1. Principio técnico: Diseño de regulación de la calidad de la luz a nivel molecular.
Las plantas son bastante exigentes con el uso de la luz. Las plantas sólo pueden utilizar luz visible entre 400 y 700 nm (que representa entre el 43% y el 52,5% de la radiación solar) para la fotosíntesis. La luz roja (de 610 a 720 nm) y la luz azul (de 400 a 510 nm) son los principales picos de absorción, por lo que se les llama el "fertilizante luminoso" de las plantas. Las luces LED para plantas utilizan las capacidades fotoeléctricas de los materiales semiconductores para enviar luz monocromática en determinadas longitudes de onda. También utilizan combinaciones de chips para obtener un control preciso del espectro.
Por ejemplo, la luz roja (660 nm) puede ayudar a las plantas a florecer, producir frutos y producir vitamina C, mientras que la luz azul (450 nm) es la luz principal que ayuda a las plantas a producir clorofila y a desarrollar tallos y hojas. Los estudios han demostrado que en el cultivo de lechuga, una proporción de luz roja a azul de 4:1 mejora el contenido de clorofila de las hojas en un 23 % y acelera la tasa de crecimiento en un 18 %; De manera similar, en el cultivo de fresas, una proporción de 5:1 de luz roja a azul aumenta el contenido de azúcar de la fruta en un 15 % y acorta el tiempo de comercialización en 10 días. Además, agregar luz roja lejana (730 nm) puede cambiar la longitud de los entrenudos de las plantas. Agregar luz ultravioleta (380-400 nm) puede mantener alejadas las plagas y enfermedades y aumentar la cantidad de metabolitos secundarios.
2. El principal beneficio es pasar del "agujero negro energético" a la "revolución de la eficiencia lumínica".
Las lámparas de sodio de alta-presión y las lámparas de halogenuros metálicos son dos tipos de iluminación tradicional para invernaderos que tienen tres grandes problemas: sus espectros son fijos y no se pueden cambiar, desprenden mucho calor y consumen mucha electricidad. Por ejemplo, una lámpara de sodio de alta-presión de 1000 W solo convierte el 30 % de su radiación fotosintéticamente activa (PAR) en luz utilizable. También produce mucha radiación térmica infrarroja, lo que eleva la temperatura dentro del invernadero y requiere un sistema de refrigeración adicional. Tres importantes avances tecnológicos han hecho revolucionarias las luces LED para plantas:
Personalización del espectro: puede crear cualquier proporción de luz monocromática a luz de espectro completo cambiando la disposición de los chips LED. El "esquema espectral de ciclo completo" de Weizhaoye Optoelectronics utiliza mucha luz azul (40%) para ayudar a que las raíces crezcan durante la etapa de plántula, mucha luz roja (60%) para ayudar a que las hojas crezcan durante la etapa de crecimiento vegetativo y un poco de luz roja lejana (10%) para ayudar a que las flores florezcan durante la etapa de crecimiento reproductivo.
Características de una fuente de luz fría: La eficiencia luminosa de los LED es superior a 200 lm/W y menos del 5 % del calor se pierde por radiación térmica. No se necesita ningún equipo adicional para enfriarlos. El sistema LED de la Granja Yuntai en la cámara de cultivo de orquídeas mariposa de Lianyungang reduce la distancia entre capas de los habituales 1,5 metros a 0,6 metros y triplica el número de plantas que se pueden cultivar en un área determinada.
Revolución en el uso de energía: las luces LED para plantas son más de tres veces mejores para convertir la energía eléctrica en energía luminosa que las lámparas de sodio de alta-presión. Investigadores de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos han descubierto que agregar luces LED a la producción de las fábricas de tomates puede reducir el uso de energía por kilogramo de fruta de 5,2 kWh a 1,8 kWh y el uso de fertilizantes en un 30%.
3. Escenario de aplicación: cobertura completa de la cadena desde el laboratorio hasta la industrialización
Cultivar cosas en un invernadero: la iluminación adicional LED puede aumentar la producción de pepinos en un 40 % y los niveles de vitamina C del tomate en un 25 % en lugares del norte que tienen poca luz y sombra todo el tiempo durante el invierno. Weizhaoye Optoelectronics diseñó un sistema de iluminación suplementario de modo dual-para el invernadero en Xiaotangshan, Beijing. Se enciende automáticamente cuando la intensidad de la luz cae por debajo de 200 μ mol/m ²/s. Esto acorta el ciclo de crecimiento de las hortalizas de hoja en 15 días.
Fábrica de plantas: los sistemas LED utilizan un cultivo tridimensional multi-capa- para aprovechar al máximo el espacio en un entorno de luz completamente artificial. La Zona de Desarrollo Agrícola Moderno Sunqiao de Shanghai emplea un marco de plantación vertical de 10 capas y un sistema avanzado de control del entorno de iluminación. Esto les permite producir 10 veces más cultivos por pie cuadrado que los invernaderos estándar y utilizar un 90% menos de agua.
Investigación y mejoramiento: los LED son excelentes para estudios de fotobiología de plantas porque se pueden controlar las propiedades de su espectro. El Instituto de Investigación de Vegetales y Flores de la Academia China de Ciencias Agrícolas utilizó una plataforma LED espectral ajustable para probar la variedad de tomate "Zhongvegetable 606", que puede mantener su eficiencia fotosintética en un 85% incluso cuando la luz es de sólo 300 μ mol/m ²/s.
Plantación ambiental especial: las luces LED para plantas son ahora la parte más importante de los sistemas de soporte vital en lugares como estaciones de investigación y naves espaciales antárticas, donde las condiciones son muy duras. El invernadero de la Estación Gran Muralla de China en la Antártida utiliza un sistema LED de espectro completo para cultivar lechugas y fresas durante todo el año. El sistema tiene una eficiencia fotosintética del 92% de la superficie terrestre.
