一 การควบคุมคุณภาพแสง: การค้นหาว่าพืช "พูดคุย" กันอย่างไรผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง
พืชดูดซับแสงอย่างเฉพาะเจาะจง และระบบเม็ดสีสังเคราะห์แสงทำงานเหมือนกับสเปกโตรมิเตอร์ที่แม่นยำมาก คลอโรฟิลล์ a/b ดูดซับแสงที่ 660 นาโนเมตรสีแดงและ 450 นาโนเมตรสีน้ำเงิน ในขณะที่แคโรทีนอยด์ช่วยในการดูดซับที่ 480 นาโนเมตรสีน้ำเงิน เทคโนโลยี LED สามารถตอบสนองความต้องการของพืชได้อย่างแม่นยำเนื่องจากมีการเลือกสรรสเปกตรัมตามธรรมชาติ
1. ผลกระทบทางชีวภาพของแสงประเภทต่างๆ
การวิจัยเชิงประจักษ์ของมิตซูบิชิ เคมิคอลในญี่ปุ่นแสดงให้เห็นว่าการใช้แหล่งกำเนิดแสง LED ที่ประกอบด้วยแสงสีแดง 660 นาโนเมตรและแสงสีน้ำเงิน 450 นาโนเมตรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของผักกาดหอมได้ 37% เมื่อเทียบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป ขณะเดียวกันก็เพิ่มปริมาณวิตามินซีได้ 22% การวิจัยของ NASA ที่ปลูกพืชในอวกาศแสดงให้เห็นว่าแสงสีแดงและสีน้ำเงินผสมกันอาจเพิ่มความหนาแน่นของปากใบของดอกดาวเรืองได้ถึง 40% ซึ่งทำให้การคายน้ำมีประสิทธิภาพมากขึ้น เทคนิคในการควบคุมคุณภาพของแสงนี้ทำให้เกิดแนวคิดเรื่อง "สูตรแสง" ซึ่งช่วยให้คุณเปลี่ยนการรวมสเปกตรัมตามประเภทของพืชผลและระยะการเจริญเติบโตได้ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างระยะการเจริญเติบโตทางโภชนาการของมะเขือเทศ สเปกตรัมที่มีแสงสีน้ำเงิน 60% จะถูกใช้เพื่อช่วยให้ลำต้นและใบเติบโต ในช่วงการเจริญเติบโตของการสืบพันธุ์ จะใช้สเปกตรัมที่มีแสงสีแดง 70% เพื่อช่วยให้พืชออกดอกและออกผล ซึ่งให้ผลผลิตมากกว่า 40 กิโลกรัมต่อต้นในแต่ละปี
2. เทคนิคการควบคุมคุณภาพแสงไดนามิก
Internet of Things ควบคุมระบบไฟส่องสว่างแบบไดนามิกในฟาร์มแนวตั้งในเซินเจิ้น ซึ่งเปลี่ยนความสว่างของไฟตาม-ข้อมูลสภาพอากาศแบบเรียลไทม์ ในสภาพอากาศเปียกชื้น ค่า PPFD (ความหนาแน่นของฟลักซ์โฟตอนที่สังเคราะห์ด้วยแสง) ควรเพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าพืชผลมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง Chinese Academy of Agricultural Sciences เกิดเทคนิค "การแคระด้วยแสง" ที่ใช้แสงสีน้ำเงินแบบพัลซ์เพื่อลดความสูงของต้นสตรอเบอร์รี่ลง 35% และเพิ่มผลผลิตขึ้น 25% นี่เป็นวิธีปลูกต้นไม้ในอาคารที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
2 การปฏิวัติประสิทธิภาพพลังงาน: จากของเสียความร้อนจากแสงอาทิตย์ไปจนถึงการจัดหาที่แน่นอน
หลอดโซเดียมความดันสูง-เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเพียง 12% ไปเป็นรังสีที่สังเคราะห์แสงได้ ในขณะที่หลอดเมทัลฮาไลด์สร้างรังสีอินฟราเรดไกล-จำนวนมาก ซึ่งเผาพืช การพัฒนาเทคโนโลยี LED ได้สร้างความแตกต่างอย่างมากว่าเราสามารถใช้พลังงานแสงได้ดีเพียงใด
1. ก้าวสำคัญในการทำงานของการแปลงโฟโตอิเล็กทริค
LED ซีรีส์ GreenPower จาก Philips Lighting ให้ประสิทธิภาพโฟตอนฟลักซ์ 2.8 μ mol/J ซึ่งสูงกว่าหลอดโซเดียมความดันสูง-ถึง 233% สถาบันเซมิคอนดักเตอร์แห่ง Chinese Academy of Sciences ได้สร้างชิป LED สีแดงเข้มที่มีประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกมากกว่า 85% ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนพลังงานสำหรับอุตสาหกรรมโรงงานลงเหลือ 0.15 หยวนต่อกิโลกรัมของผลิตภัณฑ์ การปฏิวัติประสิทธิภาพพลังงานโดยตรงช่วยให้การผลิตของโรงงานมีความคุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ฟาร์มแนวตั้งในเซินเจิ้นที่ใช้ระบบ LED ลดแสงอัจฉริยะ สามารถผลิตพืชผลต่อตารางเมตรได้มากกว่าการปลูกในทุ่งโล่งถึง 20 เท่า นอกจากนี้ยังใช้น้ำและไฟฟ้าเพียง{11}}หนึ่งในห้าเท่านั้น
2. ระบบควบคุมอัจฉริยะสำหรับสภาพแวดล้อมแสงสว่าง
โรงงานในโรงงาน LED สมัยใหม่ใช้เครือข่ายเซ็นเซอร์เพื่อจับตาดูสิ่งต่างๆ เช่น ความเข้มของแสง การกระจายสเปกตรัม และปริมาณ CO₂ ในแบบเรียลไทม์ จากนั้นพวกเขาใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อเปลี่ยนกลยุทธ์การจัดแสงได้ทันที เช่น หากอุณหภูมิใบสูงเกินไป ระบบจะลดปริมาณแสงสีแดงลงโดยอัตโนมัติและเพิ่มปริมาณแสงสีแดงไกล นี่จะเป็นการเปิดปากใบและทำให้พืชเย็นลงโดยการเพิ่มการคายน้ำ เทคโนโลยีการควบคุมแบบวงปิด-นี้ช่วยให้สภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตของพืชคงที่ 99.7% ของเวลา ซึ่งดีกว่าเรือนกระจกทั่วไปถึงสามเท่า
