1. A növények fotoszintézisének spektrális kódja
A kloroplasztiszok I. és II. fotorendszerrel rendelkeznek, amelyek meglehetősen válogatósak a fényenergiát kémiai energiává alakító spektrumokat illetően. A klorofill a/b a legjobban a 660 nm-en a vörös fénysávban, a 450 nm-en a kék fénysávban nyeli el a fényt. Ez a fényenergia-átalakítás több mint 90%-át teszi ki. A karotinoidok segítenek elnyelni a kék-ibolya fényt 400 és 500 nm között, így olyan rendszer jön létre, amely mindkét típusú fényt rögzíti.
Amikor a vörös fény mennyisége 80%, a kísérletek azt mutatják, hogy a paradicsom 50%-kal gyorsabban fotoszintetizál, és minden gyümölcs 14-30%-ot gyarapíthat. A kékfény-szabályozás segítségével a Yunnan rózsa ültetőalap 20%-kal vastagabbá teszi a töveket, és 35%-kal egyenletesebbé teszi a szirmokat. A kék fény pontosan szabályozza a pórusok vezetőképességét, ezért van ez így. 450 nm-es hullámhosszon a pórusnyílás 22%-kal növekszik, és a szén-dioxid abszorpció hatékonysága is sokat nő.
A növények a zöld fény 60%-át (520–610 nm) visszaverhetik, de az alsó levelek 18%-kal hatékonyabban fotoszintetizálnak, miután átjutnak a lombkoronán. A Mitsubishi Chemical Japánban végzett kísérlete kimutatta, hogy 5%-os zöld fény hozzáadása a vöröskék összetett fényhez 12%-kal növelte a salátatermelést. Ez megoldotta a fényveszteség problémáját a nagy-sűrűségű ültetéseknél.
2. A LED technológia spektrális forradalma
Három fő probléma van a hagyományos fényforrásokkal: a nagynyomású-nátriumlámpák csak az elektromos energia 12%-át alakítják át fotoszintetikusan aktív sugárzássá; a fénycsövek spektruma akár 40%-kal is alacsonyabb a növények számára szükségesnél; a fémhalogén lámpák pedig túl sok távoli-infravörös sugárzást bocsátanak ki, ami miatt a növények túl gyorsan nőnek. A LED pontos spektrum-testreszabást ért el a félvezető anyagok fejlesztésével.
Monokromatikus optikai chip technológia: az InGaN/GaN anyagrendszer segítségével ± 2nm csúcshullámhossz-hibával képes tiszta spektrumot adni. Az Osram OSLON Square sorozatú félvezetőinek fényhatékonysága 3,2 μ mol/J a 660 nm-es vörös fénysávban. Ez 300%-kal magasabb, mint a hagyományos fényforrásoké.
Dinamikus spektrális vezérlés: A Philips GrowWise rendszer IoT technológiát alkalmaz a spektrális arányok megváltoztatására a növények növekedése alapján. A hipokotil extenzió megállítása érdekében a kék fény mennyiségét 30%-ra emeltük a csíranövény szakaszában. A virágbimbók növekedésének elősegítése érdekében a vörös fény mennyiségét 85%-ra emelték a virágzási szakaszban. Hogy a termés nagyobb legyen, a termőidő alatt távoli vörös fényt (730nm) vezettünk be.
A kerámia hordozók és a folyadékhűtési technológia alkalmazása a LED-ek működési hőmérsékletének 45 fok alatt tartására nagy előrelépést jelent a hőkezelésben. 60%-kal kevesebb hőt ad ki, mint a hagyományos fényforrások, így a lámpák a növényi lombkoronától mindössze 15 cm-re helyezhetők el, és 4-szer jobban kihasználja a helyet.
3. A gazdálkodás "Fényvezérelt korszaka".
A Shandong állambeli Shouguangban található intelligens üvegház LED-lámpákat használ a paradicsomtermesztéshez. Ezzel a technológiával évente 60 kg/m² paradicsomot termelnek, ami háromszor több, mint a hagyományos módszerekkel. A "háromdimenziós polcok" telepítését a vörös és kék fény 6:1 arányú felhasználása teszi lehetővé. Ez 500%-kal növeli az egységnyi területre eső kimeneti hatékonyságot. A Belső-Mongóliában található sivatagi üvegház 4-6 óra plusz fényt biztosít az uborkáknak minden nap borús és havas napokon (200 μmol/m² · s intenzitással). Ezáltal az uborka 25%-kal többet nő, mint általában, ami megoldja a rossz időben történő alacsony termelékenység problémáját.
A LED-technológia megváltoztatja a dolgok gyártási módját a növénygyárak birodalmában. A japán Mirai Company teljes spektrumú LED-lámpákat alkalmaz (beleértve az UV-A 380 nm-es távoli vörös fényt és a 730 nm-es távoli vörös fényt), hogy a saláta C-vitamin-tartalmát 18%-kal, az antocianinszintet pedig 25%-kal növelje. A fényperiódus szabályozásával (16 óra piros fény és 8 óra sötét) az eper beéréséhez szükséges idő egy-harmadára csökken annak, mint a normál ültetésnél. Ez azt jelenti, hogy az eper egész évben kapható.
