1. หลักการทางเทคนิค: ไฟโรงงาน LED มีปัญหา "เย็น" และ "ร้อน"
ประโยชน์หลักของไฟ LED สำหรับโรงงานคือให้สีที่แม่นยำมากและใช้พลังงานน้อยกว่า พืชส่วนใหญ่ใช้แสงสีแดง (620–680 นาโนเมตร) และแสงสีน้ำเงิน (430–460 นาโนเมตร) สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง ในทางกลับกัน ไฟ LED จะเน้นพลังงานไปที่บริเวณจุดสูงสุดของการดูดซับของพืชโดยใช้ชิปแสงสีแดง (660 นาโนเมตร) และชิปแสงสีน้ำเงิน (460 นาโนเมตร) LED มีประสิทธิภาพในการแปลงแสงเป็นไฟฟ้ามากกว่าหลอด HPS ซึ่งทำงานได้เพียง 30% เท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงถูกเรียกว่า "แหล่งกำเนิดแสงเย็น" โดยปกติอุณหภูมิพื้นผิวจะต่ำกว่า 50 องศา และเมื่ออยู่ใกล้ใบมีด (20–50 ซม.) ก็จะไม่ไหม้ อัตราการใช้พลังงานแสงสูงถึง 95% แม้ว่าหลอด HPS จะใช้เพียง 35% เท่านั้น
ในทางกลับกัน คำว่า "แหล่งกำเนิดแสงเย็น" อาจทำให้ดูเหมือนว่าการจัดการความร้อนมีความซับซ้อนมากกว่าที่เป็นอยู่ แม้ว่า LED จะให้ความร้อนไม่มากนักโดยตรง แต่ก็ยังปล่อยความร้อนเหลือทิ้งประมาณ 20% เมื่อเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสง ตัวอย่างเช่น ไฟ LED 12 วัตต์มีกำลังขับประมาณ 10 วัตต์ และประมาณ 8 วัตต์จะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน หากการออกแบบการกระจายความร้อนไม่ดีพอ (เช่น ใช้อะลูมิเนียมไม่เพียงพอหรือค่าการนำความร้อนต่ำ) อุณหภูมิพื้นผิวของหลอดไฟอาจสูงกว่า 65 องศา ซึ่งจะทำให้ความร้อนสะสมในบางพื้นที่ และทำให้อายุการใช้งานและความเสถียรของแหล่งกำเนิดแสงสั้นลง นอกจากนี้ คุณสมบัติ "ความเย็น" ของ LED อาจทำให้การสูญเสียความร้อนเรือนกระจกแย่ลงในฤดูหนาว ซึ่งเป็นช่วงที่มีอุณหภูมิต่ำทางตอนเหนือ ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ความร้อนมากขึ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิของพืชที่กำลังเติบโต
2. การใช้งานจริง: แผนสำหรับ LED และ HPS เพื่อทำงานร่วมกันเพื่อให้แสงสว่างเพิ่มเติม
เพื่อตอบสนองต่อปัญหา "ความเย็น" ของ LED อุตสาหกรรมได้มองหาวิธีที่หลอดไฟ LED และ HPS จะทำงานร่วมกันเพื่อให้แสงสว่างเพิ่มเติม ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงทั้งแสงสว่างและอุณหภูมิ ในเรือนกระจกทางตอนเหนือ ความร้อนที่เกิดจากหลอด HPS ถือเป็น "ตัวเสริมสำคัญ" ความร้อนที่ปล่อยออกมาขณะเปิดอาจทำให้อุณหภูมิภายในเรือนกระจกเพิ่มขึ้นในขณะเดียวกันก็ให้แสงสว่างเพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยลดปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการทำความร้อน ไฟ LED ใช้พลังงานโดยรวมน้อยลง ซึ่งช่วยลดต้นทุน ตัวอย่างเช่น ในเรือนกระจกใน Shouguang มณฑลซานตง ที่ปลูกมะเขือเทศ โดยใช้ทั้งไฟ LED และ HPS สำหรับแสงพิเศษ ช่วยลดวงจรการเติบโตลง 5-7 วัน เพิ่มผลผลิตขึ้น 15-20% เพิ่มปริมาณน้ำตาลของผลไม้ขึ้น 1-2 เปอร์เซ็นต์ และทำให้สีสว่างขึ้น เมื่อปลูกสตรอเบอร์รี่ ความร้อนจาก HPS และแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่แน่นอนจาก LED สามารถเพิ่มอัตราการตั้งตัวของผลไม้ได้มากกว่า 20% น้ำหนักผลไม้เฉลี่ย 10% และเวลาที่ใช้สำหรับผลไม้สุก ทำให้ง่ายต่อการหยิบและขาย
ความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ของวิธีการทำงานร่วมกันนี้มีรากฐานมาจากความสอดคล้องที่ถูกต้องกับข้อกำหนดด้านพืชผล ไฟ LED สามารถเปลี่ยนสเปกตรัมได้: ผักใบต้องการแสงสีฟ้า 30% เพื่อสร้างคลอโรฟิลล์ ดอกไม้และผลไม้ต้องการแสงสีแดง 70% เพื่อเร่งการสะสมคาร์โบไฮเดรต และพืชสมุนไพรต้องการแสงอัลตราไวโอเลต 10% เพื่อเพิ่มปริมาณสารทุติยภูมิ การเสริมความร้อนในหลอด HPS มีไว้เพื่อใช้งานในช่วงฤดูหนาวที่มีอากาศหนาวเย็นทางตอนเหนือ ซึ่งไฟ LED เพียงอย่างเดียวอาจไม่อบอุ่นเพียงพอ ตัวอย่างเช่น โรงงานผลิตหลอดไฟแบบครบวงจรในทะเลทรายอูลานบูห์ ประเทศมองโกเลียใน ใช้การผสมผสานระหว่างปั๊มความร้อน LED และแหล่งภาคพื้นดินเพื่อกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 42 กิโลกรัมต่อตารางเมตรในแต่ละปี และประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 40%
3. การควบคุมอุณหภูมิ: วิธีแยกต่างหากในการปรับปรุงไฟโรงงาน LED
แม้ว่าจะไม่ต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับไฟ HPS แต่ไฟ LED สำหรับโรงงานยังคงสามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างสมบูรณ์แบบผ่านการปรับปรุงทางเทคโนโลยี ส่วนหลักของกลยุทธ์คือ:
การปรับปรุงการออกแบบการกระจายความร้อน: อุณหภูมิพื้นผิวของหลอดไฟจะถูกรักษาให้ต่ำกว่า 50 องศา โดยใช้วัสดุที่มีการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม (เช่น พื้นผิวที่เป็นทองแดง) และโครงสร้างครีบกระจายความร้อน ตัวอย่างเช่น ระบบ Philips GrowWise ใช้เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อทำให้ชิป LED มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 50,000 ชั่วโมง และลดผลกระทบจากการแผ่รังสีความร้อนต่อพืชผล
วิธีที่ชาญฉลาดในการควบคุมไฟ: การใช้เซ็นเซอร์และเทคโนโลยี IoT จะเปลี่ยนความเข้มและอัตราส่วนสเปกตรัมของแสงโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับระยะการเจริญเติบโตของพืชผลและอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น "โคมไฟเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ LED สเปกตรัมแบบปรับได้" ที่ผลิตโดยมหาวิทยาลัยเกษตรกรรมนานกิง จะคอยจับตาดูอุณหภูมิภายในเรือนกระจกแบบเรียลไทม์ผ่านแพลตฟอร์มคลาวด์ โดยจะลดปริมาณแสงสีน้ำเงินโดยอัตโนมัติเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 15 องศา (อัตราการดูดซับแสงสีน้ำเงินจะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง) และเพิ่มปริมาณของแสงสีแดงและสีแดงไกล (730 นาโนเมตร) เพื่อช่วยให้พืชแสดงยีนต้านทานความเย็น-
การจัดแสงสว่างโดยใช้ชั้น: ในฟาร์มแนวตั้ง แถบไฟ LED จะถูกติดไว้เหนือชั้นวางปลูกแต่ละชั้น และระยะห่างระหว่างชั้นเพียง 0.8 เมตร การควบคุมอุณหภูมิแบบหลายชั้นทำให้พื้นที่เกิดประโยชน์สูงสุด ตัวอย่างเช่น ชั้นบนของห้องเพาะเลี้ยงกล้วยไม้อัจฉริยะสำหรับฟาแลนนอปซิสที่ฟาร์ม Yuntai ใน Lianyungang ใช้แสงสีแดงความเข้มสูง- (800 μ mol/m ²/s) เพื่อกระตุ้นการออกดอก ในขณะที่ชั้นล่างใช้แสงสีน้ำเงินความเข้มต่ำ- (300 μ mol/m ²/s) ในการปลูกต้นกล้า ระบบปรับอากาศจะรักษาอุณหภูมิของแต่ละชั้นไว้ที่ 25 องศา และ 20 องศา ตามลำดับ ทำให้วงจรการออกดอกสั้นลง 15 วัน
