一, Comparação dos recursos da fonte de luz: LED não é a única opção, mas tem muitos benefícios.
1. A capacidade de manipular o espectro: o "ataque preciso" do LED e a "ampla-cobertura de espectro" de outros tipos de fontes de luz
Usando luminescência de semicondutores, as luzes LED para plantas podem corresponder com precisão às bandas de comprimento de onda essenciais, como luz vermelha (600–700 nm) e luz azul (400–500 nm). Estudos indicam que o emprego de fontes de luz LED com uma proporção de luz vermelha para azul de 4:1 durante a fase de floração dos tomates pode aumentar a taxa de pega dos frutos em 27% e elevar o teor de vitamina C em 15%. O espectro das lâmpadas de sódio de alta pressão é semelhante ao da luz solar, porém apenas 30% da luz é vermelha e menos de 5% é azul. Assim, é necessário utilizar um filtro para alterar o espectro, o que provoca uma perda de mais de 40% da energia.
A técnica de espectroscopia de síntese a laser é uma nova maneira de personalizar o espectro usando muitos comprimentos de onda de luz laser. Funciona especialmente bem para adicionar luz vermelha distante (700–750 nm). Em um experimento de fábrica, a alface com luz de preenchimento a laser tinha 8% mais clorofila do que a alface com luz LED, mas o equipamento de luz de preenchimento a laser custou três vezes mais. Só serve para culturas que agregam muito valor neste momento.
2. Eficiência energética e controle de calor: mudando a forma como a "fonte de luz fria" do LED funciona para que funcione melhor
Os LEDs são capazes de converter 50% a 60% da luz que recebem em eletricidade. Isso é duas vezes melhor que as lâmpadas de sódio de alta{3}}pressão, que convertem apenas 30% da luz que recebem. Por exemplo, um sistema de iluminação suplementar LED de 400 W utiliza aproximadamente 1.200 kWh de energia por ano em uma estufa de um acre. Um sistema de lâmpada de sódio de alta-pressão de 1.000 W com o mesmo brilho consome 3.600 kWh de energia por ano. Mais importante ainda, o LED pode ser irradiado 10 cm próximo da planta se a temperatura da superfície estiver abaixo de 40 graus. No entanto, a lâmpada de sódio de alta pressão deve ficar a mais de 1,5 metros de distância da planta se a temperatura da superfície estiver acima de 200 graus, o que significa que apenas 60% da energia luminosa que ela utiliza é eficiente.
3. Vida útil e custos de manutenção: O benefício de “longo prazo” do LED
As luzes LED para plantas duram 50.000 horas, o que é 2,5 vezes mais do que as luzes de sódio de alta{3}}pressão, que duram 20.000 horas. Os LEDs duram 8,5 anos com 16 horas de uso diário, mas as lâmpadas de sódio de alta-pressão precisam ser trocadas a cada 3 anos. Uma grande base vegetal revela que o custo médio anual de manutenção de um sistema LED é de 0,8 yuans por metro quadrado, enquanto o custo de manutenção de um sistema de lâmpadas de sódio de alta{13}}pressão é de 2,3 yuans por metro quadrado.
2, Diferenciação de cenários de aplicação: técnicas para escolha de fontes de luz com base em necessidades distintas
1. Culturas-de alto valor: o LED agora é um recurso padrão.
Em campos-de alto valor, como flores e plantas medicinais, a capacidade do LED de regular com precisão o espectro leva a benefícios econômicos diretos. Depois de usar iluminação suplementar LED de espectro completo em uma determinada base de plantio de orquídeas em Yunnan, o período de floração foi adiado em 15 dias e o preço unitário de exportação aumentou 40%. As luzes LED podem oferecer luz uniforme para o cultivo de mudas de cultura de tecidos. Eles podem manter a diferença na intensidade da luz dentro do frasco de cultura de tecidos em ± 5%, o que aumenta muito o coeficiente de proliferação.
