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詳細解析:用于農業新興應用的UV LED技術

文章來源:本站 發布時間:2019-2-22 點擊數: 131 次

紫外線(UV)LED市場在過去十年中已經擴大了五倍,預計到2025年將增長到10億美元以上。預計影響市場的一個關鍵趨勢是能夠擴展到包括農業在內的新應用。紫外線,在適當的頻率和劑量下,可以增加藥用和傳統植物中活性物質的產生,并且還可以幫助維持健康的生長環境。但要充分利用UV LED,需要考慮一些重要的重新設計。Violet Gro的母公司Violet Defense Group的首席執行官Terrance Berland將解釋這些是什么考慮因素;例如,為什么合并適當的鏡片材料至關重要。


紫外線可增加藥用植物中活性物質含量

隨著室內和城市農業的爆炸,LED的節能不僅吸引人,而且紫外線LED的進步使得紫外線,特別是UV-A和UV-B的額外好處成為可能。室內農業。紫外線已被證明可以促進藥用植物中活性物質的植物生產的增加,包括許多植物的抗氧化益處或大麻中的四氫大麻酚含量。紫外線還可以通過減少霉菌,霉菌和某些植物害蟲來幫助維持健康的生長環境-所有這些都需要替代化學品,因為它們具有增強的殺菌能力。雖然室內農業中使用的許多主要固定裝置產生一定程度的紫外光譜(無論多小),但它們的外部透鏡材料阻擋了大部分(如果不是全部的話),實際到達植物的紫外線光。隨著紫外線LED價格持續下降,能夠經濟有效地將目標紫外線納入正常生長過程中,正確的波長,正確的劑量,以及特定植物物種生命周期中的正確時間將得到改善。然而,UV LED仍然需要與適當的透鏡組合,該透鏡能夠透射UV光而不會降低透鏡和/或LED本身的劣化或破壞的風險。

現在,UV LED的進一步發展使得有可能以非常有針對性的方式為室內生長過程帶來紫外線,特別是UV-A和UV-B的額外好處。研究人員發現,在沒有紫外線的情況下,某些植物品種可能“在葉片和枝條組織上形成愈傷組織樣膨脹[7]。”例如,普通玻璃阻擋了超過90%的UV-B輻射[8],因此,在溫室或其他類似環境中生長的植物,沒有補充照明可能會產生不利影響。

紫外線也被證明可以促進藥用植物中活性物質的植物生產的增加,包括許多植物的抗氧化益處或大麻中的四氫大麻酚含量。植物具有化學過程,使它們能夠識別觸發某些反應的不同波長的光,包括可以改變植物形狀和改變化學組成的紫外線反應[9]。然而,光子學領域仍然需要更多的研究重點來真正理解所有影響,包括最佳的部署方法。

在為植物選擇LED照明時,至關重要的是要記住雖然植物可能無法獲得太多光線,但它們肯定會產生過多的熱量。雖然LED比汞燈更有效,但研究表明紫外LED僅將接收輸入功率的約15-25%[19]轉換為光。剩余部分作為熱量傳遞,因此熱管理必須是系統的關鍵部分。

此外,當光在植物不需要的光譜區域產生波長時,未被植物吸收的光子最終將轉化為需要更大冷卻成本的環境中的熱量-無論是在持續的電力需求方面,還是在前期基礎設施成本。

類似于溫室上的覆蓋物,某些類型的鏡片,例如來自HPS照明的外部玻璃夾套,實際上阻擋了大部分紫外線到達植物,將光轉化為熱量。

使用UV或甚至深藍色LED的另一個因素是大多數鏡片材料隨著時間的推移會經歷顯著的降解,導致效率降低,甚至可能導致足夠的熱量被困住以最終破壞LED本身。

然而,Violet Gro的專利技術等新技術的進步使得紫外光源與特殊類型的紫外透射鏡片材料相結合,可以直接和直接接觸,而不會產生這些不利影響。這種獨特的透鏡以及與UV LED的相關直接接觸允許更多的UV光透射并通過透鏡投射到其預期的光源,從而進一步提高效率并降低熱輸出。這有利于LED的壽命,并且大大降低室內生長設施的冷卻要求。


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