一, Ánh sáng đỏ và xanh kết hợp: “đối tác vàng” cho sự phát triển của thực vật
"Đặc tính hấp thụ lưỡng kim" của quá trình quang hợp ở thực vật làm cho ánh sáng đỏ và xanh lam trở thành sơ đồ quang phổ phổ biến nhất cho đèn LED thực vật. Chất diệp lục a và chất diệp lục b có các đỉnh hấp thụ lớn ở dải màu đỏ (620–750 nm) và xanh lam (400–520 nm). Tuy nhiên, ở các dải khác, chúng sử dụng ít hơn 50% năng lượng ánh sáng. Chất lượng này làm cho sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh trở thành một cách “tấn công chính xác” để tận dụng năng lượng ánh sáng tốt hơn.
1. Chức năng phân tách ánh sáng đỏ và xanh
Ánh sáng đỏ (660nm): Ánh sáng này được mệnh danh là “bậc thầy carbohydrate” của thực vật vì nó giúp tạo ra diệp lục a và tăng tốc độ lưu trữ đường. Dưới ánh sáng đỏ, hàm lượng đường trong dâu tây tăng 18%, trong khi năng suất cà chua tăng 30%.
Màu xanh nhạt (450nm): Nó có thể ngăn thân cây trở nên dài hơn và làm cho lá dày hơn bằng cách hoạt động như một “chất điều chỉnh hình thái” của thực vật. Trong điều kiện ít ánh sáng xanh, cây mọng nước có khả năng “trải bánh lớn”. Khi lượng ánh sáng xanh đạt 30%, cây sẽ trở nên nhỏ gọn hơn 40%.
2. Tối ưu hóa tỷ lệ: từ "giá trị trải nghiệm" đến "theo hướng dữ liệu"
các loại cây trồng đa dạng có nhu cầu rất đa dạng về ánh sáng đỏ và xanh, do đó cần phải sử dụng "công thức ánh sáng" để có được sự kết hợp phù hợp:
Đối với các loại rau lá xanh như rau diếp và rau bina, tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh tốt nhất là 2:1 đến 3:1. Một thử nghiệm trong nhà kính chỉ ra rằng việc sử dụng đèn LED với tỷ lệ 3:1 làm cho lá rau diếp dày hơn 20% và hàm lượng vitamin C cao hơn 15%.
Trái cây và rau quả như dưa chuột và cà chua cần nhiều ánh sáng đỏ hơn (4:1–6:1). Khi có nhiều ánh sáng đỏ hơn ánh sáng xanh (6:1), tốc độ phân hóa nụ hoa cà chua tăng 25% và tốc độ biến dạng quả giảm xuống dưới 5%.
Cây mọng nước nên có tỷ lệ 1:1 đến 2:1. Quá nhiều ánh sáng xanh có thể ngăn chặn sự phát triển và quá nhiều ánh sáng đỏ có thể đẩy nhanh quá trình phát triển. Tỷ lệ 1:1 là cách tốt nhất để có được sự cân bằng phù hợp giữa tốc độ chuyển màu của cây và mức độ gần nhau của chúng.
3. Các trường hợp sử dụng phổ biến
Một nhà kính trồng hoa ở Vân Nam sử dụng đèn LED có tỷ lệ đỏ đến xanh 4:1. Điều này giúp tăng năng suất hoa cúc châu Phi đã cắt cành lên 40% và màu sắc của cánh hoa đồng đều hơn nhiều so với-đèn natri áp suất cao thông thường. Kế hoạch này giải quyết vấn đề quá nhiều ánh sáng xanh làm cản trở sự phát triển của thân cây bằng cách cắt giảm tỷ lệ ánh sáng xanh xuống còn 20%.
2, Sơ đồ quang phổ đầy đủ: mô phỏng ánh sáng tự nhiên cho bữa tiệc “tiệc buffet sang trọng”
Đèn LED quang phổ đầy đủ sử dụng công nghệ tích hợp nhiều{0}}chip để bao phủ toàn bộ dải 380–780nm, giống như cách ánh nắng tự nhiên có dải màu không đổi. Lợi ích chính là nó đáp ứng mọi nhu cầu của cây trồng trong suốt vòng đời của chúng. Nó hoạt động đặc biệt tốt trong những nhà kính không có ánh sáng tự nhiên.
1. Ba cách công nghệ chính để thực hiện phân tích toàn phổ
Loại chuyển đổi bột huỳnh quang: Quang phổ liên tục được tạo ra bằng bột huỳnh quang màu vàng sôi động với chip LED màu xanh lam. Giải pháp này không đắt lắm nhưng mật độ năng lượng ở vùng đèn đỏ không đủ cao nên cần bổ sung thêm chip đèn đỏ để bù đắp.
Loại kết hợp nhiều chip: kết hợp các chip LED màu đỏ, xanh lam, xanh lục và trắng có nhiều màu sắc khác nhau và cho phép bạn thay đổi quang phổ một cách linh hoạt bằng cách làm mờ từng chip riêng biệt. Một loại đèn-quang phổ đầy đủ có thiết kế 6 chip, độ liên tục quang phổ là 95% và CRI (chỉ số hoàn màu) từ 90 trở lên, tương tự như mức ánh sáng tự nhiên.
Loại công nghệ chấm lượng tử này sử dụng vật liệu chấm lượng tử để thực hiện các vết cắt rất chính xác trong quang phổ. Ví dụ: dòng CREE XTE-FS chuyển đổi ánh sáng xanh thành ánh sáng đỏ 660nm bằng cách sử dụng các lớp chấm lượng tử. Điều này giúp cho ánh sáng có độ tinh khiết 99% và tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên 20%.
