خلال العقد الذي أمضيته في تصميم أنظمة الإضاءة البستانية، لم يكن التحدي الأكثر تعقيدًا يتمثل في إضاءة منشأة للزراعة الأحادية بمساحة 10000-قدم مربع-، ولكن بدلاً من ذلك هندسة حل لـ "منشآت المحاصيل المختلطة". لقد قمت مؤخرًا باستشارة مزارع كان يحاول زراعة مستنسخات من الخضراوات الدقيقة والريحان والفراولة على نفس نظام الرف العمودي. لقد قاموا في البداية بتثبيت الإنتاج العاليالطيف الكامل أدى النمو ضوء بارأنظمة عبر كل مستوى. وكانت النتيجة كارثة هندسية: كانت النباتات الخضراء الصغيرة تبيض بسبب الإجهاد الخفيف، في حين أن الريحان عند الحواف كان يمتد نحو الضوء، في حاجة ماسة إلى مزيد من الكثافة.
كمهندس، هذا يسلط الضوء على قانون أساسي للإضاءة: الشدة بدون تحكم هي إهدار. في منشأة بيئة -مختلطة، لا يقتصر "التوحيد" المطلوب عبر الدرج فحسب، بل يشمل أيضًا الاحتياجات البيولوجية للأنواع المختلفة. وهذا هو سبب القوة الكهربائية الضخمة والثابتة-.شريط إضاءة LED للنموغالبا ما يفشل، حيث وحداتأنبوب ضوء النمو LED كامل الطيف-يتفوق.
مشكلة "الإفراط الطيفي" في البيئات المختلطة
عندما نقوم بتصميم أالطيف الكامل أدى النمو ضوء بار، فإننا نقوم عادةً بتحسينه لهدف DLI محدد (Daily Light Integral)، وغالبًا ما نلبي المحاصيل ذات الطلب العالي-الخفيفة-. ومع ذلك، في المنشأة المختلطة، تكون "الخريطة الضوئية" الخاصة بك عبارة عن خليط. قد يكون لديك -أدراج microgreens منخفضة DLI في المستوى 1 وصواني نشر DLI عالية- في المستوى 2.
إذا كنت تستخدم نظام طاقة مركزيًا، فستضطر إلى تعتيم الرف بالكامل لحفظ النباتات الخضراء الدقيقة، مما يؤدي إلى حرمان المحاصيل ذات الطلب العالي-. من وجهة نظر هندسية، يعد هذا عدم كفاءة هائلة. من خلال الاستفادةأضواء أنبوب LED تنمو، نقدم "التحكم الحبيبي". نظرًا لأن كل أنبوب عبارة عن وحدة مستقلة أو شبه مستقلة-، فيمكن للمهندس تحديد تخطيط ثلاثي الأنابيب لرف واحد وتصميم مكون من 5 أنابيب للرف الموجود فوقه. يسمح هذا للمزارع بتخصيص PPFD (كثافة تدفق الفوتون الضوئي) وفقًا لارتفاع المحصول المحدد وتنوعه دون تغيير البنية التحتية بأكملها للمزرعة.
هندسة متغير "المسافة إلى المظلة".
أحد المتغيرات الأكثر إغفالًا في هندسة المحاصيل المختلطة-هو "الفجوة الرأسية". تصل المحاصيل المختلفة إلى ارتفاعات مختلفة عند النضج. قوة كهربائية عالية-شريط إضاءة LED للنمويتطلب "مسافة رمي" كبيرة (عادةً 12-24 بوصة) للسماح لحزم الضوء من الثنائيات الفردية بالتداخل والمزج بشكل صحيح في الطيف الكامل. إذا نما المحصول بشكل أسرع من المتوقع وأغلق هذه الفجوة، فإن تأثير "النقطة الساخنة" سوف يؤدي إلى تلف الأنسجة النباتية فعليًا.
مع أأنبوب ضوء النمو LED كامل الطيف-، يتم توزيع الثنائيات بالفعل على طول مسار خطي. هذا الاختيار الهندسي يقلل بطبيعته من "الحد الأدنى للمسافة الوظيفية". اختباراتنا فيJTGLيوضح أن الأنبوب المصمم جيدًا-يمكن أن يوضع على مسافة 6 بوصات تقريبًا من المظلة دون التسبب في فصل طيفي أو تلف حراري. بالنسبة للمنشأة المختلطة، هذا يعني أنه يمكنك ضبط ارتفاعات الرفوف بشكل مستقل. يمكن أن يكون لديك منطقة "قص قصير" ومنطقة "قص طويل" على نفس الحامل، مما يزيد من استخدام قدمك المكعبة إلى الحد الأقصى-وهو مقياس أكثر أهمية لعائد الاستثمار من القوة الكهربائية البسيطة لكل قدم مربع.
الفصل الحراري: إدارة الأحمال الحرارية للمحاصيل المتعددة
غالبًا ما تعاني منشآت المحاصيل-المختلطة من تقلبات الرطوبة ودرجات الحرارة لأن النباتات المختلفة تفرز بمعدلات مختلفة. يظهر الريحان بشكل مختلف عن اللفت. عندما تعلق ضخمةالطيف الكامل أدى النمو ضوء بار، يتحول المشتت الحراري المركّز إلى نقطة تثبيت حرارية، مما يؤدي إلى إنشاء منطقة محلية ذات درجة حرارة عالية-يصعب على التهوية القياسية إزالتها.