2. Cultivar muitas hortaliças: muitas opções para quando o dinheiro está apertado
No norte, onde os vegetais são cultivados no inverno, o primeiro custo de um sistema de iluminação LED é de cerca de 80 yuans por metro quadrado, o que representa 2,7 vezes o custo de um sistema de lâmpada de sódio de alta{2}}pressão (30 yuans por metro quadrado). Mas, como utilizam menos energia, as luzes LED podem pagar-se em três anos. Agricultores com recursos limitados podem usar uma solução híbrida de "luz LED de preenchimento superior + luz de preenchimento lateral de lâmpada de sódio de alta-pressão". Eles podem usar luzes LED durante fases importantes de crescimento e mudar para lâmpadas de sódio de alta-pressão durante intervalos de manutenção diária para obter os melhores resultados com o menor custo.
3. Resposta ambiental extrema: A flexibilidade do LED
No nordeste da China, durante o inverno, o clima sombrio e com neve é comum, o que significa que não há luz solar suficiente. Um sistema de luz suplementar a laser é usado em uma base vegetal na província de Heilongjiang. Ele ainda pode ter um bom desempenho em -30 graus. Quando usado com uma bomba de calor geotérmica, ele pode controlar a temperatura e a luz em conjunto, o que leva a um rendimento de pepino 2,3 vezes maior do que o cultivo ao ar livre. Mas as fontes de luz antiquadas têm desvantagens, como serem difíceis de iniciar e perderem luz mais rapidamente em baixas temperaturas.
3, A tendência na evolução tecnológica: um avanço na "Teoria Evolucionária" do LED e outras opções
1. A tecnologia LED mudou de uma única fonte de luz para sistemas inteligentes.
As novas luzes LED para plantas possuem sensores de luz e algoritmos de IA integrados. Eles podem alterar automaticamente o espectro com base em como as plantas estão crescendo. Um experimento inteligente em estufa descobriu que a utilização de um sistema LED de controle de espectro dinâmico reduziu o ciclo de crescimento da alface em 20% e tornou o uso de fertilizantes nitrogenados mais eficiente em 18%. Novas inovações, como filmes LED dobráveis e tiras flexíveis de LED, também estão quebrando o molde das luminárias clássicas.
2. Avanço em tecnologias alternativas: possíveis problemas com OLED e laser
A iluminação suplementar a laser é cara, embora ofereça benefícios distintos para culturas de folhas escuras. Um grupo de pesquisa revelou que o preenchimento a laser pode aumentar o teor de ferro do espinafre em 22%. O volume do equipamento é apenas 1/5 do LED. As luzes OLED para plantas têm fontes de luz de superfície que as tornam perfeitas para o cultivo tri-dimensional porque não projetam sombras. No entanto, duram apenas 10.000 horas, portanto ainda não atingiram o limite do mercado.
3. Política e Orientação para o Mercado: A Aceleração da Adoção de LED
Muitas áreas implementaram políticas de subsídios-de economia de energia para a agricultura industrial como parte do impulso para a meta de "carbono duplo". Essas políticas dão aos sistemas de luz de preenchimento LED um subsídio de compra de 30% a 50%. O preço das lâmpadas LED para plantas foi reduzido de 5 yuans por watt em 2018 para 1,2 yuans por watt em 2025, o que está próximo do preço das lâmpadas de sódio de alta-pressão. Uma pesquisa da indústria diz que até 2028, 75% da iluminação das plantas utilizará LEDs.
4, Estrutura de decisão: Como você escolhe a melhor opção de iluminação?
Tipo de cultura: culturas de alto{0}}valor-agregado vêm primeiro com LED e culturas em massa podem ser misturadas para uso.
Luzes laser ou LED podem ser usadas em locais muito frios, e lâmpadas de sódio de alta-pressão podem ser utilizadas em locais não muito frios.
Ciclo de investimento: esforços de plantio de longo-prazo podem usar luzes LED, mas projetos de curto-prazo podem usar luzes normais.
Capacidade técnica: LEDs de espectro dinâmico são usados por bases com recursos de controle inteligentes, enquanto produtos de espectro fixo são usados por bases tradicionais.
