一, Zasady techniczne i charakterystyka widmowa: ścisła kontrola kontra szeroki zasięg
1. Oświetlenie roślinne LED: technologia „Lekka formuła”, która umożliwia zmianę widma
Oświetlenie LED do roślin wykorzystuje luminescencję półprzewodnikową i zapewnia dokładną kontrolę widma dzięki połączeniu chipów LED o różnych długościach fal. Jego główne zalety to:
Możliwość dostrajania długości fali: Może zapewnić określone pasma w pełnym zakresie widma 400–700 nm. Na przykład światło czerwone o długości fali 630–660 nm wspomaga fotosyntezę, światło niebieskie o długości 450–460 nm kontroluje morfogenezę, a nawet dalekie światło czerwone o długości 730 nm kontroluje fazę kwitnienia.
Czystość światła: światło monochromatyczne o połowie-szerokości w połowie-maksimum (FWHM<20nm) to prevent wasting spectra that don't work. For instance, Nanjing Agricultural University produced an LED tissue culture lamp that improved the seedling strength index by 37% by changing the ratio of 660nm red light to 450nm blue light.
Symulacja fotocyklu: Programowalna kontrola długości i jasności światła, która doskonale naśladuje naturalne rytmy dobowe. Farma Yuntai w Lianyungang posiada inteligentną hodowlę storczyków motylkowych, która wykorzystuje system LED do bardzo precyzyjnej kontroli 12 godzin światła i 12 godzin ciemności. Dzięki temu kwiaty kwitną 15 dni wcześniej.
2. Wysoko-lampa sodowa: standardowe źródło światła wyładowczego-gazowego o dużej intensywności
Poprzez wzbudzenie łuku wysokociśnieniowe-lampy sodowe uwalniają pary rtęci i pary sodu. Ich charakterystyka widmowa pokazuje:
Rozkład szerokiego widma ma główny pik przy świetle żółtym o długości 589 nm i obejmuje światło czerwono-pomarańczowe (600–700 nm) i niewielką ilość światła niebieskiego (400–500 nm). Jednak światło niebieskie stanowi mniej niż 15% całości i nie ma pasma światła niebieskiego o długości 450 nm, którego potrzebują rośliny.
Stałość widma: Fabryczne parametry spektralne nie mogą być zmieniane, co utrudnia dopasowanie do potrzeb roślin w różnych fazach wzrostu. Na przykład na etapie sadzonek truskawek konieczne jest zwiększenie intensywności światła niebieskiego, aby zatrzymać zbyt duży wzrost. Wysoko-lampy sodowe nie są w stanie tego zrobić.
Efekt promieniowania cieplnego: Jarznik może nagrzać się do 1200 stopni podczas pracy, co powoduje wydzielanie dużej ilości promieniowania podczerwonego, które podnosi temperaturę korony rośliny o 3 do 5 stopni. Aby się ochłodzić, należy zainstalować więcej urządzeń wentylacyjnych.
2. Wydajność i koszty operacyjne w zakresie efektywności energetycznej: Oszczędzanie energii i bycie wydajnym w porównaniu do zużywania dużych ilości energii w przeszłości
1. Oświetlenie LED do roślin: rewolucja w zakresie efektywności energetycznej źródeł zimnego światła
Jak dobrze przekształcana jest energia elektryczna: wydajność fotosyntezy (PPE) może wzrosnąć do 2,8 μmol/J, czyli o 87% więcej niż 1,5 μmol/J w przypadku wysoko-prężnych lamp sodowych. W przypadku systemu o mocy 1000 W rzeczywiste promieniowanie aktywne fotosyntetycznie (PPF) diod LED wynosi 2800 μmol/s, podczas gdy PPF wysoko-prężnych lamp sodowych wynosi tylko 1500 μmol/s.
Kontrolowanie strat ciepła: ponad 80% energii elektrycznej zamieniane jest na energię świetlną, a temperatura pracy jest o 40 stopni niższa niż w przypadku wysoko-prężnych lamp sodowych. W trójwymiarowej uprawie o wysokości 1,5-metra- modułowa matryca świetlna LED firmy Guangdong Weizhaoye Optoelectronics może utrzymać temperaturę baldachimu poniżej 28 stopni bez dodatkowego sprzętu chłodzącego.
