ประการแรกปัญหาของแสงทั่วไปคือใช้พลังงานมาก ไม่ให้แสงที่ดี และสร้างความร้อนมาก
หลอดโซเดียมความดันสูง (HPS) และหลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นประเภทหลักของแสงที่ใช้ในโรงเรือน อย่างไรก็ตาม แหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้มีปัญหาหลักสามประการ:
ประหยัดพลังงานไม่มากนัก: ไฟ HPS แปลงพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปเป็นแสงที่มองเห็นได้เพียงประมาณ 30% เท่านั้น พลังงานที่เหลือก็กลายเป็นความร้อน ตัวอย่างเช่น ในเมืองโชกวง เรือนกระจกแบบดั้งเดิมต้องใช้ไฟฟ้าเพิ่มอีก 30% เพื่อระบายความร้อนในช่วงฤดูหนาวในขณะที่เปิดไฟ ซึ่งจะทำให้ต้นทุนรวมของการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น 45%
ไม่สามารถควบคุมสเปกตรัมได้: หลอดฟลูออเรสเซนต์มีสเปกตรัมคงที่ซึ่งใช้ไม่ได้กับการเจริญเติบโตของพืชทุกระยะ ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องใช้แสงสีฟ้าเพื่อช่วยให้ต้นกล้ามะเขือเทศงอกราก และจำเป็นต้องใช้แสงสีแดงเพื่อช่วยให้ดอกตูมเติบโตในช่วงออกดอก การปรับแบบไดนามิกไม่สามารถทำได้ด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบเดิมๆ
การรบกวนการแผ่รังสีความร้อน: หลอด HPS อาจร้อนกว่า 200 องศาเซลเซียสบนพื้นผิว ซึ่งอาจทำให้อุณหภูมิในเรือนกระจกเพิ่มขึ้น 5 ถึง 8 องศาเซลเซียส ทำให้เกษตรกรจำเป็นต้องเปิดอุปกรณ์ระบายอากาศบ่อยขึ้น ซึ่งจะทำให้สิ้นเปลืองพลังงานมากยิ่งขึ้น
2 ไฟ LED สำหรับโรงงานเป็นก้าวสำคัญในด้านเทคโนโลยีเนื่องจากช่วยให้คุณควบคุมแสงได้อย่างแม่นยำและประหยัดพลังงาน
ขณะนี้เทคโนโลยี LED เติบโตพอที่จะเป็น-ตัวเปลี่ยนเกมสำหรับการทำฟาร์มเรือนกระจก ประโยชน์หลักแสดงอยู่ในด้านต่อไปนี้:
1. การปรับแต่งสเปกตรัม: จาก "ขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน" ไปจนถึง "ตามความต้องการ-การจัดหา" การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแสงสีแดง (630–660 นาโนเมตร) และแสงสีน้ำเงิน (450–470 นาโนเมตร) อย่างไรก็ตาม พืชผลและระยะการเจริญเติบโตต่างๆ มีความต้องการสเปกตรัมที่แปรผันมาก ตัวอย่างเช่น:
สำหรับผักใบเขียว เช่น ผักกาดหอม ชีวมวลจะสูงสุดเมื่ออัตราส่วนสีแดงต่อสีน้ำเงินคือ 7:3 แสงสีน้ำเงินมากเกินไปอาจทำให้พวกมันเติบโตเร็วเกินไป
ผลไม้จำพวก Solanaceous เช่น มะเขือเทศ ต้องการแสงสีแดงมากกว่า 60% ในช่วงฤดูติดผลเพื่อช่วยให้ผลไม้มีขนาดใหญ่ขึ้น การเพิ่มแสงสีแดงไกล (730 นาโนเมตร) ยังช่วยทำลายข้อจำกัดช่วงแสงและทำให้เกิด-การผลิตนอกฤดู. - พืชสมุนไพร เช่น เพริลลาสามารถสร้างแอนโทไซยานินได้มากขึ้นเมื่อสัมผัสกับแสง UV LED (385 นาโนเมตร) ซึ่งจะเพิ่มปริมาณของสารประกอบออกฤทธิ์ถึง 35%
"โคมไฟเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ LED สเปกตรัมแบบปรับได้" ที่ผลิตโดย Nanjing Agricultural University เปลี่ยนอัตราส่วนสีแดง-สีน้ำเงินแบบเรียลไทม์โดยใช้แพลตฟอร์มระบบคลาวด์ วิธีนี้จะเพิ่มอัตราคุณภาพของต้นกล้าเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อฟาแลนนอปซิสจาก 68% เป็น 92% และลดวงจรการเพาะต้นกล้าลง 40%
2. ประหยัดพลังงานและทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น: เปลี่ยนจาก "การบริโภคสูงและประสิทธิภาพต่ำ" เป็น "สีเขียวและคาร์บอนต่ำ-"
