一, Raudona ir mėlyna šviesa kartu: „auksinis partneris“ augalų augimui
Dėl augalų fotosintezės „bimodalinės sugerties charakteristikos“ raudona ir mėlyna šviesa yra labiausiai paplitusi LED augalų lempučių spektrinė schema. Chlorofilas a ir chlorofilas b turi dideles sugerties smailes raudonajame (620–750 nm) ir mėlyname (400–520 nm) diapazone. Tačiau kitose juostose jie sunaudoja mažiau nei 50 % šviesos energijos. Dėl šios kokybės raudonos ir mėlynos šviesos derinys yra „tikslus būdas“ geriau panaudoti šviesos energiją.
1. Funkcinis raudonos ir mėlynos šviesos atskyrimas
Raudona šviesa (660 nm): ši lemputė žinoma kaip augalų „angliavandenių šeimininkas“, nes padeda gaminti chlorofilą a ir pagreitina cukraus saugojimą. Šviečiant raudonai šviesai, braškių cukraus kiekis pakyla 18%, o pomidorų – 30%.
Šviesiai mėlyna (450 nm): ji gali sustabdyti stiebų ilgėjimą ir padaryti lapus storesnius, veikdama kaip „morfologinis augalų reguliatorius“. Mažai mėlynos šviesos sąlygomis sultingi augalai greičiausiai „paskleis didelį pyragą“. Kai mėlynos šviesos kiekis pasiekia 30%, augalas tampa 40% kompaktiškesnis.
2. Santykio optimizavimas: nuo „patirties vertės“ iki „pagrįstos duomenimis“{1}}
įvairios kultūros turi labai skirtingus raudonos ir mėlynos šviesos poreikius, todėl norint gauti tinkamą atitiktį reikia naudoti „šviesos formulę“:
Lapiniams žalumynams, tokiems kaip salotos ir špinatai, geriausias raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra nuo 2:1 iki 3:1. Šiltnamio bandymas parodė, kad naudojant LED lemputes santykiu 3:1, salotų lapai buvo storesni 20%, o vitamino C kiekis - 15%.
Vaisiams ir daržovėms, pavyzdžiui, agurkams ir pomidorams, reikia daugiau raudonos šviesos (4:1–6:1). Kai raudonos šviesos yra daugiau nei mėlynos šviesos (6:1), pomidorų žiedpumpurių diferenciacijos greitis padidėja 25%, o vaisių deformacijų greitis sumažėja iki mažiau nei 5%.
Augalų, kurie yra sultingi, santykis turėtų būti nuo 1:1 iki 2:1. Per daug mėlynos šviesos gali sustabdyti augimą, o per daug raudonos šviesos gali jį paspartinti. Santykis 1:1 yra geriausias būdas pasiekti tinkamą pusiausvyrą tarp augalų spalvos ir arti vienas kito.
3. Dažni naudojimo atvejai
Gėlių šiltnamyje Yunnan mieste naudojamos LED lemputės, kurios yra 4:1 raudonos ir mėlynos spalvos. Tai padidina nupjautų afrikinių chrizantemų žydėjimo derlių 40 %, o žiedlapių spalva yra daug tolygesnė nei naudojant įprastas aukšto slėgio natrio{4} lempas. Šis planas išsprendžia problemą, kai per daug mėlynos šviesos stabdo stiebo augimą, sumažinant jį iki 20%.
2, viso spektro schema: natūralios šviesos imitacija „prabangiam švediško stalo patiekalui“
Viso spektro LED lemputėse naudojama kelių{0}}lustų integravimo technologija, kuri apima visą 380–780 nm diapazoną. Tai panašu į tai, kaip natūrali saulė turi nuolatinę spalvų gamą. Pagrindinis privalumas yra tas, kad jis atitinka visus augalų poreikius per visą jų gyvavimo ciklą. Tai ypač gerai veikia šiltnamiuose, kuriuose negauna natūralios šviesos.
1. Trys pagrindiniai technologiniai būdai atlikti pilno spektro analizę
Fluorescencinių miltelių konversijos tipas: nenutrūkstamą spektrą sudaro jaudinantys geltoni fluorescenciniai milteliai su mėlynu LED lustu. Šis sprendimas nėra labai brangus, tačiau energijos tankis raudonos šviesos zonoje nėra pakankamai didelis, todėl tam kompensuoti reikia įdėti daugiau raudonos šviesos lustų.
Kelių-lustų hibridinis tipas: sujungia raudonus, mėlynus, žalius ir baltus skirtingų spalvų LED lustus ir leidžia dinamiškai keisti spektrą, pritemdant kiekvieną lustą atskirai. Vieno tipo viso-spektro lempos turi 6 lustų dizainą, 95 % spektrinį tęstinumą, o CRI (spalvų perteikimo indeksas) – 90 ar daugiau, o tai panašu į natūralios šviesos lygį.
Ši kvantinių taškų technologija naudoja kvantinių taškų medžiagas, kad būtų galima labai tiksliai iškirpti spektrą. Pavyzdžiui, CREE XTE-FS serija mėlyną šviesą pakeičia į 660 nm raudoną šviesą, naudodama kvantinių taškų sluoksnius. Dėl to šviesa yra 99% gryna, o energijos konversijos efektyvumas padidėja 20%.