Koszt żywotności: działa ponad 50 000 godzin, czyli 2,5 razy dłużej niż wysokoprężne lampy sodowe-(20 000 godzin). Koszt utrzymania systemów LED w ciągu 5-lat jest o 62% niższy niż w przypadku wysokoprężnych lamp sodowych, obliczony dla fabryki o powierzchni 10 akrów.
2. Wysoko-lampa sodowa: granica efektywności energetycznej-starych źródeł światła
Ogólnie zużywa się dużo energii: straty balastu pochłaniają około 15% mocy wejściowej, a rzeczywista wydajność energetyczna systemu wynosi tylko 1,2 μmol/J. Diody LED potrzebują jedynie 40% mocy, jaką zużywają-wysokociśnieniowe lampy sodowe, aby uzyskać ten sam współczynnik PPFD (gęstość strumienia fotosyntetycznego).
Ciśnienie obciążenia cieplnego: Promieniowanie podczerwone powoduje duże różnice temperatur pomiędzy warstwami roślin, dlatego należy zastosować system chłodzenia z kurtyną wodną. Pekińska Akademia Nauk Rolniczych przeprowadziła kilka testów i odkryła, że chłodzenie wykorzystuje około 65% energii zużywanej latem przez szklarnie z wysokoprężnymi lampami sodowymi-.
Niski wskaźnik oddawania barw: Wartość Ra wynosi tylko 20 do 30, co nie jest wystarczające do obserwacji przez człowieka. Skonfigurowanie kolejnego systemu oświetlenia o pełnym spektrum będzie kosztować jeszcze więcej.
3, Sytuacje stosowania rolnictwa precyzyjnego i skutki sadzenia: rolnictwo precyzyjne a nasadzenia tradycyjne
1. Oświetlenie LED do roślin: sposób na uprawę roślin warstwowo i kontrolowanie jakości światła
Korzyści z sadzenia w trzech wymiarach: Niskie właściwości cieplne umożliwiają uprawę roślin w warstwach z odstępem 0,8 metra. Pionowa farma w Shenzhen wykorzystuje 12-warstwową ramę do uprawy LED. Dzięki temu ziemia jest 10 razy bardziej produktywna, a plony na metr kwadratowy są trzy razy wyższe niż w standardowych szklarniach.
Zdolność do zarządzania jakością: wpływa na gromadzenie się metabolitów wtórnych poprzez kombinację widmową. Według eksperymentu przeprowadzonego przez Uniwersytet Rolniczy w Nanjing potraktowanie pomidorów lampami LED o współczynniku czerwono-niebieskim wynoszącym 4:1 zwiększyło ilość rozpuszczalnego cukru w owocach o 18% i ilość witaminy C o 22%.
Diody LED można wykorzystać do tworzenia fałszywych ekosystemów świetlnych w ciasnych przestrzeniach, w tym w polarnych stacjach badawczych i lotniczych systemach podtrzymywania życia ekologicznego. Szklarnia na stacji Zhongshan na Antarktydzie w Chinach wykorzystuje oświetlenie LED do uprawy sałaty przez cały rok. Wytwarza 0,8 kg/m²/miesiąc sałaty na jednostkę powierzchni.
2. Wysoko-lampa sodowa: powszechna alternatywa dla dodatkowego oświetlenia na dużych obszarach
Korzyści z sadzenia na szeroką skalę: Jedna cebula może pokryć powierzchnię do 30 metrów kwadratowych, co jest dobre w szklarniach jednowarstwowych. W szklarni pomidorów o powierzchni 10-akrów w Shouguang w prowincji Shandong zastosowano wysokoprężne lampy sodowe o mocy 400 W. Obniża to koszty uruchomienia o 40% w porównaniu z systemem LED.
Silne promieniowanie świetlne może przedostać się przez gruby baldachim i pomóc dolnym liściom w fotosyntezie w fazie dorosłej. Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Wageningen w Holandii wykazało, że dodanie światła do wysokociśnieniowych-lamp sodowych zwiększyło całkowitą akumulację suchej masy w roślinach pomidora o 12% w porównaniu z leczeniem diodami LED.
Dojrzałość technologiczna: Na całym świecie istnieje ponad 200 milionów instalacji, co stanowi ujednolicony system wsparcia. Statecznik do wysokociśnieniowych lamp sodowych- Philips GreenPower charakteryzuje się awaryjnością mniejszą niż 0,5%, a branża uznała, że system jest stabilny.
