Samsung LED erzielt eine Reduzierung der Kohlenstoffemissionen um 6% beim Anbau von Salat in Pflanzenfabriken durch ein speziell für die Pflanzenbeleuchtung entwickeltes Spektrum mit einer Peak-Wellenlänge von 437nm!
Die nationale Woche der Öffentlichkeitsarbeit zur Energieeinsparung 2022 fand vom 13. bis 19. Juni statt, mit dem Motto „Grün und kohlenstoffarm, Energieeinsparung zuerst“. Der nationale Tag des niedrigen Kohlenstoffausstoßes war am 15. Juni, mit dem Motto „Umsetzung der ‚Doppel-Kohlenstoff‘-Maßnahmen, gemeinsam eine schöne Heimat aufbauen“.
Um die Aufklärung über Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung umfassend zu fördern und eine grüne, kohlenstoffarme Produktions- und Lebensweise nachdrücklich zu befürworten, rufen China Light Network, Agricultural Lighting Network und Ming Classroom gemeinsam Lichtunternehmen und Nutzerorganisationen zur Einreichung von Technologien und Projektfällen im Bereich Energieeinsparung und kohlenstoffarm auf (Details: Nationale Woche der Werbung für Energieeinsparung 2022 - Aufruf zur Einreichung von Fällen zur Energieeinsparung und kohlenstoffarmen Beleuchtung). Der in dieser Ausgabe veröffentlichte eingereichte Fall erläutert die technischen Merkmale und die Energieeinspareffekte der Indoor-Anbaubeleuchtungslösung von Samsung.
Die Erde steht weiterhin vor schweren Klimaveränderungen, und es wird erwartet, dass die Ernteerträge in den kommenden Jahren allmählich zurückgehen werden, was die Nahrungsmittelknappheit verschärfen wird. Darüber hinaus schwanken die Preise für Gemüse aufgrund saisonaler Veränderungen erheblich, was ebenfalls ein Problem darstellt. Während der Herbstsaison bleiben die Preise relativ niedrig, steigen im Winter jedoch stark an. Diese Probleme zeigen, dass die Pflanzenproduktion stark vom Klima abhängt. Die Landwirtschaft steht vor Herausforderungen und benötigt neue Anbaumethoden.
Neben der Verringerung der Ernteerträge gibt es das Problem der Lebensmittelverschwendung. Laut Forschung werden mehr als ein Drittel der Obst- und Gemüsesorten verworfen, bevor sie die Verbraucher erreichen, hauptsächlich aufgrund von Überangebot und Verderb. Die durchschnittliche Transportstrecke für Gemüse in den Vereinigten Staaten vom Bauernhof bis zum Tisch beträgt 1.596 Meilen, und übermäßige Transportstrecken führen zu Lebensmittelverderb. Um die Transportstrecken zu verkürzen, sucht die Landwirtschaft nach neuen Methoden, um Gemüse in städtischen Gebieten anzubauen, in denen sich Verbrauchergruppen befinden.
Der Indoor-Anbau kann all diese Probleme lösen, weshalb weltweit große Indoor-Farmen gebaut werden. Die Beleuchtung ist der wichtigste Faktor beim Indoor-Anbau. Da Indoor-Farmen kein Sonnenlicht haben, ist künstliche Beleuchtung die einzige verfügbare Lichtquelle. Daher ist eine optimierte gartenbauliche Beleuchtung entscheidend für den Erfolg des Indoor-Anbaus.
Bei Innenanbau-Beleuchtungssystemen müssen auch mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Da Innenanbaulampen über längere Zeiträume eingeschaltet bleiben, sind hohe Betriebskosten im Zusammenhang mit teuren Stromrechnungen einer der Nachteile des Innenanbaus. Daher sollte ein ideales Beleuchtungssystem in der Lage sein, Energie zu sparen und Kosten zu senken, während es das Pflanzenwachstum fördert. Darüber hinaus muss die Beleuchtung für den Innenanbau extremen Umgebungen mit hohen Temperaturen und Luftfeuchtigkeit sowie dem häufigen Einsatz von Düngemitteln standhalten können.
Merkmale, Vorteile und Energieeinsparungseffekte der Lösung
Aus diesen Gründen konzentriert sich die Lösung für Innenanbaubeleuchtung von Samsung auf 4 Schlüsselfunktionen . Erstens reduziert unsere Lösung dank branchenführender PPE den Energieverbrauch und minimiert so die Betriebskosten. Sie weisen eine hohe Lichtnutzungseffizienz auf, was das Pflanzenwachstum fördert und die Haltbarkeit erheblich verlängert. Schließlich verbessert die fortschrittliche Flip-Chip-Technologie von Samsung die Zuverlässigkeit unserer LEDs unter rauen Bedingungen.
Die Verwendung von LED mit einem für Pflanzenbeleuchtung spezifischen Spektrum ist der Schlüssel zur Innenanbau-Beleuchtungslösung von Samsung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Weißlicht-LEDs mit einem Peak bei 450nm reduziert unsere Lösung den Peak auf eine kürzere Wellenlänge von 437nm, um die optimale Effizienz zur Förderung des Pflanzenwachstums zu erreichen.
