آیا چراغ های ال ای دی گیاهی بر دمای گلخانه تاثیر می گذارد؟

1. اصل فنی: چراغ های LED کارخانه دارای مشکل "سرد" و "گرم" هستند.
از مزایای اصلی چراغ های ال ای دی گیاهی این است که از نظر رنگ دقیق هستند و انرژی کمتری مصرف می کنند. گیاهان بیشتر از نور قرمز (620-680 نانومتر) و نور آبی (430-460 نانومتر) برای فتوسنتز استفاده می کنند. از سوی دیگر، چراغ‌های LED با استفاده از یک تراشه نور قرمز (660 نانومتر) و یک تراشه نور آبی (460 نانومتر) انرژی را روی منطقه پیک جذب گیاه متمرکز می‌کنند. ال ای دی ها در تبدیل نور به الکتریسیته بسیار کارآمدتر از لامپ های HPS هستند که فقط 30 درصد کار را انجام می دهند. به همین دلیل به آن «منبع نور سرد» می گویند. دمای سطح آن معمولاً زیر 50 درجه است و هنگامی که به تیغه ها نزدیک است (20 تا 50 سانتی متر) آنها را نمی سوزاند. میزان استفاده از انرژی نور به 95% می رسد، اگرچه لامپ های HPS فقط 35% استفاده می کنند.
از سوی دیگر، اصطلاح "منبع نور سرد" ممکن است به نظر برسد که مدیریت گرمای آن پیچیده‌تر از آن چیزی است که هست. حتی در حالی که ال ای دی ها مستقیماً گرمای زیادی از خود ساطع نمی کنند، با این وجود وقتی انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می کنند، تقریباً 20 درصد گرمای هدر می دهند. به عنوان مثال، یک چراغ LED 12 وات دارای توان خروجی تقریباً 10 وات است و حدود 8 وات به گرما تبدیل می شود. اگر طراحی اتلاف گرما به اندازه کافی خوب نباشد (مثلاً اگر از آلومینیوم کافی استفاده نشود یا رسانایی حرارتی ضعیف باشد)، دمای سطح لامپ ممکن است به بالای 65 درجه برسد که باعث ایجاد گرما در برخی مناطق می شود و عمر و پایداری منبع نور را کوتاه می کند. علاوه بر این، ویژگی های "سرد" LED ها ممکن است از دست دادن گرمای گلخانه را در زمستان که دما در شمال پایین است بدتر کند. این بدان معنی است که برای حفظ دمای رشد محصولات به حرارت بیشتری نیاز است.

2. استفاده عملی: طرحی برای LED و HPS که با هم کار کنند تا نور اضافی را فراهم کنند
در پاسخ به دشواری "سرد" LED، صنعت به دنبال راهی برای همکاری لامپ های LED و HPS برای ارائه نور اضافی است که منجر به بهبود در روشنایی و دما شده است. در گلخانه های شمالی، گرمای تولید شده توسط لامپ های HPS یک "تقویت کلیدی" است. گرمایی که در حین روشن بودن از خود ساطع می‌کنند می‌تواند دمای داخل گلخانه را افزایش دهد و در عین حال نور اضافی را نیز منتشر کند که باعث کاهش انرژی مورد نیاز برای گرمایش می‌شود. چراغ های LED به طور کلی انرژی کمتری مصرف می کنند که هزینه ها را کاهش می دهد. به عنوان مثال، در گلخانه‌ای در شوگوانگ، شاندونگ، که گوجه‌فرنگی پرورش می‌دهد، استفاده از چراغ‌های LED و HPS برای نور اضافی، چرخه رشد را 5 تا 7 روز کاهش داد، خروجی را 15 تا 20 درصد افزایش داد، محتوای قند میوه را 1 تا 2 درصد افزایش داد و رنگ را روشن‌تر کرد. هنگام پرورش توت فرنگی، گرمای HPS و نور دقیق قرمز و آبی LED می تواند میزان گیرش میوه را تا بیش از 20 درصد، میانگین وزن میوه را تا 10 درصد و مدت زمان رسیدن میوه را افزایش دهد و چیدن و فروش آن را آسان تر کند.

