一, regulering av lyskvalitet: finne ut hvordan planter "snakker" med hverandre gjennom fotosyntese
Planter absorberer lys veldig selektivt, og deres fotosyntetiske pigmentsystem fungerer som et veldig presist spektrometer. Klorofyll a/b absorberer lys ved 660 nm rødt og 450 nm blått, mens karotenoider hjelper med absorpsjon ved 480 nm blått. LED-teknologi kan nøyaktig møte behovene til planter på grunn av dens naturlige spektrale selektivitet.
1. De biologiske effektene av ulike typer lys
Mitsubishi Chemicals empiriske forskning i Japan viser at bruk av en LED-lyskilde som består av 660 nm rødt lys og 450 nm blått lys kan øke den fotosyntetiske effektiviteten til salat med 37 % i forhold til konvensjonelle lysrør, samtidig som det øker vitamin C-innholdet med 22 %. NASAs forskning på å dyrke planter i verdensrommet viste at en viss blanding av rødt og blått lys kan øke den stomatale tettheten til ringblomst med 40 %, noe som gjør transpirasjonen mye mer effektiv. Denne teknikken for å kontrollere lyskvaliteten har ført til ideen om en "lysformel", som lar deg endre spektrumkombinasjonene basert på typen avling og vekststadiet. For eksempel, under næringsvekststadiet til tomater, brukes et spektrum med 60 % blått lys for å hjelpe stilkene og bladene til å vokse. Under det reproduktive vekststadiet brukes et spektrum med 70 % rødt lys for å hjelpe plantene med å blomstre og bære frukt, noe som resulterer i et utbytte på mer enn 40 kilo per plante hvert år.
2. En teknikk for å kontrollere kvaliteten på dynamisk lys
Internet of Things styrer et dynamisk lyssystem i en vertikal gård i Shenzhen som endrer lysstyrken på lysene basert på sanntids-værdata. I vått vær bør PPFD-verdien (photosynthetic photon flux density) automatisk gå opp for å sikre at avlingene utvikler seg jevnt. Det kinesiske akademiet for landbruksvitenskap kom opp med "lyskontrollert dverging"-teknikk som bruker pulserende blått lys for å senke høyden på jordbærplanter med 35 % og øke fruktproduksjonen med 25 %. Dette er en grønn måte å dyrke planter på i en bygning.
2, Energieffektivitetsrevolusjon: Fra solvarmeavfall til eksakt forsyning
Høytrykksnatriumlamper omdanner bare 12 % av den elektriske energien til fotosyntetisk aktiv stråling, mens metallhalogenlamper lager mye-infrarød stråling, som brenner planter. Utviklingen av LED-teknologi har gjort en stor forskjell i hvor godt vi kan bruke lysenergi.
1. Et stort skritt fremover i hvor godt fotoelektrisk konvertering fungerer
GreenPower-seriens LED fra Philips Lighting tilbyr en fotonflukseffektivitet på 2,8 μ mol/J, som er 233 % høyere enn høytrykksnatriumlamper. Institute of Semiconductors ved det kinesiske vitenskapsakademiet laget en dyp rød LED-brikke som har en ekstern kvanteeffektivitet på mer enn 85 %. Dette senker energikostnadene for planteindustrien til 0,15 yuan per kilo produkt. Denne energieffektivitetsrevolusjonen hjelper direkte anleggsproduksjonen til å bli mer økonomisk levedyktig. For eksempel produserte en vertikal gård i Shenzhen som brukte et intelligent dimming LED-system 20 ganger flere avlinger per kvadratmeter enn å dyrke dem på åpent jorde. Den brukte også bare en-femtedel av vannet og strømmen.
2. Smart styringssystem for lysmiljøet
Moderne LED-fabrikker bruker sensornettverk for å holde øye med ting som lysintensitet, spektralfordeling og CO₂-innhold i sanntid. De bruker deretter maskinlæringsalgoritmer for å endre belysningsstrategien sin i farten. For eksempel, hvis bladtemperaturen er for høy, vil systemet automatisk senke mengden rødt lys og øke mengden av langt rødt lys. Dette vil åpne stomata og avkjøle planten ved å øke transpirasjonen. Denne lukkede-sløyfekontrollteknologien holder plantevekstmiljøet stabilt 99,7 % av tiden, noe som er tre ganger bedre enn typiske drivhus.