Durch die Verwendung blauer Chips, die elektrische Signale in Lichtenergie umwandeln, haben wir die Wellenlänge mit der höchsten Effizienz ermittelt. Unser finales LED-Spektrum-Design erreicht seinen Peak bei 437nm und erzielt so die höchste photosynthetische Photonenwirksamkeit (PPE).
Im Vergleich zu herkömmlichen Vollspektrum-Weiße-LEDs mit einem Peak bei 450 nm weisen LEDs mit einem Peak bei 437 nm eine etwa 2 % höhere PPE auf, und behalten eine höhere Effizienz bei höheren Strömen bei. Dies ist für Innenanbauumgebungen, die hohe Ströme verwenden, sehr wertvoll.
Pflanzen reagieren auf das gesamte Spektrum, einschließlich der für das Wachstum geeigneten roten, grünen und blauen Wellenlängen. Dabei beeinflusst blaues Licht nicht nur die Photomorphogenese, also die Reaktion der Wachstumsmuster von Pflanzen auf das Spektrum, sondern fördert auch die Produktion sekundärer Metaboliten wie Phenole oder Flavonole. Photomorphogenese ist lichtvermitteltes Wachstum, was bedeutet, dass die Wachstumsmuster von Pflanzen auf das Spektrum reagieren.
Wir führten eine Reihe von Experimenten in Zusammenarbeit mit einer renommierten koreanischen Universität durch, die für ihre landwirtschaftliche und gartenbauliche Forschung bekannt ist. Über sechs Wochen hinweg zogen wir zwei Arten von Blattgemüse unter verschiedenen LED-Beleuchtungsumgebungen und Wellenlängen heran. Es gab insgesamt vier verschiedene Lichtquellen, darunter zwei neu entwickelte 437nm-Spektren, ein schmales Spektrum, das blaues und rotes Licht kombiniert, sowie eine herkömmliche Vollspektrum-Weiße-LED. Alle anderen Anbaubedingungen (wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit) wurden kontrolliert und konstant gehalten. Indem wir für jede Umgebung einen einheitlichen PPFD einstellten, maßen wir das Pflanzenwachstum und den Stromverbrauch unter jeder LED-Lichtquelle. Wir untersuchten ferner die Unterschiede im Nährstoffgehalt der Pflanzen und den Grad der bakteriellen Bildung im Zusammenhang mit der Lagerfähigkeit der Ernte. Durch diese Experimente bestätigten wir die spezifischen Vorteile der auf den 437nm-Peak spezialisierten Pflanzenbeleuchtung.
Eine der leistungsstärksten Funktionen der Samsung-LEDs für den Indoor-Anbau ist ihre Fähigkeit zur Energieeinsparung . Unsere Lösung verbraucht weit weniger Energie als jede bestehende Lichtquelle für den Indoor-Anbau, einschließlich schmalspektriger LEDs und herkömmlicher vollspektriger LEDs. Der Stromverbrauch des speziellen Spektrums für Pflanzenbeleuchtung von Samsung liegt 30 % unter dem anderer Lichtquellen.
Ebenso bietet die Lösung für den Indoor-Anbau von Samsung eine höhere PPFD-Leistung, was sich positiv auf das Pflanzenwachstum auswirkt. Experimente zeigen, dass Pflanzen, die unter der gleichen Leistung LEDs mit einem für die Pflanzenbeleuchtung spezifischen Spektrum und höherem PPFD ausgesetzt sind, dickere und größere Blätter entwickeln als solche, die unter anderen Beleuchtungsarten wachsen. Darüber hinaus weisen Pflanzen, die unter unserer Beleuchtungslösung wachsen, einen deutlich höheren Gehalt an Flavonoiden auf, die antioxidative Komponenten enthalten.
Bei Lampen mit ähnlichen PPFD-Werten sind Pflanzen, die unter der Samsung EVO-Serie wachsen, dank des einzigartigen Spektrums für Pflanzenbeleuchtung von Samsung deutlich kräftiger und haben größere Blätter.
Das Experiment kam zu dem Schluss, dass Pflanzen, die in einer Umgebung mit einer Wellenlänge von 437nm gezüchtet werden, gesünder sind und das Wachstum von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen wirksamer hemmen können, wodurch eine bessere Lagerstabilität erreicht wird. Wir verglichen die Ernten am Erntetag sowie 7 und 14 Tage später und stellten fest, dass Pflanzen, die unter der kurzwelligeren EVO-Serie bei 437nm gezüchtet wurden, weniger Bakterien und Pilze aufwiesen.
Der Energieverbrauch gilt als eine der größten Belastungen beim Indoor-Anbau. Die Beleuchtungs-Lösung von Samsung für den Indoor-Anbau senkt nicht nur den Energieverbrauch, sondern bietet im Vergleich zu anderen Produkten auch die niedrigsten Anfangsinvestitionen. Insgesamt ermöglicht unsere Lösung die niedrigsten Gesamtkosten und verspricht gleichzeitig einen wirtschaftlicheren und nachhaltigeren Betrieb.