2. Điều chỉnh phổ theo từng giai đoạn
Lợi ích chính của ánh sáng quang phổ đầy đủ là chúng có thể "thích ứng linh hoạt".
Giai đoạn cây con: Tăng lượng ánh sáng xanh lên 40% đến 50% giúp bộ rễ phát triển và đường kính thân cây xà lách tăng 15%.
Trong mùa ra hoa, thêm ánh sáng cam (590–620nm) và ánh sáng đỏ xa (700–750nm) có thể làm cho hoa cúc nở sớm hơn 7 ngày và làm cho hoa to hơn 10%.
Ở giai đoạn trưởng thành, tăng lượng ánh sáng đỏ lên 70%, tăng tốc độ thay đổi màu sắc của quả cà chua và tăng lượng carotenoids lên 30%.
3. Công dụng chung
Một nhà máy sản xuất rau ở Shouguang, tỉnh Sơn Đông sử dụng hệ thống chiếu sáng LED toàn phổ để trồng 60 kg cà chua trên một mét vuông mỗi năm. Con số này cao hơn 50% so với phương pháp sử dụng đèn natri cũ. Công nghệ này sử dụng nền tảng IoT để theo dõi cách thực vật phát triển trong thời gian thực. Nó cũng thay đổi tỷ lệ quang phổ một cách nhanh chóng và giúp việc sử dụng năng lượng hiệu quả hơn 35%.
3, Công nghệ quang phổ có thể điều chỉnh: "Động cơ thông minh" của Nông nghiệp chính xác
Hệ thống điều khiển đám mây và thuật toán trí tuệ nhân tạo cho phép đèn LED quang phổ có thể điều chỉnh thay đổi quang phổ theo thời gian thực. Tiến bộ chính là thay đổi "công thức ánh sáng cố định" thành "môi trường ánh sáng dựa trên cảnh-".
1. Phân tích kiến trúc kỹ thuật
Lớp phần cứng: Sử dụng các mô-đun trình điều khiển độc lập cho một số kênh, nó có thể làm mờ các dải màu đỏ, xanh lam, xanh lục, trắng, đỏ xa và các dải khác một cách độc lập với độ chính xác làm mờ là 0,1%.
Lớp phần mềm: Sử dụng thuật toán AI để kết hợp các mô hình tăng trưởng cây trồng với dữ liệu từ cảm biến môi trường và đưa ra giải pháp quang phổ tốt nhất. Mô hình ghép "độ ẩm nhiệt độ ánh sáng" cho sự phát triển của dâu tây có thể tự động thay đổi tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh để theo kịp sự thay đổi chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm.
Lớp ứng dụng: Lớp này có thư viện các công thức chiếu sáng cho hơn 30 loại cây trồng, bao gồm cà chua, ớt, rau diếp, v.v. Nó cũng cho phép người dùng tạo các đường cong quang phổ của riêng họ.
2. Đưa con số về lợi ích kinh tế
Dữ liệu từ một dự án trang trại thẳng đứng cho thấy rằng sau khi sử dụng đèn LED quang phổ có thể điều chỉnh:
Cắt giảm 40% mức sử dụng năng lượng và lấy lại chi phí cho thiết bị của bạn sau 5 năm;
Giảm thời gian để cây trồng tăng trưởng 15% và tăng lượng lương thực sản xuất mỗi năm lên 25%;
Sâu bệnh ít phổ biến hơn 30% và hóa chất ít phổ biến hơn 50%.
3. Các trường hợp sử dụng phổ biến
Đại học Wageningen ở Hà Lan đã sản xuất hệ thống "PlantFactory 4.0", sử dụng đèn LED quang phổ có thể thay đổi để cải thiện "công thức ánh sáng" cho việc trồng rau diếp.
Trong giai đoạn tăng trưởng dinh dưỡng, PPFD (mật độ thông lượng photon quang hợp) được giữ ở mức 200 μ mol/m 2/s với tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh là 3:1. Bảy ngày trước khi thu hoạch: Thay đổi tỷ lệ ánh sáng xanh-đỏ thành 6:1, tăng PPFD lên 300 μ mol/m 2/s và tăng lượng đường hòa tan trong rau diếp lên 18%.
4,Ba lỗi thường gặp và cách khắc phục khi chọn phổ
Quan niệm sai lầm 1: Đi tới “toàn quang phổ” mà không cần suy nghĩ
Một số công ty nói rằng giải pháp "LED trắng+bột huỳnh quang" là giải pháp quang phổ đầy đủ, tuy nhiên nó thực sự không có các giá trị cực đại đỏ 660nm và xanh lam 450nm. Giải pháp: Yêu cầu nhà cung cấp gửi cho bạn báo cáo thử nghiệm quang phổ và PPFD để đảm bảo rằng mật độ năng lượng của các dải chính đáp ứng thông số kỹ thuật.
Sai lầm 2: Không nghĩ cách giải nhiệt
Chip LED có công suất lớn sinh ra nhiều nhiệt, sử dụng đế nhựa sẽ khiến ánh sáng mờ đi nhanh hơn. Giải pháp: Để giữ nhiệt độ điểm nối dưới 65 độ, nên ưu tiên sử dụng đèn có đế gốm và tản nhiệt bằng nhôm.
Hiểu lầm thứ 3: Đặt quá nhiều niềm tin vào một quang phổ
các giai đoạn tăng trưởng nhất định cần tỷ lệ quang phổ nhất định để hoạt động. Giải pháp: Sử dụng hệ thống quang phổ có thể điều chỉnh hoặc thay đổi đèn theo từng giai đoạn tùy theo mức độ phát triển của cây trồng.