LED สามารถแปลงแสงที่ได้รับ 40-50% เป็นไฟฟ้า ซึ่งน้อยกว่าไฟ HPS มากกว่า 50% ฟาร์มแนวตั้ง Sky Greens ในสิงคโปร์ใช้ระบบการปลูก LED หลาย-ชั้น ผลิตอาหารต่อหน่วยพื้นที่ได้มากกว่าฟาร์มทั่วไปถึง 100 เท่า แต่ใช้พลังงานเพียงหนึ่งในสามเท่านั้น คุณสมบัติความร้อนต่ำของ LED มีความสำคัญมากยิ่งขึ้น เนื่องจากจะจำกัดอุณหภูมิในเรือนกระจกไม่ให้เปลี่ยนแปลงมากกว่า 2 องศาเซลเซียส ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องปรับอากาศบ่อยนัก ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้มากขึ้น
เรื่องราวของ Songjia Daozhuang ในเมือง Daotian เมือง Shouguang นั้นโน้มน้าวใจมากกว่า เกษตรกรผู้ปลูกผักเปลี่ยนจากหลอด HPS แบบเก่ามาใช้ระบบไฟ LED ซึ่งลดความต้องการไฟฟ้าต่อปีของเรือนกระจกเดี่ยวจาก 12,000 kWh เหลือ 6,000 kWh รายได้ต่อปีของเรือนกระจกหลังเดียวเพิ่มขึ้น 25% เนื่องจากมีการใช้ยาฆ่าแมลงน้อยลง (สเปกตรัม LED สามารถหยุดการทำงานของแบคทีเรียบางชนิดได้)
3. การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่: จาก "การปลูกแบบราบ" ไปจนถึง "โรงงานสามมิติ-"
ไฟ LED เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำฟาร์มแนวตั้งเนื่องจากมีความบาง (หนาเพียง 3-5 ซม.) และไม่ปล่อยความร้อนมากนัก ที่ฟาร์มหยุนไถในเหลียนหยุนกัง ห้องเพาะเลี้ยงกล้วยไม้อัจฉริยะสำหรับฟาแลนนอปซิสมีแถบไฟ LED อยู่เหนือชั้นเพาะปลูกแต่ละชั้น ช่องว่างระหว่างชั้นต่างๆ ลดลงจาก 1.5 เมตร เหลือ 0.8 เมตร ส่งผลให้การใช้พื้นที่เพิ่มขึ้น 47% อุปกรณ์สามารถเปลี่ยนความเข้มของแสง (0–2000 μmol/m²/s) และอัตราส่วนสเปกตรัมได้โดยอัตโนมัติเมื่อใช้กับเซ็นเซอร์ IoT ซึ่งจะทำให้วงจรการออกดอกของฟาแลนนอปซิสสั้นลง 15 วัน และทำให้สีของกลีบดอกสม่ำเสมอมากขึ้น 30%
3 ตรรกะที่ลึกซึ้งของการอัพเกรดอุตสาหกรรม: ปฏิสัมพันธ์ของนโยบาย ตลาด และเทคโนโลยี
การใช้ไฟโรงงาน LED อย่างแพร่หลายไม่เพียงเกิดจากการปรับปรุงเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกฎระเบียบของรัฐบาล ความต้องการของตลาด และสุขภาพของอุตสาหกรรมโดยรวมด้วย
1. นโยบายการจ่ายเงินปันผล: จาก "เงินอุดหนุนที่ขับเคลื่อน" สู่ "มาตรฐานที่นำ"
กระทรวงเกษตรและกิจการชนบทของ "แผนห้าปีที่ 14 เพื่อการพัฒนาการเกษตรสีเขียวแห่งชาติ" ของจีนกล่าวว่าภายในปี 2568 ฟาร์ม 60% จำเป็นต้องใช้ไฟ LED รัฐบาลท้องถิ่นใช้กลยุทธ์ "การให้รางวัลแทนเงินอุดหนุน" เพื่อสนับสนุนการใช้เทคโนโลยี ตัวอย่างเช่น มณฑลซานตงให้เงินอุดหนุนแก่โรงเรือนที่ใช้ไฟ LED 2,000 หยวนต่อหมู่ และจัดตั้งระบบมาตรฐานสำหรับเทคโนโลยีควบคุมสเปกตรัม
2. ความต้องการของตลาด: จาก "การผลิตต้องมาก่อน" สู่ "คุณภาพคือสิ่งสำคัญ"
ความต้องการของตลาดสำหรับ-ผักคุณภาพสูง พืชสมุนไพร และดอกไม้ที่สวยงามกำลังขยายตัวโดยเฉลี่ย 12% ต่อปี เนื่องจากผู้คนเริ่มซื้อของที่มีราคาแพงกว่า เทคโนโลยีการควบคุมสเปกตรัมของ LED อาจจัดการสัณฐานวิทยาของพืชได้อย่างแม่นยำ (เช่น การทำให้ผักใบหนาขึ้น) องค์ประกอบทางโภชนาการ (เช่น การเพิ่มปริมาณวิตามินซีในมะเขือเทศ 20%) และสารประกอบด้านรสชาติ (เช่น การปรับอัตราส่วนน้ำตาล-กรดในสตรอเบอร์รี่ให้เหมาะสม) เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ
3. นิเวศวิทยาอุตสาหกรรม: จาก "การพัฒนาจุดเดียว" สู่ "การรวมระบบ"
ไฟ LED สำหรับโรงงานทำงานได้ดีกับ Internet of Things, Big Data และปัญญาประดิษฐ์ ตัวอย่างเช่น ระบบควบคุม GrowWise ของ Philips ในเนเธอร์แลนด์สามารถสร้างแผนระบบแสงสว่างโดยอัตโนมัติตามแบบจำลองการเจริญเติบโตของพืชผล และอนุญาตให้มีการตรวจสอบระยะไกลผ่านเครือข่าย 5G "แพลตฟอร์มสภาพแวดล้อมแสงอัจฉริยะ" ของ KeRui Microchip จากจีน รวมข้อมูล เช่น สเปกตรัม อุณหภูมิ ความชื้น และระดับ CO₂ เพื่อสร้างระบบควบคุม-วงปิดที่เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเรือนกระจกได้ถึง 18%
