一、技術原理とスペクトル特性: 厳密な制御と広いカバー範囲
1. LEDプラントライト：スペクトルを変える技術「ライトフォーミュラ」
LED植物照明は半導体発光を利用して動作し、異なる波長のLEDチップを組み合わせることで正確なスペクトル制御を実現します。その主な利点は次のとおりです。
波長調整機能: 400 ～ 700nm の完全なスペクトル範囲全体にわたって特定の帯域を提供できます。たとえば、630 ～ 660 nm の赤色光は光合成を促進し、450 ～ 460 nm の青色光は形態形成を制御し、さらに 730 nm の遠赤色光は開花期を制御します。
純度の高い光の品質: 最大半値幅 (FWHM) を持つ単色光-{1}}<20nm) to prevent wasting spectra that don't work. For instance, Nanjing Agricultural University produced an LED tissue culture lamp that improved the seedling strength index by 37% by changing the ratio of 660nm red light to 450nm blue light.
光周期のシミュレーション: 光の長さと明るさをプログラム可能に制御し、自然な概日リズムを完全に模倣します。連雲港市の雲台農場には、LED システムを使用して 12 時間の明暗を非常に正確に制御する胡蝶蘭のインテリジェント培養室があります。これにより開花が15日早くなります。
2. 高圧ナトリウムランプ: 標準的な高輝度ガス放電光源-
高圧ナトリウムランプは、アーク励起によって水銀蒸気とナトリウム蒸気を放出します。{0}それらのスペクトル特性は次のことを示しています。
広いスペクトル分布は、589nm の黄色光に主ピークがあり、赤オレンジ光 (600 ～ 700nm) と少量の青色光 (400 ～ 500nm) をカバーします。ただし、ブルーライトは全体の 15% 未満であり、植物に必要な 450nm のブルーライト帯域はありません。
スペクトルの固定性: 工場出荷時のスペクトルパラメータは変更できないため、成長のさまざまな段階で植物のニーズに合わせることが困難になります。たとえば、イチゴの苗の段階では、過度の成長を止めるためにブルーライトを増やす必要があります。高圧ナトリウムランプではこれができません。-
熱放射の影響: 発光管は動作中に最大 1200 度に達する可能性があり、大量の赤外線を放射し、植物の樹冠の温度を 3 ～ 5 度上昇させます。冷却するには、より多くの換気装置を設置する必要があります。
2、エネルギー効率を高めるためのパフォーマンスと運用コスト: 過去に大量のエネルギーを使用していた場合と比較して、エネルギーを節約し効率的にする
1. LED プラント照明: 冷光源のエネルギー効率革命
電気の変換効率: 光合成光子効率 (PPE) は最大 2.8 μ mol/J に達します。これは、高圧ナトリウム ランプの 1.5 μ mol/J より 87% 高い値です。- 1000W システムの場合、LED の実際の光合成活性放射 (PPF) は 2800 μmol/秒ですが、高圧ナトリウム ランプの PPF はわずか 1500 μmol/秒です。
熱損失の制御: 電気エネルギーの 80% 以上が光エネルギーに変換され、動作温度は高圧ナトリウムランプよりも 40 度低くなります。-高さ 1.5- メートル-の三次元栽培では、Guangdong Weizhaoye Optoelectronics のモジュール式 LED ライト アレイを使用すると、それ以上の冷却装置を必要とせずに樹冠の温度を 28 度未満に保つことができます。
寿命コスト: 50,000 時間以上持続します。これは高圧ナトリウム灯 (20,000 時間) の 2.5 倍です。- LED システムの 5- 年間のメンテナンスコストは、10 エーカーの植物工場で計算すると、高圧ナトリウムランプよりも 62% 低くなります。
2. 高圧ナトリウムランプ:-昔ながらの光源のエネルギー効率の限界
全体的に大量のエネルギーが使用されます。バラスト損失は入力電力の約 15% を使用し、システムの実際のエネルギー効率はわずか 1.2 μ mol/J です。 LED は、高圧ナトリウムランプが同じ PPFD (光合成光子束密度) を得るために使用する電力の 40% しか必要としません。-
熱負荷圧力: 赤外線により植物の層間に大きな温度差が生じるため、ウォーター カーテン冷却システムを設置する必要があります。北京農業科学院はいくつかのテストを行った結果、夏季に高圧ナトリウムランプ温室で使用されるエネルギーの約 65% が冷房に利用されていることが判明しました。-
演色評価数が低い：Ra 値が 20 ～ 30 しかなく、人間の観察には十分ではありません。別のフルスペクトル照明システムをセットアップすると、さらに費用がかかります。
3、精密農業が使用される状況と植栽の影響: 精密農業と従来の植栽
1. LED植物ライト：植物を層状に成長させ、光の質を制御する方法
立体的に植えることの利点: 低熱特性により、0.8 メートルの間隔で植物を層状に栽培することができます。深センの垂直農場では、12 層の LED 栽培フレームが使用されています。これにより、標準的な温室よりも土地の生産性が 10 倍向上し、1 平方メートルあたりの収量が 3 倍高くなります。
品質を管理する能力: スペクトルの組み合わせによって二次代謝物の蓄積に影響を与えます。南京農業大学が行った実験によると、赤-の比率が4:1のLEDライトでトマトを処理すると、果物中の可溶性糖の量が18%増加し、ビタミンCの量が22%増加しました。
LED を使用すると、極地研究ステーションや航空生態系生命維持システムなど、狭い空間に偽の光エコシステムを構築できます。中国、南極大陸の中山基地にある温室では、LED ライトを使用してレタスを一年中栽培しています。単位面積当たり0.8kg/m²/月のレタスを生産します。
2. 高圧ナトリウムランプ: 広大なエリアの追加照明の一般的な代替品
広範囲に植えることの利点: 1 つの球根で最大 30 平方メートルの面積をカバーできるため、1 層だけの温室に適しています。山東省寿光市にある 10 エーカーのトマト温室では、400W 高圧ナトリウム ランプ アレイが使用されています。これにより、LEDシステムと比較して立ち上げコストが40％削減されます。
強い光線は厚い樹冠を通過し、成虫の段階で下葉の光合成を助けることができます。オランダのヴァーヘニンゲン大学の研究では、高圧ナトリウムランプに光を加えると、LED 処理と比較してトマト植物の総乾物蓄積量が 12% 増加することがわかりました。{1}
技術の成熟度: 世界中で 2 億以上の導入があり、標準化されたサポート システムが構築されています。 Philips GreenPower シリーズ高圧ナトリウム灯の安定器-の故障率は 0.5% 未満であり、業界ではシステムが安定していることが認められています。
