1. Kod spektrum fotosintesis dalam tumbuhan
Chloroplast mempunyai Photosystem I dan II, yang agak pemilih tentang spektrum yang mereka gunakan untuk menjadikan tenaga cahaya menjadi tenaga kimia. Chlorophyll A/B menyerap cahaya yang terbaik dalam jalur cahaya biru merah dan 450nm 660nm. Band ini menyumbang lebih daripada 90% penukaran tenaga ringan. Karotenoid membantu menyerap biru - cahaya ungu antara 400 dan 500 nm, mewujudkan sistem yang menangkap dua jenis cahaya. Apabila jumlah lampu merah adalah 80%, eksperimen menunjukkan bahawa kadar fotosintesis dalam tomato boleh naik sebanyak 50%, dan berat buah tunggal boleh naik sebanyak 14%hingga 30%. Pangkalan penanaman Yunnan Rose menggunakan cahaya biru untuk menjadikan batang 20% lebih tebal dan kelopak 35% lebih konsisten dalam warna.
Tumbuh -tumbuhan boleh mencerminkan sehingga 60% cahaya hijau (520-610nm), namun cahaya ini dapat meningkatkan kecekapan fotosintesis daun yang lebih rendah sebanyak 18% sebaik sahaja ia melalui kanopi. Percubaan Mitsubishi Chemical di Jepun mendedahkan bahawa menambah 5% cahaya hijau ke cahaya komposit biru merah meningkatkan pengeluaran selada sebanyak 12%. Ini menyelesaikan masalah kehilangan cahaya dalam penanaman ketumpatan tinggi -. "Kesan bayangan" cahaya merah jauh (730nm) berhenti dari tumbuh lebih lama dan menggalakkan tunas bunga untuk membezakan. Ini boleh menjadikan fasa berbuah dalam pengeluaran strawberi bertahan 7 hingga 10 hari lebih lama.
2. Revolusi Spektrum Teknologi LED
Tiga masalah utama dengan sumber cahaya tradisional adalah lampu natrium tekanan yang tinggi - hanya menghidupkan 12% tenaga elektrik ke dalam radiasi aktif fotosintesis, spektrum lampu pendarfluor sehingga 40% dari apa yang diperlukan oleh tumbuhan, dan lampu halida logam mengeluarkan terlalu jauh - radiasi inframerah. Dan LED telah membuat penyesuaian spektrum yang tepat mungkin dengan menghasilkan bahan semikonduktor baru:
Teknologi cip optik monochromatic: Ia boleh menghantar spektrum murni dengan kesilapan panjang gelombang puncak ± 2nm terima kasih kepada gabungan bahan ingan/gaN. OSRAM di Jerman menjadikan cip siri Oslon Square, yang lebih cekap daripada sumber cahaya biasa dalam band lampu merah 660nm.
Kawalan Spektrum Dinamik: Menggunakan Teknologi IoT, sistem philips growwise mengubah nisbah spektrum berdasarkan peringkat pertumbuhan tumbuhan. Untuk menghentikan pemanjangan hypocotyl, jumlah cahaya biru dinaikkan kepada 30% semasa peringkat anak benih. Untuk membantu tunas bunga membezakan, jumlah cahaya merah dinaikkan kepada 85% semasa peringkat berbunga. Menggunakan lampu merah yang jauh semasa tempoh berbuah menjadikan buahnya semakin besar.
Terobosan dalam menguruskan haba: Menggunakan substrat seramik dan teknik penyejukan cecair untuk mengekalkan suhu LED di bawah 45 darjah. Ia menghasilkan 60% kurang haba daripada sumber cahaya biasa, oleh itu lampu boleh diletakkan hanya 15 cm dari kanopi tumbuhan, dan ia menggunakan ruang yang lebih baik sebanyak 4 kali.
3. "Era Kawalan Cahaya" Pertanian
Rumah hijau pintar di Shouguang, Shandong, menggunakan lampu LED untuk membantu menanam tomato. Teknologi ini menghasilkan 60 kg/m² tomato setahun, iaitu tiga kali lebih banyak daripada kaedah tradisional. Penanaman "tiga- rak dimensi" dimungkinkan dengan menggunakan nisbah 6: 1 cahaya merah dan biru. Ini meningkatkan kecekapan output per unit kawasan sebanyak 500%. Rumah hijau padang pasir di Mongolia dalaman memberikan timun 4 hingga 6 jam tambahan setiap hari pada hari -hari mendung dan bersalji (dengan intensiti 200 μ mol/m ² · s). Ini menjadikan timun tumbuh 25% lebih daripada biasanya, yang menyelesaikan masalah produktiviti yang rendah dalam cuaca buruk.
