Het technische principe bestaat uit de verschillende manieren waarop fotonen worden uitgezonden.
1. Het belangrijkste deel van hoe LED-verlichting werkt
LED's (Light Emitting Diodes) zenden licht van bepaalde golflengten uit door elektronen en gaten in halfgeleiderhalfgeleiders te recombineren. De bandbreedte van het materiaal bepaalt het spectrale bereik. Bijvoorbeeld:
Op InGaN-gebaseerde chip: zendt blauw licht uit tussen 450 en 470 nm, dat wordt gebruikt voor het stadium van plantengroei waarin ze voedingsstoffen nodig hebben;
Chip op basis van AlGaInP-: geeft rood licht af tussen 620 en 660 nm om bloemen te laten bloeien en fruit te laten rijpen.
Technologie voor het omzetten van fosfor: als je blauw licht op geel fluorescerend poeder laat schijnen, ontstaat er wit licht met een volledig- spectrum dat op natuurlijk licht lijkt.
LED's kunnen meer dan 200 lm/W licht produceren, hebben een lage lichtvervalsnelheid en gaan meer dan 50.000 uur mee. Dit is veel beter dan traditionele lichtbronnen.
2. Speciaal ontworpen kweeklampen voor planten
Een plantengroeilamp is een unieke lichtbron gemaakt voor fotosynthese. Er zijn twee soorten technische paden hiervoor:
Gespecialiseerd LED-plantenlicht: gebruik van een mix van rode en blauwe chips (zoals een verhouding van 3:1) of het toevoegen van verrood licht (730 nm) om te bepalen hoe planten groeien en van vorm veranderen.
Verbeteringen voor traditionele lichtbronnen zijn onder meer hoge-druknatriumlampen (HPS) die de hoeveelheid rood spectrumlicht vergroten, of fluorescentielampen die zeldzame aardfosforen bevatten om de output van bepaalde banden te versterken.
Het Philips GrowWise-systeem verandert bijvoorbeeld de hoeveelheid rood (660 nm), blauw (450 nm) en wit licht dat het gebruikt om een 15% hogere tomatenproductie en een 20% hoger vitamine C-gehalte te verkrijgen.
2, Spectraal ontwerp: een balans vinden tussen wat planten nodig hebben en hoe de dingen eruit zien
1. Hoe de fotosynthese van planten afhankelijk is van de golflengte
Plantenchlorofyl absorbeert blauw licht het beste tussen 400 en 500 nm en rood licht het beste tussen 600 en 700 nm.
Blauw licht (450 nm) stopt als gevolg van langer groeien, helpt bij het maken van meer chlorofyl en maakt beter gebruik van stikstof;
Rood licht (660 nm) helpt bij het aanmaken van bloeihormonen zoals zeatine en zorgt ervoor dat fruitsuiker sneller wordt opgebouwd.
Verrood licht (730 nm): Regelt de reactie op het vermijden van schaduw door de R/FR-verhouding te wijzigen om de structuur van de plant te verbeteren.
Experimenten hebben aangetoond dat een verhouding van rood tot blauw licht van 4:1 de accumulatie van droge stof in sla met 30% verbetert, terwijl planten vatbaar zijn voor onevenwichtigheden in de voedingswaarde bij blootstelling aan monochromatisch licht.
2. De spectrale strategie van LED-verlichting en verlichting voor plantengroei
Universele LED-lampen gebruiken voornamelijk wit licht met een volledig spectrum, dat het golflengtebereik van 400–700 nm bestrijkt. Omdat ze echter een vaste verhouding van rood tot blauw licht hebben (ongeveer 1:2), is het moeilijk om aan de behoeften van de plantengroeicyclus te voldoen.
Een lamp voor het kweken van planten: een combinatie van meerdere-chips kan het spectrum bijvoorbeeld instelbaar maken:
Voedingsgroeiperiode: De verhouding tussen rood en blauw licht is 3:1, wat de bladeren helpt groeien.
