1. รหัสสเปกตรัมของการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช
คลอโรพลาสต์มีระบบภาพถ่าย I และ II ซึ่งค่อนข้างพิถีพิถันเกี่ยวกับสเปกตรัมที่ใช้เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี คลอโรฟิลล์ a/b ดูดซับแสงได้ดีที่สุดในย่านแสงสีแดงที่ 660 นาโนเมตร และแถบแสงสีน้ำเงินที่ 450 นาโนเมตร ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 90% ของการแปลงพลังงานแสง แคโรทีนอยด์ช่วยดูดซับแสงสีน้ำเงิน-สีม่วงระหว่าง 400 ถึง 500 นาโนเมตร ทำให้เป็นระบบที่สามารถจับแสงทั้งสองประเภทได้
เมื่อปริมาณแสงสีแดงอยู่ที่ 80% การทดลองพบว่ามะเขือเทศอาจสังเคราะห์แสงเร็วขึ้น 50% และผลไม้แต่ละผลจะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น 14% ถึง 30% ด้วยการใช้การควบคุมแสงสีฟ้า ฐานการปลูกกุหลาบยูนนานทำให้ลำต้นหนาขึ้น 20% และกลีบมีสีสม่ำเสมอมากขึ้น 35% แสงสีฟ้าควบคุมการนำไฟฟ้าของรูพรุนได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นสาเหตุเช่นนี้ ที่ความยาวคลื่น 450 นาโนเมตร การเปิดรูขุมขนจะเพิ่มขึ้น 22% และประสิทธิภาพการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก
พืชอาจสะท้อนแสงสีเขียวได้มากถึง 60% (520–610 นาโนเมตร) แต่ก็สามารถทำให้ใบล่างสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น 18% หลังจากที่ผ่านร่มไม้ไปแล้ว การทดลองของมิตซูบิชิ เคมิคอลในญี่ปุ่นเปิดเผยว่าการเพิ่มแสงสีเขียว 5% ให้กับแสงคอมโพสิตสีแดงสีน้ำเงินช่วยเพิ่มการผลิตผักกาดหอม 12% วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาการสูญเสียแสงในการปลูกที่มีความหนาแน่นสูง-
2. การปฏิวัติสเปกตรัมของเทคโนโลยี LED
แหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมมีปัญหาหลักสามประการ ได้แก่ หลอดโซเดียมความดันสูง-เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเพียง 12% ให้เป็นรังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ สเปกตรัมของหลอดฟลูออเรสเซนต์ลดราคาสูงสุดถึง 40% จากสิ่งที่พืชต้องการ และหลอดเมทัลฮาไลด์ปล่อยรังสีอินฟราเรดไกล-มากเกินไป ซึ่งทำให้พืชเติบโตเร็วเกินไป LED ประสบความสำเร็จในการปรับแต่งสเปกตรัมได้อย่างแม่นยำผ่านการปรับปรุงวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
เทคโนโลยีชิปออปติคัลแบบโมโนโครม: สามารถให้สเปกตรัมบริสุทธิ์โดยมีข้อผิดพลาดของความยาวคลื่นสูงสุดที่ ± 2 นาโนเมตร โดยใช้ระบบวัสดุ InGaN/GaN เซมิคอนดักเตอร์ซีรีส์ OSLON Square ของ Osram มีประสิทธิภาพแสง 3.2 μ mol/J ในแถบแสงสีแดง 660 นาโนเมตร ซึ่งสูงกว่าแหล่งกำเนิดแสงปกติถึง 300%
การควบคุมสเปกตรัมแบบไดนามิก: ระบบ Philips GrowWise ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อเปลี่ยนอัตราส่วนสเปกตรัมตามการเจริญเติบโตของพืช เพื่อหยุดการขยายตัวของไฮโปโคทิล ปริมาณแสงสีน้ำเงินจึงเพิ่มขึ้นเป็น 30% ในระหว่างระยะต้นกล้า เพื่อช่วยให้ดอกตูมเติบโต ปริมาณแสงสีแดงจึงเพิ่มขึ้นเป็น 85% ในช่วงออกดอก เพื่อให้ผลไม้มีขนาดใหญ่ขึ้น จึงมีการใช้แสงสีแดงไกล (730 นาโนเมตร) ในช่วงที่ติดผล
การใช้พื้นผิวเซรามิกและเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานของ LED ให้ต่ำกว่า 45 องศาถือเป็นก้าวสำคัญในการจัดการระบายความร้อน โดยให้ความร้อนน้อยกว่าแหล่งกำเนิดแสงทั่วไปถึง 60% จึงวางไฟให้ห่างจากร่มเงาของต้นไม้เพียง 15 ซม. และใช้พื้นที่ได้ดีขึ้น 4 เท่า
3. "ยุคควบคุมแสง" ของการทำฟาร์ม
เรือนกระจกอัจฉริยะในเมืองโซ่วกวง มณฑลซานตง ใช้ไฟ LED เพื่อช่วยปลูกมะเขือเทศ เทคโนโลยีนี้ผลิตมะเขือเทศได้ 60 กก./ตร.ม. ต่อปี ซึ่งมากกว่าวิธีการแบบเดิมถึงสามเท่า การปลูก "ชั้นวางสามมิติ-" เกิดขึ้นได้โดยใช้อัตราส่วนแสงสีแดงและสีน้ำเงินในอัตราส่วน 6:1 ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเอาต์พุตต่อหน่วยพื้นที่ได้ 500% เรือนกระจกในทะเลทรายในมองโกเลียในให้แสงสว่างแก่แตงกวา 4 ถึง 6 ชั่วโมงในแต่ละวันในวันที่มืดครึ้มและมีหิมะตก (ด้วยความเข้ม 200 μmol/m ² · s) ทำให้แตงกวาเติบโตมากกว่าปกติถึง 25% ซึ่งช่วยแก้ปัญหาผลผลิตต่ำในสภาพอากาศเลวร้าย
เทคโนโลยี LED กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตสิ่งต่างๆ ในขอบเขตของโรงงานอุตสาหกรรม Mirai Company ในญี่ปุ่นใช้ไฟ LED แบบเต็มสเปกตรัม (รวมถึงแสง UV-A 380nm และแสงสีแดงไกล 730nm) เพื่อเพิ่มปริมาณวิตามินซีในผักกาดหอม 18% และระดับแอนโทไซยานิน 25% ด้วยการควบคุมช่วงแสง (แสงสีแดง 16 ชั่วโมงและความมืด 8 ชั่วโมง) เวลาที่สตรอเบอร์รี่ใช้ในการสุกจึงลดลงเหลือเพียงหนึ่ง-ของระยะเวลาในการปลูกแบบมาตรฐาน ซึ่งหมายความว่าสตรอเบอร์รี่มีจำหน่ายตลอดทั้งปี