في مختبري، قمنا بتصميم نموذج "لكفاءة الحمل الحراري" لمختلف التركيبات. ضئيلةأنبوب أضواء LED للنمويحتوي على نسبة أعلى بكثير من -المساحة-إلى-السطح. يسمح ذلك بتبديد الحرارة في تيار الهواء المحيط بسرعة أكبر، مما يمنع تكوين "جيوب حرارية" راكدة يمكن أن تؤدي إلى انشقاق في الخضر الحساسة أو مشاكل فطرية في الأعشاب الكثيفة. عن طريق نشر مصدر الحرارة عبر متعددةأضواء أنبوب LED تنمو، نحن في الأساس "نخفف" الحمل الحراري. وهذا يجعل من السهل جدًا على نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في المنشأة الحفاظ على استقرار VPD (عجز ضغط البخار) عبر جميع أنواع المحاصيل.
كفاءة نمطية "التوصيل-والتشغيل-".
من منظور التصنيع والصيانة، تتطلب المرافق المختلطة "بنية تحتية سائلة". المحصول الذي تزرعه اليوم قد لا يكون هو المحصول الذي تزرعه بعد ستة أشهر من الآن مع تغير متطلبات السوق. إذا كنت مقفلا في الثقيلةشريط إضاءة LED للنموالإعداد، تخطيطك المادي جامد.
الهندسة أأنبوب ضوء LED للنمو كامل الطيفنظام مزود بموصلات "Daisy Chain" عالية الجودة-يسمح بإعادة التكوين بسرعة. إذا قرر المزارع تبديل قسم من الخس الخفيف-إلى الأعشاب المزهرة الخفيفة العالية-، فلن يحتاج إلى استدعاء كهربائي أو استبدال تركيبات باهظة الثمن. إنهم ببساطة يضيفون مبلغًا إضافيًاأنبوب أضواء LED للنموإلى مقاطع التثبيت الموجودة.
فيJTGL، فنحن نؤكد على "تدقيق المستقبل-" في هندستنا. نحن نستخدم الأسلاك الداخلية ذات التصنيف IP65-والسريعة-التي تسمح بإجراء هذه التعديلات بسرعة. في بيئة تجارية، تعد القدرة على تمحور إنتاجك دون توقف لمدة 48 ساعة لإجراء تعديلات الإضاءة التحديثية ميزة تنافسية هائلة.
التخصيص الطيفي للحامل "المتخصص".
في المنشأة المختلطة، غالبًا ما يكون لديك رف "متخصص"-ربما للأصناف النادرة أو لأبحاث معينة. معيار "جاهز-على-الرف"أنبوب ضوء النمو LED كامل الطيف-قد يكون ذلك 90% مما تحتاجه، لكن المهندس يبحث عن 10% الأخيرة من الكفاءة.
لأننا نتحكم في عملية SMT (تقنية التثبيت السطحي).JTGL، يمكننا ضبط مزيج الصمام الثنائي داخل عامل شكل الأنبوب. قد نقوم بزيادة نسبة اللون الأزرق-إلى-اللون الأحمر لـ "أنبوب الانتشار" أو إضافة اللون الأحمر البعيد-إلى "أنبوب الزهرة". يعد القيام بذلك داخل تركيبات شريطية كبيرة أمرًا مكلفًا ويتطلب إعادة تصميم شاملة لثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة الدوائر المطبوعة). في الأنبوب، يكون هذا بمثابة تبديل بسيط لبكرة الصمام الثنائي أثناء الإنتاج. وهذا يسمح لنا بتزويد أصحاب المرافق-المختلطة بـ "صندوق أدوات" من الأنابيب المختلفة التي تتلاءم جميعها مع نفس الرفوف وتستخدم نفس أسلاك الطاقة ولكنها تقدم نتائج بيولوجية مختلفة إلى حد كبير.
موثوقية برنامج التشغيل في بيئات التحميل المتغيرة-.
التحدي الخفي في المنشآت المختلطة هو الحمل الكهربائي على مشغل LED. عندما تقوم بتعتيم أو تبديل مناطق مختلفة من الأضواء بشكل متكرر، يمكن أن يكون "تيار الاندفاع" و"الدراجة الحرارية" على السائق شديدًا.
يبيع العديد من التجار-غير الصناعيين الأنابيب ذات المحركات "الداخلية" الرخيصة التي لا تتمتع بأي حماية ضد ارتفاع الجهد أو تراكم الحرارة. كمهندس، أجد هذا غير مقبول. نحن نصمم لديناأنبوب أضواء LED للنموسلسلة مزودة بمكثفات إلكتروليتية شديدة التحمل-وحماية من درجات الحرارة الزائدة-. سواء كان المزارع يقوم بتشغيلها بقدرة 50% للشتلات الرقيقة أو 100% للأعشاب القوية، يظل المحرك ضمن "النقطة المثالية للكفاءة". وتضمن هذه الموثوقية أن الوعد بـ "50000 ساعة" ليس مجرد شعار تسويقي، بل حقيقة هندسية تم التحقق منها.
الخلاصة: هندسة مستقبل الزراعة المتنوعة
إن عصر النمو "-المقاس الواحد-يناسب-الجميع" يقترب من نهايته، خاصة في العالم المتنوع للزراعة الحضرية ومنشآت المحاصيل-المختلطة. ويتطلب النجاح في هذا القطاع التحول من "شراء الأضواء" إلى "هندسة المجالات الضوئية".
عن طريق اختيار مجموعة موزعة منأضواء أنبوب LED تنموفوق جامدةشريط إضاءة LED للنمو، يكتسب المزارع التفاصيل الطيفية والتحكم الحراري والنمطية الفيزيائية اللازمة لإدارة محفظة بيولوجية متنوعة. دوري كمهندس هو توفير الأجهزة التي تسمح للتنوع البيولوجي بالازدهار دون المساس بالكفاءة الكهربائية أو الحرارية للمنشأة. عندما يكون نظام الإضاءة قابلاً للتكيف مثل المحاصيل التي يغذيها، فإن إمكانات الإنتاج تكون لا حدود لها.