Reproductieve groeiperiode: Om planten te laten bloeien, verhoogt u de hoeveelheid verrood licht tot 15%.
Verhoog tijdens de zwelfase van het fruit de hoeveelheid rood licht tot 70% en zorg ervoor dat de suiker gemakkelijker kan veranderen.
De Mirai-fabriek in Japan maakt gebruik van meerlaagse spectrumcontrole om het VC-gehalte van sla te verhogen tot 1,8 keer dat van sla buiten planten en de productiecyclus met 20% te verkorten.
3.Vergelijking van energie-efficiëntie: belangrijkste verschillen in bedrijfskosten op lange termijn-
1. Beheer van warmte- en lichtefficiëntie
LED-lampen: ze hebben een elektro{0}}optische conversie-efficiëntie van ongeveer 60% en produceren niet veel warmte. Ze kunnen dus dicht bij het bladerdak van de plant worden geplaatst (10-30 cm) om de lichtintensiteit per oppervlakte-eenheid 3-5 keer sterker te maken;
Regulier plantengroeilicht:
HPS-lamp: Omdat hij maar 30% van de tijd werkt, moet er veel warmte vrijkomen via het airconditioningsysteem, waardoor het energieverbruik met 40% stijgt.
TL-lamp: Het rendement is ongeveer 50%, maar het spectrum is verspreid, dus je hebt meer dan één lamp nodig om de klus te klaren.
2. Analyseren van de kosten van de levenscyclus
Een verticale boerderij in Shenzhen:
LED-systeem: De oorspronkelijke kosten zijn aanzienlijk, maar het jaarlijkse stroomverbruik bedraagt slechts 120.000 kWh en het onderhoud is goedkoop.
Het HPS-systeem heeft bescheiden initiële kosten, maar verbruikt jaarlijks 280.000 kWh stroom en de lampen moeten elke twee jaar worden vervangen, waardoor de totale kosten zeer hoog zijn.
De totale eigendomskosten (TCO) van LED-systemen zijn over een periode van 5 jaar 35% lager dan die van HPS-systemen, en de hoeveelheid ruimte die ze in beslag nemen is 8 keer groter.
4, Toepassing in de industrie: overgang van het laboratorium naar commerciële productie-instellingen
1. Fabrieksfabriek: een standaard voor het maken van dingen in fabrieken
Sky Greens in Singapore gebruikt een A-vormig drie- kweekrek met LED-lichtstrips op elke verdieping die in verschillende hoeken kunnen worden gezet. De 'ochtendrood licht + middagblauw licht'-tijd-het delen van lichtaanvoer verhoogt de opbrengst aan groene groenten per oppervlakte-eenheid met vier keer en vermindert het waterverbruik met 92%.
2. Verticale landbouw: een verandering in de manier waarop steden de ruimte gebruiken
In een project in Dubai waar water schaars is, wordt een LED-meer-laags teeltsysteem gebruikt. Deze techniek gebruikt slechts 2,5 liter water per kilogram groenten, wat 98% water bespaart in vergelijking met traditionele boerderijen. Het maakt ook gebruik van dynamische spectrumcontrole om de productie het hele jaar door te laten draaien.
3. Tuinieren in huis: gepersonaliseerde beplanting populairder maken
De producten uit de AeroGarden-serie hebben rode, blauwe en witte LED-lampjes die via een app kunnen worden bediend. Dit kan de groeicyclus van vanilleplanten met 30% verkorten en het planten op een balkon vijf keer efficiënter maken.
4. Problemen en gebruik van ouderwetse-ouderwetse LED-verlichting
Universele LED-lampen kunnen een vertraging van 7 dagen in de bloeiperiode van chrysanten veroorzaken, omdat hun spectrum vaststaat. In de fase van het kweken van slazaailingen, waarin de stengelverlenging moet worden gestopt, zullen LED-lampen die geen verroodlichtregulatie hebben waarschijnlijk te veel groeien en de opbrengst van het product verlagen.