اعتبار علمی این روش مشارکتی ریشه در همسویی دقیق آن با الزامات محصول دارد. چراغ‌های LED می‌توانند طیف را تغییر دهند: سبزیجات برگ‌دار برای تولید کلروفیل به 30 درصد نور آبی، گل‌ها و میوه‌ها به 70 درصد نور قرمز برای تسریع تجمع کربوهیدرات‌ها و گیاهان دارویی به 10 درصد نور فرابنفش برای افزایش محتوای متابولیت‌های ثانویه نیاز دارند. مکمل حرارتی در لامپ‌های HPS برای کار در زمستان سرد شمالی طراحی شده است، جایی که چراغ‌های LED به تنهایی ممکن است به اندازه کافی گرم نباشند. به عنوان مثال، کارخانه ذخیره سازی نور یکپارچه در صحرای اولان بو، مغولستان داخلی، از ترکیبی از LED و پمپ حرارتی منبع زمینی برای ذخیره 42 کیلوگرم دی اکسید کربن در هر متر مربع در سال استفاده می کند و در مصرف انرژی تا 40 درصد صرفه جویی می کند.

3. کنترل دما: روشی جداگانه برای بهبود چراغ های LED گیاهان
حتی زمانی که به کمک نور HPS نیازی نیست، چراغ‌های LED کارخانه همچنان می‌توانند از طریق پیشرفت‌های تکنولوژیکی کنترل دمایی عالی داشته باشند. بخش های اصلی استراتژی آن عبارتند از:

بهبود طراحی برای اتلاف گرما: دمای سطح لامپ با استفاده از موادی با رسانایی حرارتی عالی (مانند بسترهای مسی) و ساختارهای پره های دفع گرما زیر 50 درجه نگه داشته می شود. به عنوان مثال، سیستم Philips GrowWise از فناوری خنک‌کننده مایع استفاده می‌کند تا تراشه‌های LED 50000 ساعت بیشتر دوام بیاورند و اثرات تابش حرارتی بر محصولات را کاهش دهد.
روشی هوشمند برای کنترل نورها: با استفاده از حسگرها و فناوری اینترنت اشیا، به طور خودکار شدت و نسبت طیفی نور را بسته به مرحله رشد محصول و دمای محیط اطراف تغییر می‌دهد. به عنوان مثال، "لامپ کشت بافت LED با طیف قابل تنظیم" ساخته شده توسط دانشگاه کشاورزی نانجینگ، دمای داخل گلخانه را در زمان واقعی از طریق یک پلت فرم ابری زیر نظر دارد. هنگامی که دما به زیر 15 درجه می‌رسد، به طور خودکار مقدار نور آبی را کاهش می‌دهد (نرخ جذب نور آبی با کاهش دما کاهش می‌یابد) و مقدار نور قرمز و قرمز دور (730 نانومتر) را افزایش می‌دهد تا به گیاهان کمک کند ژن‌های مقاوم به سرما را بیان کنند.
چیدمان نور با استفاده از لایه ها: در مزرعه عمودی، نوارهای نور LED در بالای هر قفسه رشد قرار می گیرد و فاصله بین لایه ها تنها 0.8 متر است. کنترل دمای لایه ای بیشترین استفاده را از منطقه می کند. به عنوان مثال، لایه بالایی محفظه کشت هوشمند Phalaenopsis در مزرعه Yuntai در لیانیونگانگ از نور قرمز با شدت بالا (800 μ mol/m²/s) برای تشویق گلدهی استفاده می‌کند، در حالی که لایه پایینی از نور آبی با شدت کم (300 میکرومتر بر متر مربع بر ثانیه) برای رشد استفاده می‌کند. یک سیستم تهویه مطبوع دمای هر لایه را به ترتیب 25 درجه و 20 درجه نگه می دارد. با این کار چرخه گلدهی 15 روز کوتاه می شود.