1. Spektrálny kód fotosyntézy v rastlinách
Chloroplasty majú fotosystém I a II, ktoré sú dosť náročné na spektrá, ktoré používajú na premenu svetelnej energie na chemickú energiu. Chlorofyl a/b najlepšie absorbuje svetlo v pásme červeného svetla pri 660 nm a v pásme modrého svetla pri 450 nm. To predstavuje viac ako 90 % premeny svetelnej energie. Karotenoidy pomáhajú absorbovať modrofialové svetlo medzi 400 a 500 nm, čím vytvárajú systém, ktorý zachytáva oba typy svetla.
Keď je množstvo červeného svetla 80%, experimenty ukazujú, že paradajky môžu fotosyntetizovať o 50% rýchlejšie a každé ovocie môže získať 14% až 30% hmotnosti. Použitím regulácie modrého svetla, základ pre výsadbu ruží Yunnan robí stonky hrubšie o 20% a okvetné lístky o 35% rovnomernejšie vo farbe. Modré svetlo presne riadi vodivosť pórov, a preto je to tak. Pri vlnovej dĺžke 450 nm sa otvorenie pórov zväčší o 22 % a účinnosť absorpcie oxidu uhličitého sa výrazne zvýši.
Rastliny môžu odrážať až 60% zeleného svetla (520–610nm), ale môžu tiež spôsobiť, že spodné listy budú fotosyntetizovať o 18% efektívnejšie potom, čo prejdú cez korunu. Test Mitsubishi Chemical v Japonsku odhalil, že pridanie 5 % zeleného svetla do červeného modrého kompozitného svetla zvýšilo produkciu šalátu o 12 %. Tým sa vyriešil problém straty svetla pri výsadbe s vysokou hustotou.
2. Spektrálna revolúcia LED technológie
Tradičné svetelné zdroje majú tri hlavné problémy: vysokotlakové sodíkové výbojky premenia iba 12 % elektrickej energie na fotosynteticky aktívne žiarenie; spektrá žiariviek sú až o 40 % nižšie ako to, čo rastliny potrebujú; a halogenidové výbojky vyžarujú príliš veľa infračerveného žiarenia, čo spôsobuje, že rastliny rastú príliš rýchlo. LED dosiahlo presné prispôsobenie spektra zlepšením polovodičového materiálu.
Technológia monochromatických optických čipov: môže vydávať čisté spektrá s chybou maximálnej vlnovej dĺžky ± 2nm pomocou materiálového systému InGaN/GaN. Polovodiče série Osram OSLON Square majú svetelnú účinnosť 3,2 μmol/J v pásme červeného svetla 660nm. To je o 300 % viac ako u bežných svetelných zdrojov.
Dynamická kontrola spektra: Systém Philips GrowWise využíva technológiu IoT na zmenu spektrálnych pomerov na základe toho, ako rastliny rastú. Na zastavenie predlžovania hypokotylu sa množstvo modrého svetla zvýšilo na 30 % počas štádia semenáčika. Aby sa pomohlo rastu pukov, množstvo červeného svetla bolo počas fázy kvitnutia zvýšené na 85 %. Aby sa ovocie zväčšilo, bolo počas obdobia plodenia zavedené ďaleko červené svetlo (730 nm).
Použitie keramických substrátov a technológie chladenia kvapalinou na udržanie prevádzkovej teploty LED pod 45 stupňov je veľkým krokom vpred v tepelnom manažmente. Vydáva o 60 % menej tepla ako bežné svetelné zdroje, takže svetlá môžu byť umiestnené len 15 cm od vrchlíka rastliny a 4-krát lepšie využíva priestor.
3. "Svetlom riadená éra" poľnohospodárstva
Inteligentný skleník v Shouguang, Shandong, využíva LED svetlá na pomoc pri pestovaní paradajok. Táto technológia produkuje 60 kg/m² paradajok za rok, čo je trikrát viac ako tradičné metódy. Osadenie „trojrozmerných políc“ je možné vďaka využitiu pomeru červeného a modrého svetla 6:1. Tým sa zvyšuje výstupná účinnosť na jednotku plochy o 500 %. Púštny skleník vo Vnútornom Mongolsku poskytuje uhorkám 4 až 6 hodín svetla navyše každý deň v zamračených a zasnežených dňoch (s intenzitou 200 μ mol/m ² · s). To spôsobí, že uhorky rastú o 25 % viac ako by normálne, čo rieši problém nízkej produktivity v zlom počasí.
Technológia LED mení spôsob, akým sa veci vyrábajú v oblasti závodov. Spoločnosť Mirai Company v Japonsku využíva LED svetlá s úplným spektrom (vrátane UV-A 380 nm a vzdialeného červeného svetla 730 nm) na zvýšenie obsahu vitamínu C v šaláte o 18 % a hladiny antokyanov o 25 %. Riadením fotoperiódy (16 hodín červeného svetla a 8 hodín tmy) sa čas potrebný na dozretie jahôd skráti na jednu tretinu toho, čo by bolo pri štandardnej výsadbe. To znamená, že jahody sú dostupné po celý rok.
