一, Основе фотобиологије: Како биљке апсорбују и реагују на светлост
Хлоропласти у биљкама укључују фотосинтетске пигменте који им омогућавају да апсорбују одређене таласне дужине светлости. Главне траке које покрећу фотосинтезу су црвена светлост (600–700 нм) и плава светлост (400–500 нм). Црвено светло контролише морфогенезу светлости коришћењем фотосензитивних пигмената како би стабљике израсле дуже и стварале угљене хидрате; плава светлост спречава да стабљике расту, чини да се хлорофил и протеини акумулирају кроз криптохром и продужава стабљике. Када је однос црвене и плаве светлости 4:1, експерименти су показали да се акумулација суве материје зелене салате повећава за 30% у поређењу са монохроматским светлом, а садржај хлорофила расте за 22%.
Однос далеког црвеног светла (700–800 нм) и црвеног светла (Р/ФР) је такође веома важан за раст биљака. Биљке ће продужити чворове стабљике и проширити површину листова кроз „одговор избегавања сенке“ како би се такмичили за светлосне ресурсе када однос Р/ФР опадне. Ова техника је веома важна за усеве који су засађени близу један другом, као што је парадајз који се узгаја вертикално, где промена односа Р/ФР може смањити висину биљке за 18% и повећати принос плода за 15%.
2, Предности ЛЕД технологије: тачна контрола и револуција у енергетској ефикасности
1. Спектрално подешавање: велики корак напред од монохроматског светла до целог спектра
Конвенционални извори светлости, као што су натријумове лампе високог{0}}натријумског притиска (ХПС), фокусирају своје спектре на жуто-зелено светло (550–600 нм). Биљке, с друге стране, апсорбују само мање од 5% зелене светлости. ЛЕД технологија може веома прецизно да промени спектар светлости контролисањем црвених, плавих и белих светлосних чипова одвојено. ФлораФлек серија ЛЕД лампа за раст, на пример, користи 660нм дубоко црвено светло, 450нм плаво светло и 5000К бело светло. Има фотосинтетичку густину флукса фотона (ППФД) од 1200 μмол/м²/с, што је 40% енергетски{14}}ефикасније од ХПС лампе.
2. Карактеристике извора хладног светла: Прелазак географских граница
ЛЕД диоде су светле више од 200лм/В и производе само 1/5 топлоте од ХПС лампе. Због ове карактеристике, ЛЕД светлосна табла се може поставити близу крошње биљке (10–30 цм удаљености), што чини интензитет светлости по јединици површине 3–5 пута јачим. Више-слојни ЛЕД тродимензионални систем{10}}се користи на вертикалној фарми у Шенжену. Ова технологија користи земљиште 8 пута ефикасније од типичних фарми и користи 92% мање воде.
3. Контрола динамичног светлосног окружења које имитира природне ритмове
ЛЕД може динамички променити осветљеност, боју и трајање светлости уз помоћ паметног система контроле. На пример, током фазе садње салате, 16-часовни циклус плаве светлости и 8-часовни циклус црвене светлости могу повећати стопу клијања семена са 78% на 92%. Такође, током периода индукције цветања, повећање количине далеког црвеног светла са 5% на 15% може довести до тога да кризантеме процветају 7 дана раније.
3, Случајеви употребе у индустрији: од лабораторије до комерцијалне производње
1. Фабрика биљака: стандард за прављење ствари у фабрикама
Корпорација Мираи води највећу светску фабрику у Јапану, која покрива површину од 23000 квадратних метара и запошљава само ЛЕД светла. Годишње производи 30000 кг поврћа. Систем може аутоматски да промени спектралну формулу тако што ће пратити факторе околине у реалном времену. На пример, црвена и плава светлост су главне боје током периода нутритивног раста (однос 3:1), а далеко црвено светло се додаје током периода репродуктивног раста (Р/ФР=0.8). Ово резултира садржајем ВЦ који је 1,8 пута већи од садржаја салате на отвореном у зеленој салати.
2. Вертикална пољопривреда: промена начина на који градови користе простор
Ски Греенс у Сингапуру дизајнирао је тродимензионални сталак за раст у облику слова А-- са ЛЕД светлосним тракама на сваком слоју које се могу подесити под различитим угловима. За узгој лиснатог поврћа користи се приступ „јутарње црвено светло + поподневно плаво светло“-. Ово повећава принос по јединици површине за четири пута у поређењу са типичном равном земљорадњом. Ова технологија је гурнута на места где је тешко доћи до воде, као што је Дубаи, где се користи само 2,5 литара воде по килограму поврћа.
3. Кућно баштованство: персонализована садња постаје популарнија
ЛЕД кутије за садњу са подесивим спектром су сада доступне за балконске биљке. На пример, серија АероГарден има црвена, плава и бела ЛЕД светла која се могу регулисати помоћу апликације за смањење циклуса раста биљака ваниле за 30% у смислу колико дуго и колико су светла светла. Додавање ЛЕД светла на места са ограниченим светлом, као што су балкони који гледају на север, може учинити да стабљике зеленог бршљана расту 44% дуже, а листови 15% шири.
4, Проблеми и трендови у индустрији
1. Техничка препрека: оптимизација спектра и смањење трошкова
Цена куповине ЛЕД светла за раст је и даље 2 до 3 пута већа од ХПС лампе. Иако дуг животни век (преко 50.000 сати) може да уштеди-дугорочне оперативне трошкове, технологија спектралног прилагођавања и даље мора да напредује. База података „лаке формуле“ за различите усеве још увек није завршена и потребно јој је још много тестова на терену да би се добило довољно података.
2. Нема стандарда: рупе у регулацији тржишта
Глобално тржиште ЛЕД расвете за биљке нема никакве доследне стандарде, а неки производи имају потешкоћа као што су лажно означавање спектра и превара енергетске ефикасности. „Техничку спецификацију за ЛЕД лампе за раст биљака“ је написало кинеско Министарство пољопривреде и руралних питања. Он ће специфицирати потребне стандарде за важне факторе укључујући ППФД и однос Р/ФР.
3. Путања иновације је ка интелигенцији и мултифункционалној интеграцији.
У будућности ће ЛЕД светла за раст моћи да контролишу "светлосну температуру и влажност ваздуха" одједном. Пхилипсов систем ГровВисе у Холандији, на пример, користи ЛЕД светлосне табле са сензорима како би пратио колико брзо биљке пропуштају и аутоматски мењају интензитет светлости. Ово омогућава боље коришћење водних ресурса за 60%.
