uz laukuma vienību būtu 3–5 reizes spēcīgāka;
Regulāra augu augšanas gaisma:
HPS lampa: Tā kā tā darbojas tikai 30% laika, gaisa kondicionēšanas sistēmai ir jāizdala daudz siltuma, kas liek enerģijas patēriņam palielināties par 40%.
Luminiscences spuldze: efektivitāte ir aptuveni 50%, bet spektrs ir izkliedēts, tāpēc, lai paveiktu darbu, ir jāizmanto vairāk nekā viena lampa.
2. Dzīves cikla izmaksu analīze
Piemēram, vertikāla saimniecība Šenžeņā:
LED sistēma: sākotnējās izmaksas ir ievērojamas, taču gadā tiek patērēts tikai 120 000 kWh, un uzturēšana ir lēta.
HPS sistēmai ir pieticīgas sākotnējās izmaksas, taču tā katru gadu patērē 280 000 kWh jaudas, un spuldzes ir jāmaina ik pēc diviem gadiem, kas padara kopējās izmaksas ļoti augstas.
LED sistēmu kopējās īpašumtiesību izmaksas (TCO) 5 gadu periodā ir par 35% zemākas nekā HPS sistēmām, un to izmantotās vietas apjoms ir 8 reizes lielāks.
4, pielietojums rūpniecībā: pāreja no laboratorijas uz komerciāliem ražošanas iestatījumiem
1. Augu rūpnīca: standarts lietu izgatavošanai rūpnīcās
Sky Greens Singapūrā izmanto A-formas trīs-dimensionālu augšanas statīvu ar LED gaismas sloksnēm katrā līmenī, ko var mainīt dažādos leņķos. "Rīta sarkanā gaisma + pēcpusdienas zilā gaisma" laika-dales gaismas padeves pieeja palielina zaļo dārzeņu ražu no platības vienības četras reizes un samazina ūdens patēriņu par 92%.
2. Vertikālā lauksaimniecība: izmaiņas tajā, kā pilsētas izmanto telpu
LED daudzslāņu kultivēšanas sistēma tiek izmantota Dubaijas projektā, kur trūkst ūdens. Šis paņēmiens izmanto tikai 2,5 litrus ūdens uz kilogramu dārzeņu, kas, salīdzinot ar tradicionālajām saimniecībām, ietaupa 98% ūdens. Tas arī izmanto dinamisku spektra vadību, lai nepārtrauktu ražošanu visu gadu.
3. Mājas dārzkopība: personalizētas stādīšanas popularizēšana
AeroGarden sērijas produktiem ir sarkanas, zilas un baltas LED gaismas, kuras var vadīt ar lietotni. Tas var samazināt vaniļas augu augšanas ciklu par 30% un padarīt stādīšanu uz balkona piecas reizes efektīvāku.
4. Vecmodīgo LED apgaismojuma{1}}problēmas un lietojumi
Universālās LED gaismas var izraisīt krizantēmu ziedēšanas aizkavēšanos par 7 dienām, jo to spektrs ir fiksēts. Salātu stādu audzēšanas stadijā, kad jāpārtrauc stublāja pagarināšanās, LED gaismekļi, kuriem nav tālu sarkanās gaismas regulēšanas, visticamāk, pārāk augs un samazinās produkta ražu.
