1. Технически принцип: Проектиране на регулиране на качеството на светлината на молекулярно ниво
Растенията са доста придирчиви по отношение на това как използват светлината. Растенията могат да използват само видима светлина между 400 и 700 nm (което съставлява 43% до 52,5% от слънчевата радиация) за фотосинтеза. Червената светлина (610 до 720 nm) и синята светлина (400 до 510 nm) са основните пикове на поглъщане, поради което се наричат "светлинен тор" на растенията. Светодиодните осветителни тела за растения използват фотоелектричните способности на полупроводниковите материали, за да изпращат монохроматична светлина при определени дължини на вълната. Те също така използват комбинации от чипове, за да получат фин контрол на спектъра.
Например червената светлина (660 n) може да помогне на растенията да цъфтят, да растат плодове и да произвеждат витамин С, докато синята светлина (450 n) е основната светлина, която помага на растенията да произвеждат хлорофил и да растат стъбла и листа. Проучванията показват, че при отглеждане на марули, съотношението червена към синя светлина от 4:1 повишава съдържанието на хлорофил в листата с 23% и ускорява темпа на растеж с 18%; по подобен начин, при отглеждането на ягоди, съотношение 5:1 на червена към синя светлина увеличава съдържанието на захар в плодовете с 15% и съкращава пазарното време с 10 дни. Освен това добавянето на далечна червена светлина (730 n) може да промени дължината на междувъзлията на растенията. Добавянето на UV светлина (380-400n) може да предпази вредителите и болестите и да увеличи количеството на вторичните метаболити.
2. Основната полза е преминаването от „Енергийна черна дупка“ към „Революция на светлинната ефективност“.
-Натриевите лампи под високо налягане и металхалогенните лампи са два вида традиционно оранжерийно осветление, които имат три големи проблема: спектрите им са фиксирани и не могат да се променят, те отделят много топлина и използват много електричество. Например натриева лампа с високо{3}}налягане с мощност 1000 W преобразува само 30% от своята фотосинтетично активна радиация (PAR) в използваема светлина. Той също така произвежда много инфрачервено топлинно лъчение, което повишава температурата в оранжерията и изисква допълнителна система за охлаждане. Три важни технологични постижения направиха LED осветителните тела за растения революционни:
Персонализиране на спектъра: Можете да направите всяко съотношение на монохроматична светлина към светлина с пълен спектър, като промените разположението на LED чиповете. „Спектралната схема с пълен цикъл“ на Weizhaoye Optoelectronics използва много синя светлина (40%), за да помогне на корените да растат по време на етапа на разсад, много червена светлина (60%), за да помогне на листата да растат по време на вегетативния етап на растеж, и малко далечна червена светлина (10%), за да помогне на цветята да цъфтят по време на етапа на репродуктивен растеж.
Характеристики на източник на студена светлина: Светлинната ефективност на светодиодите е повече от 200lm/W и по-малко от 5% от топлината се губи чрез топлинно излъчване. Не е необходимо допълнително оборудване за охлаждането им. Светодиодната система във фермата Yuntai в камерата за отглеждане на пеперудени орхидеи на Lianyungang намалява разстоянието между слоевете от обичайните 1,5 метра до 0,6 метра и утроява броя на растенията, които могат да се отглеждат в дадена област.
Революция в използването на енергия: LED осветителните тела за растения са повече от три пъти по-добри в превръщането на електрическата енергия в светлинна отколкото натриевите лампи с високо{0}}налягане. Изследователи от университета Вагенинген в Холандия са открили, че добавянето на LED светлини към производството на домати може да намали потреблението на енергия на килограм плод от 5,2 kWh на 1,8 kWh и използването на тор с 30%.
3. Сценарий на приложение: пълно покритие на веригата от лабораторията до индустриализацията
Отглеждане на неща в оранжерия: LED допълнителното осветление може да повиши добивите от краставици с 40% и нивата на витамин С от домати с 25% в северните места, които имат слаба светлина и сянка през цялото време през зимата. Weizhaoye Optoelectronics проектира система за допълнително осветление с двоен-режим за оранжерията в Xiaotangshan, Пекин. Той се включва автоматично, когато интензитетът на светлината падне под 200 μ mol/m²/s. Това съкращава цикъла на отглеждане на листните зеленчуци с 15 дни.
Фабрика за растения: LED системите използват много{0}}слойна три-култура, за да се възползват максимално от пространството в среда с напълно изкуствена светлина. Зоната за модерно селскостопанско развитие в Шанхай Sunqiao използва 10-слойна вертикална рамка за засаждане и усъвършенствана система за контрол на светлинната среда. Това им позволява да отглеждат 10 пъти повече култури на квадратен фут от стандартните оранжерии и да използват 90% по-малко вода.
Изследвания и развъждане: Светодиодите са страхотни за фотобиологични изследвания на растения, тъй като техните спектрални свойства могат да бъдат контролирани. Изследователският институт за зеленчуци и цветя към Китайската академия на селскостопанските науки използва регулируема спектрална LED платформа, за да тества сорта домати „Zhongvegetable 606“, който може да поддържа своята фотосинтетична ефективност на 85%, дори когато светлината е само 300 μ mol/m²/s.
Специално екологично засаждане: LED светлините за растения сега са най-важните части от животоподдържащите системи на места като антарктически изследователски станции и космически кораби, където условията са много сурови. Китайската оранжерия Great Wall Station в Антарктика използва LED система с пълен спектър за отглеждане на марули и ягоди през цялата година. Системата има фотосинтетична ефективност от 92% от земната повърхност.
