一,빛의 질 조절: 식물이 광합성을 통해 어떻게 서로 "대화"하는지 알아내기
식물은 빛을 매우 선택적으로 흡수하며, 식물의 광합성 색소 시스템은 매우 정밀한 분광계처럼 작동합니다. 엽록소 a/b는 660nm 빨간색과 450nm 파란색의 빛을 흡수하는 반면, 카로티노이드는 480nm 파란색의 빛을 흡수하는 데 도움이 됩니다. LED 기술은 자연스러운 스펙트럼 선택성으로 인해 식물의 요구 사항을 정확하게 충족할 수 있습니다.
1. 다양한 유형의 빛의 생물학적 효과
Mitsubishi Chemical의 일본 실증 연구에 따르면 660nm 적색광과 450nm 청색광으로 구성된 LED 광원을 사용하면 기존 형광등에 비해 상추의 광합성 효율을 37% 향상시키는 동시에 비타민C 함량을 22% 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. NASA의 우주에서 식물을 재배하는 연구에 따르면 빨간색과 파란색 빛의 특정 혼합은 금잔화의 기공 밀도를 40% 향상시켜 증산을 훨씬 더 효율적으로 만듭니다. 빛의 품질을 제어하는 이 기술은 작물의 종류와 성장 단계에 따라 스펙트럼 조합을 변경할 수 있는 "빛 공식"이라는 아이디어로 이어졌습니다. 예를 들어, 토마토의 영양 성장 단계에서는 줄기와 잎의 성장을 돕기 위해 60% 블루라이트 스펙트럼이 사용됩니다. 생식 성장 단계에서는 70%의 적색광 스펙트럼을 사용하여 식물이 꽃을 피우고 열매를 맺는 데 도움을 주며, 그 결과 매년 식물당 40kg 이상의 수확량을 얻습니다.
2. 동적 조명의 품질을 제어하는 기술
사물 인터넷은 실시간 날씨 데이터를 기반으로 조명의 밝기를 변경하는 선전의 수직 농장에서 동적 조명 시스템을 제어합니다.- 습한 날씨에는 PPFD 값(광합성 광자속 밀도)이 자동으로 올라가야 작물이 꾸준히 자랄 수 있습니다. 중국 농업과학원은 펄스 청색광을 사용하여 딸기 식물의 키를 35% 낮추고 과일 생산량을 25% 높이는 "광 제어 왜성" 기술을 고안했습니다. 이것은 건물에서 식물을 재배하는 친환경적인 방법입니다.
2, 에너지 효율 혁명: 태양열 폐기물에서 정확한 공급까지
고압-나트륨 램프는 전기 에너지의 12%만 광합성 활성 방사선으로 변환하는 반면, 메탈할라이드 램프는 식물을 태우는 원적외선 방사선을 많이 생성합니다.- LED 기술의 발전은 우리가 빛 에너지를 얼마나 잘 활용할 수 있는지에 큰 변화를 가져왔습니다.
1. 광전 변환이 얼마나 잘 작동하는지에 대한 큰 진전
Philips Lighting의 GreenPower 시리즈 LED는 2.8μmol/J의 광자속 효율을 제공하며 이는 고압-나트륨 램프보다 233% 더 높습니다. 중국과학원 반도체연구소는 외부양자효율이 85% 이상인 진적색 LED 칩을 개발했다. 이를 통해 식물 산업의 에너지 비용을 제품 1kg당 0.15위안으로 낮춥니다. 이러한 에너지 효율성 혁명은 플랜트 제조의 경제성을 높이는 데 직접적으로 도움이 됩니다. 예를 들어, 지능형 밝기 조절 LED 시스템을 사용한 심천의 수직 농장에서는 야외에서 재배하는 것보다 평방미터당 20배 더 많은 작물을 생산했습니다. 또한 물과 전기도 1/5{11}}만 사용했습니다.
2. 조명환경을 위한 스마트 제어 시스템
현대 LED 공장에서는 센서 네트워크를 사용하여 광도, 스펙트럼 분포, CO2 함량 등을 실시간으로 감시합니다. 그런 다음 기계 학습 알고리즘을 사용하여 조명 전략을 즉시 변경합니다. 예를 들어 잎 온도가 너무 높으면 시스템이 자동으로 적색광의 양을 낮추고 원적색광의 양을 높입니다. 이렇게 하면 기공이 열리고 증산량이 증가하여 식물이 냉각됩니다. 이 폐쇄-루프 제어 기술은 식물 성장 환경을 99.7% 동안 안정적으로 유지하며 이는 일반 온실보다 3배 더 좋습니다.
