1. Teknik prensip: LED bitki ışıklarının "soğuk" ve "sıcak" ile ilgili bir sorunu vardır.
LED bitki ışıklarının temel faydaları, renk açısından çok doğru olmaları ve daha az enerji tüketmeleridir. Bitkiler fotosentez için çoğunlukla kırmızı ışık (620–680 nm) ve mavi ışık (430–460 nm) kullanır. LED ışıklar ise kırmızı ışık çipi (660nm) ve mavi ışık çipi (460nm) kullanarak enerjiyi bitkinin emilim tepe bölgesine odaklar. LED'ler ışığı elektriğe dönüştürmede işin yalnızca %30'unu yapan HPS lambalara göre çok daha verimlidir. Bu nedenle buna "soğuk ışık kaynağı" adı verilir. Yüzey sıcaklığı normalde 50 derecenin altındadır ve bıçaklara (20-50 cm) yaklaşıldığında yanmaz. HPS lambalar yalnızca %35'ini kullanmasına rağmen ışık enerjisi kullanım oranı %95'e kadar çıkmaktadır.
Öte yandan "soğuk ışık kaynağı" terimi, ısısını yönetmenin olduğundan daha karmaşıkmış gibi görünmesine neden olabilir. LED'ler doğrudan çok fazla ısı yaymasa da, elektrik enerjisini ışığa dönüştürdüklerinde atık ısının yaklaşık %20'sini yayarlar. Örneğin, 12 watt'lık bir LED ışığın yaklaşık 10 watt'lık bir güç çıkışı vardır ve yaklaşık 8 watt'ı ısıya dönüştürülür. Isı dağıtım tasarımı yeterince iyi değilse (örneğin, yeterli miktarda alüminyum kullanılmamışsa veya ısı iletkenliği zayıfsa), lambanın yüzey sıcaklığı 65 derecenin üzerine çıkabilir ve bu da bazı bölgelerde ısı birikmesine neden olarak ışık kaynağının ömrünü ve stabilitesini kısaltabilir. Ayrıca LED'lerin "soğuk" özellikleri, kuzeyde sıcaklıkların düşük olduğu kış aylarında sera ısı kaybını daha da kötüleştirebilir. Bu, mahsullerin sıcaklığının büyümesini sağlamak için daha fazla ısıtmaya ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
2. Pratik kullanım: Ekstra ışık sağlamak için LED ve HPS'nin birlikte çalışması için bir plan
LED'in "soğuk" zorluğuna yanıt olarak endüstri, ekstra ışık sağlamak üzere LED ve HPS lambaların birlikte çalışmasının bir yolunu aradı; bu da hem aydınlatma hem de sıcaklıkta iyileştirmelere yol açtı. Kuzeydeki seralarda HPS lambalarının ürettiği ısı "önemli bir destek"tir. Çalışırken yaydıkları ısı, seranın içindeki sıcaklığı yükseltirken, ekstra ışık da vererek, ısıtma için gereken enerji miktarını azaltıyor. LED ışıklar genel olarak daha az enerji kullanır, bu da maliyetleri düşürür. Örneğin, Shouguang, Shandong'da domates yetiştiren bir serada, ekstra ışık için hem LED hem de HPS ışıklarının kullanılması, büyüme döngüsünü 5-7 gün kısalttı, verimi %15-20 artırdı, meyvenin şeker içeriğini yüzde 1-2 puan artırdı ve rengi daha parlak hale getirdi. Çilek yetiştirirken, HPS'den gelen ısı ve LED'den gelen tam kırmızı ve mavi ışık, meyve tutum oranını %20'den fazla, ortalama meyve ağırlığını %10'dan fazla artırabilir ve meyvenin olgunlaşması için gereken süreyi artırarak toplama ve satmayı kolaylaştırır.
Bu işbirlikçi yöntemin bilimsel geçerliliği, mahsul gereksinimleriyle doğru şekilde uyum sağlamasına dayanmaktadır. LED ışıklar spektrumu değiştirebilir: yapraklı sebzeler klorofil yapmak için %30 mavi ışığa ihtiyaç duyar, çiçekler ve meyveler karbonhidrat birikimini hızlandırmak için %70 kırmızı ışığa ihtiyaç duyar ve şifalı bitkiler ikincil metabolit içeriğini artırmak için %10 ultraviyole ışığa ihtiyaç duyar. HPS lambalardaki ısı takviyesi, LED ışıkların tek başına yeterince sıcak olmayabileceği soğuk kuzey kışında çalışmak üzere tasarlanmıştır. Örneğin, İç Moğolistan'ın Ulan Buh Çölü'ndeki entegre ışık depolama tesisi fabrikası, her yıl metrekare başına 42 kilogram karbondioksit depolamak ve enerji harcamalarından %40 oranında tasarruf sağlamak için LED ve toprak kaynaklı ısı pompası kombinasyonunu kullanıyor.
3. Sıcaklığın kontrol edilmesi: LED bitki ışıklarını iyileştirmenin ayrı bir yolu
HPS ışık yardımına ihtiyaç duyulmadığında bile LED bitki ışıkları teknolojik gelişmeler sayesinde mükemmel sıcaklık kontrolü elde edebilir. Stratejisinin ana kısımları şunlardır:
Isı dağıtımına yönelik tasarımın iyileştirilmesi: Mükemmel ısı iletkenliğine sahip malzemeler (bakır alt tabakalar gibi) ve ısı dağıtma kanatçık yapıları kullanılarak lambanın yüzey sıcaklığı 50 derecenin altında tutulur. Örneğin, Philips GrowWise sistemi, LED çiplerinin 50.000 saat daha uzun süre dayanmasını sağlamak ve termal radyasyonun mahsuller üzerindeki etkilerini azaltmak için sıvı soğutma teknolojisini kullanıyor.
Işıkları kontrol etmenin akıllı bir yolu: Sensörleri ve IoT teknolojisini kullanarak, mahsulün büyüme aşamasına ve çevrenin sıcaklığına bağlı olarak ışığın yoğunluğunu ve spektral oranını otomatik olarak değiştirir. Örneğin Nanjing Ziraat Üniversitesi tarafından yapılan "Ayarlanabilir Spektrumlu LED Doku Kültürü Lambası", bir bulut platformu aracılığıyla sera içindeki sıcaklığı gerçek zamanlı olarak takip ediyor. Sıcaklık 15 derecenin altına düştüğünde mavi ışık miktarını otomatik olarak azaltır (sıcaklık düştükçe mavi ışık emme oranı düşer) ve mahsullerin soğuğa- dirençli genleri ifade etmesine yardımcı olmak için kırmızı ve uzak kırmızı ışık miktarını (730 nm) artırır.
Katmanlar kullanılarak aydınlatma düzenlemesi: Dikey bir çiftlikte, her yetiştirme rafının üzerine LED ışık şeritleri yerleştirilir ve katmanlar arasındaki boşluk yalnızca 0,8 metredir. Katmanlı sıcaklık kontrolü alandan en iyi şekilde yararlanır. Örneğin, Lianyungang'daki Yuntai Çiftliği'ndeki Phalaenopsis akıllı yetiştirme odasının üst katmanı, çiçeklenmeyi teşvik etmek için yüksek-yoğunluklu kırmızı ışık (800 μ mol/m²/s) kullanırken, alt katman, fideleri büyütmek için düşük-yoğunluklu mavi ışık (300 μ mol/m²/s) kullanır. Bir iklimlendirme sistemi, her katmanın sıcaklığını sırasıyla 25 derece ve 20 derecede tutar. Bu çiçeklenme döngüsünü 15 gün kısaltır.