Teknologi LED mengubah cara perkara dibuat di alam kilang tumbuhan. Syarikat Mirai di Jepun menggunakan lampu LED spektrum penuh (termasuk UV - A 380Nm dan cahaya merah 730nm) untuk meningkatkan kandungan vitamin C selada sebanyak 18% dan tahap anthocyanin sebanyak 25%. Dengan mengawal photoperiod (16 jam cahaya merah dan 8 jam gelap), masa yang diperlukan untuk strawberi masak dipotong hingga satu pertiga masa yang diperlukan untuk penanaman biasa. Ini bermakna strawberi boleh didapati sepanjang tahun.
4. Perubahan teknologi dan trend dalam industri
Pencahayaan tumbuhan LED sekarang kini berada dalam lelaran pembangunan ketiga:
DOT Quantum LED: Menggunakan bahan nanocrystalline untuk mencapai ketiadaan spektrum berterusan ke atas julat panjang gelombang yang lengkap dari 380 hingga 850 nm, dengan kecekapan cahaya lebih daripada 4 μ mol/j.
Sistem Biofeedback: Sensor pendarfluor klorofil yang dibina, sebenar - pemantauan masa kecekapan fotokimia sebenar PSII, dan pengoptimuman dinamik formula cahaya.
Pemodelan Persekitaran Cahaya AI: Menggunakan teknik pembelajaran mendalam, mewujudkan model kembar digital persekitaran spektrum pertumbuhan tumbuhan supaya anda dapat membuat ramalan dan kawalan yang tepat.
Marketsandmarkets mengatakan bahawa pasaran pencahayaan loji global akan meningkat pada kadar 22.5% setahun, mencecah $ 18.6 bilion menjelang 2027. China adalah pengeluar terbesar dan telah membina rantaian perindustrian penuh yang membuat cip untuk meletakkan sistem bersama -sama. Syarikat -syarikat seperti Huawei dan Optoelectronics Sanan menolak penggunaan penyelesaian pertanian pintar 5G+LED.
5. Masalah dan apa yang perlu dilakukan seterusnya
Walaupun teknologi semakin baik sepanjang masa, sektor ini masih mempunyai tiga masalah besar untuk menangani:
Kos awal: Perniagaan kecil dan sederhana - kurang berkemungkinan menggunakan sistem LED spektrum penuh kerana mereka mengambil masa 3 hingga 5 tahun untuk membayar.
Tiada piawaian: Tiada sistem pensijilan global untuk formula cahaya, yang membawa kepada hasil yang berbeza apabila digunakan.
Kesesakan kecekapan tenaga: Kecekapan penukaran fotoelektrik dalam jalur lampu merah jauh (700-800nm) adalah kurang daripada 60% dari cahaya merah. Ini bermakna sains bahan perlu membuat kemajuan besar.
Industri ini akan memberi tumpuan kepada tiga bidang inovasi utama dalam tempoh lima tahun akan datang:
Pengeditan gen spektrum: Menggunakan teknologi CRISPR untuk menanam jenis tanaman yang bertindak balas dengan lebih baik kepada spektrum tertentu.
Foto - CO₂ Peraturan Kerjasama: Mewujudkan sistem yang menghubungkan jumlah cahaya dan karbon dioksida di udara untuk menggunakan tenaga ringan yang lebih baik.
Aplikasi Pertanian Ruang: Buat penyelesaian spektrum yang unik untuk suasana Marikh, iaitu 95% CO₂, untuk memastikan keselamatan makanan untuk penerokaan ruang angkasa.
6. Real - Contoh Kehidupan dan Keuntungan Kewangan
Penanaman tomato di Shandong Shouguang: Dengan sistem LED yang mempunyai nisbah cahaya biru - 8: 1, bilangan buah -buahan setiap tumbuhan naik dari 12 hingga 18, kandungan gula naik sebanyak 1.5 darjah, dan nilai output per ekar adalah lebih daripada 500,000 yuan.
Pangkalan bunga Yunnan: Dengan menggunakan cahaya biru untuk mengubah ketebalan batang mawar, peratusan bunga - telah naik dari 65%hingga 82%, dan harga per unit untuk eksport meningkat sebanyak 30%.
Di tengah -tengah rumah hijau padang pasir Mongolia: Apabila ia -20 darjah pada musim sejuk, lampu LED membantu timun tumbuh 2.3 kali lebih banyak daripada rumah hijau biasa dan memanfaatkan air dan baja yang lebih baik sebanyak 40%.