2. Spektro reguliavimas etapais
Pagrindinis viso spektro apšvietimo pranašumas yra tas, kad jie gali „dinamiškai prisitaikyti“.
Daigų stadija: Padidinkite mėlynos šviesos kiekį iki 40% iki 50%, kad šaknys augtų ir salotų daigų stiebo skersmuo padidėtų 15%.
Žydėjimo sezono metu pridedant oranžinės šviesos (590–620 nm) ir tolimosios raudonos šviesos (700–750 nm), chrizantemos gali pražysti 7 dienomis anksčiau ir jų žiedai padidės 10 %.
Brandinimo stadijoje raudonos šviesos kiekį padidinkite iki 70%, paspartinkite pomidorų vaisių spalvos pasikeitimą, o karotinoidų kiekį padidinkite 30%.
3. Bendras naudojimas
Daržovių gamykla Shouguang mieste, Šandongo provincijoje, naudoja viso spektro LED apšvietimą, kad kasmet užaugintų 60 kg pomidorų viename kvadratiniame metre. Tai 50% daugiau nei taikant senąjį natrio lempos metodą. Ši technologija naudoja IoT platformą, kad būtų galima stebėti, kaip augalai auga realiuoju laiku. Tai taip pat keičia spektrinius santykius skrydžio metu ir padidina energijos naudojimą 35 % efektyviau.
3, Reguliuojama spektrinė technologija: „Pažangus tiksliojo žemės ūkio variklis“.
Debesų valdymo sistemos ir dirbtinio intelekto algoritmai leidžia reguliuojamo spektro LED lemputėms keisti spektrą realiu laiku. Pagrindinė pažanga yra „fiksuotos šviesos formulės“ pakeitimas į „scena{1}}pagrįstą šviesos aplinką“.
1. Techninės architektūros analizė
Aparatūros sluoksnis: naudojant nepriklausomus tvarkyklės modulius keliems kanalams, jis gali pritemdyti raudoną, mėlyną, žalią, baltą, toli raudoną ir kitas juostas atskirai, o pritemdymo tikslumas yra 0,1%.
Programinės įrangos sluoksnis: naudokite dirbtinio intelekto algoritmus, kad derintumėte pasėlių augimo modelius su duomenimis iš aplinkos jutiklių ir pateiktumėte geriausius spektro sprendimus. „Šviesos temperatūros drėgmės“ sujungimo modelis braškių augimui gali automatiškai keisti raudonos ir mėlynos šviesos santykį, kad neatsiliktų nuo dienos ir nakties temperatūrų skirtumo pokyčių.
Taikymo sluoksnis: šiame sluoksnyje yra apšvietimo formulių biblioteka, skirta daugiau nei 30 kultūrų, įskaitant pomidorus, paprikas, salotas ir kt. Tai taip pat leidžia vartotojams susikurti savo spektrines kreives.
2. Ekonominių pranašumų skaičiavimas
Vertikalaus ūkio projekto duomenys rodo, kad panaudojus reguliuojamo spektro LED lemputes:
Sumažinkite energijos suvartojimą 40 % ir per penkerius metus susigrąžinkite savo įrangos kainą;
Sutrumpinkite laiką, kurio reikia pasėliams užaugti, 15% ir padidinkite kasmet pagaminamo maisto kiekį 25%;
Kenkėjai ir ligos pasitaiko 30 % rečiau, o chemikalai – 50 % rečiau.
3. Dažni naudojimo atvejai
Vageningeno universitetas Nyderlanduose pagamino „PlantFactory 4.0“ sistemą, kuri naudoja keičiamo spektro LED lemputes, kad pagerintų salotų auginimo „šviesos formulę“.
Mitybos augimo laikotarpiu PPFD (fotosintetinių fotonų srauto tankis) palaikomas 200 μmol/m²/s, kai raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra 3:1. Septynios dienos iki derliaus nuėmimo: pakeiskite raudonos-mėlynos šviesos santykį į 6:1, padidinkite PPFD iki 300 μmol/m ²/s ir 18% padidinkite tirpaus cukraus kiekį salotose.
4, Trys dažniausios klaidos ir kaip jas ištaisyti renkantis spektrą
1 klaidinga nuomonė: einama link „viso spektro“ negalvojant
Kai kurios įmonės teigia, kad „baltas šviesos diodas + fluorescenciniai milteliai“ tirpalas yra viso spektro, tačiau jis tikrai neturi 660 nm raudonos ir 450 nm mėlynos piko verčių. Sprendimas: Paprašykite tiekėjo atsiųsti jums spektrų ir PPFD bandymų ataskaitas, kad įsitikintumėte, jog pagrindinių juostų energijos tankis atitinka specifikaciją.
2 klaida: negalvoji, kaip atsikratyti karščio
Didelės galios LED lustai išskiria daug šilumos, o naudojant plastikinius pagrindus šviesa greičiau išnyks. Sprendimas: Kad sandūros temperatūra būtų žemesnė nei 65 laipsniai, pirmenybė turėtų būti teikiama lempoms su keraminiais pagrindais ir aliuminio radiatoriais.
3 nesusipratimas: per didelis pasitikėjimas vienu spektru
Tam, kad veiktų tam tikros augimo fazės, reikalingi tam tikri spektriniai santykiai. Sprendimas: naudokite reguliuojamo spektro sistemą arba keiskite šviesas etapais, atsižvelgdami į pasėlių augimą.
