一,Principios técnicos y características espectrales: control estricto versus cobertura amplia
1. Luz LED para plantas: Tecnología "Light Formula" que permite cambiar el espectro
Las luces LED para plantas funcionan mediante luminiscencia semiconductora y obtienen un control espectral preciso combinando chips LED con diferentes longitudes de onda. Sus principales beneficios son:
Sintonización de longitud de onda: puede proporcionarle bandas específicas en todo el rango del espectro de 400 a 700 nm. Por ejemplo, la luz roja de 630 a 660 nm promueve la fotosíntesis, la luz azul de 450 a 460 nm controla la morfogénesis e incluso la luz roja lejana de 730 nm controla la fase de floración.
Pureza de la calidad de la luz: luz monocromática con la mitad{0}}ancho a la mitad-máximo (FWHM<20nm) to prevent wasting spectra that don't work. For instance, Nanjing Agricultural University produced an LED tissue culture lamp that improved the seedling strength index by 37% by changing the ratio of 660nm red light to 450nm blue light.
Simulación de un fotociclo: Control programable de la longitud y brillo de la luz, que imita a la perfección los ritmos circadianos naturales. La Granja Yuntai en Lianyungang tiene una sala de cultivo inteligente para orquídeas mariposa que utiliza un sistema LED para controlar 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad con mucha precisión. Esto hace que las flores florezcan 15 días antes.
2. Lámpara de sodio de alta-presión: una fuente de luz estándar de descarga de gas de alta-intensidad.
Mediante la excitación del arco, las lámparas de sodio de alta-presión liberan vapor de mercurio y vapor de sodio. Sus características espectrales muestran:
La distribución de amplio espectro tiene un pico primario en la luz amarilla de 589 nm y cubre la luz naranja roja (600 a 700 nm) y una pequeña cantidad de luz azul (400 a 500 nm). Sin embargo, la luz azul representa menos del 15% del total y no tiene la banda de luz azul de 450 nm que necesitan las plantas.
Fijeza del espectro: Los parámetros espectrales de fábrica no se pueden cambiar, lo que dificulta adaptarse a las necesidades de las plantas en las diferentes fases de crecimiento. Por ejemplo, durante la etapa de plántula de fresa, es necesario aumentar la luz azul para detener un crecimiento excesivo. Las lámparas de sodio de alta-presión no pueden hacer esto.
Efecto de radiación térmica: el tubo de arco puede alcanzar hasta 1200 grados cuando está funcionando, lo que emite una gran cantidad de radiación infrarroja que eleva la temperatura del dosel de la planta de 3 a 5 grados. Para refrescarse, es necesario instalar más equipos de ventilación.
2, Rendimiento y costes operativos para la eficiencia energética: ahorrar energía y ser eficiente frente a utilizar mucha energía en el pasado
1. Luces LED para plantas: la revolución de la eficiencia energética con fuentes de luz fría
Qué tan bien se convierte la electricidad: la eficiencia de los fotones fotosintéticos (PPE) puede llegar hasta 2,8 μ mol/J, que es un 87 % más que los 1,5 μ mol/J de las lámparas de sodio de alta-presión. Para un sistema de 1000 W, la radiación fotosintéticamente activa (PPF) real de los LED es de 2800 μ mol/s, mientras que la PPF de las lámparas de sodio de alta-presión es de solo 1500 μ mol/s.
Control de la pérdida de calor: más del 80 % de la energía eléctrica se convierte en energía luminosa y la temperatura de funcionamiento es 40 grados más baja que la de las lámparas de sodio de alta-presión. En un cultivo tridimensional de 1,5-metro-de altura, el conjunto modular de luces LED de Guangdong Weizhaoye Optoelectronics puede mantener la temperatura del dosel por debajo de los 28 grados sin ningún equipo adicional para enfriarlo.
Costo de la vida útil: dura más de 50 000 horas, lo que es 2,5 veces más que las luces de sodio de alta-presión (20 000 horas). El costo de mantenimiento de 5-años de los sistemas LED es un 62% menor que el de las lámparas de sodio de alta presión cuando se calcula para una fábrica de plantas de 10 acres.
2. Lámpara de sodio de alta-presión: el límite de eficiencia energética de las fuentes de luz-anticuadas
En general se utiliza mucha energía: la pérdida de lastre utiliza aproximadamente el 15 % de la potencia de entrada y la eficiencia energética real del sistema es de sólo 1,2 μ mol/J. Los LED solo necesitan el 40 % de la energía que utilizan las lámparas de sodio de alta-presión para obtener la misma PPFD (densidad de flujo de fotones fotosintéticos).
Presión de carga de calor: La radiación infrarroja crea grandes diferencias de temperatura entre las capas de plantas, por lo que es necesario instalar un sistema de refrigeración con cortina de agua. La Academia de Ciencias Agrícolas de Beijing realizó algunas pruebas y descubrió que el enfriamiento utiliza aproximadamente el 65% de la energía utilizada por los invernaderos con lámparas de sodio de alta-presión en el verano.
Índice de reproducción cromática bajo: el valor Ra es sólo de 20 a 30, lo que no es suficiente para la observación humana. Instalar otro sistema de iluminación de espectro completo costará aún más.
3, Situaciones en las que se utiliza la agricultura de precisión y los impactos de la siembra: agricultura de precisión versus siembra tradicional
1. Luz LED para plantas: una forma de cultivar plantas en capas y controlar la calidad de la luz
Beneficios de plantar en tres dimensiones: Las propiedades de bajo calor permiten cultivar plantas en capas con una separación de 0,8 metros. Una granja vertical en Shenzhen utiliza un marco de cultivo LED de 12 capas. Esto hace que la tierra sea 10 veces más productiva y los rendimientos por metro cuadrado tres veces mayores que en los invernaderos estándar.
Capacidad de gestionar la calidad: influye en la acumulación de metabolitos secundarios por combinación espectral. Según un experimento realizado por la Universidad Agrícola de Nanjing, tratar los tomates con luces LED con una proporción de rojo-azul de 4:1 aumentó la cantidad de azúcar soluble en las frutas en un 18 % y la cantidad de vitamina C en un 22 %.
Los LED se pueden utilizar para crear ecosistemas de luz falsos en espacios reducidos, incluidas estaciones de investigación polares y sistemas de soporte de vida ecológicos aeronáuticos. El invernadero de la estación Zhongshan en la Antártida, China, utiliza luces LED para cultivar lechuga durante todo el año. Produce 0,8 kg/m²/mes de lechuga por unidad de superficie.
2. Lámpara de sodio de alta-presión: una alternativa común para iluminación adicional en áreas extensas
Beneficios de plantar a gran escala: Un solo bulbo puede cubrir un área de hasta 30 metros cuadrados, lo cual es bueno para invernaderos con una sola capa. El invernadero de tomates de 10-acres en Shouguang, Shandong, utiliza un conjunto de lámparas de sodio de alta presión de 400W. Esto reduce el costo inicial en un 40% en comparación con el sistema LED.
Una fuerte radiación de luz puede atravesar el espeso dosel y ayudar a las hojas inferiores a realizar la fotosíntesis durante la etapa adulta. Un estudio de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos encontró que agregar luz a lámparas de sodio de alta-presión aumentó la acumulación total de materia seca de las plantas de tomate en un 12 % en comparación con el tratamiento con LED.
Madurez tecnológica: Existen más de 200 millones de instalaciones en todo el mundo, lo que hace que sea un sistema de soporte estandarizado. El balastro para las luces de sodio de alta-presión de la serie Philips GreenPower tiene una tasa de falla inferior al 0,5 % y la industria ha reconocido que el sistema es estable.
