בעשור שלי בתכנון מערכות תאורה גננות, האתגר המורכב ביותר לא היה הדלקת מתקן מונו-תרבותי בגודל 10,000-רגל-רבוע, אלא הנדסת פתרון עבור "מתקני גידולים מעורבים". לאחרונה התייעצתי עם מגדל שניסה לטפח שיבוטים של מיקרו ירוקים, בזיליקום ותותים באותה מערכת מתלה אנכית. בתחילה הם התקינו תפוקה גבוההבר אור LED גדל בספקטרום מלאמערכות בכל שכבה. התוצאה הייתה אסון הנדסי: המיקרו-ירוקים הלבינו מלחץ קל, בעוד הבזיליקום בקצוות נמתח לעבר האור, נואש לעוצמה רבה יותר.
כמהנדס, זה מדגיש חוק בסיסי של תאורה: עוצמה ללא שליטה היא בזבוז. במתקן בסביבה- מעורבת, ה"אחידות" הנדרשת היא לא רק על פני המגש, אלא על פני הצרכים הביולוגיים של מינים שונים. זו הסיבה שההספק המגושם והקבוע-בר אור גידול LEDלעתים קרובות נכשל, שבו המודולריצינור אור לגידול LED בספקטרום מלאמצטיין.
הבעיה של "מוגזם ספקטרלי" בסביבות מעורבות
כאשר אנו מעצבים אבר אור LED גדל בספקטרום מלא, בדרך כלל אנו מבצעים אופטימיזציה עבור יעד DLI ספציפי (Daily Light Integral), ולעיתים קרובות מספקים גידולים בביקוש-קל- גבוה. עם זאת, במתקן מעורב, "מפת האור" שלך היא עבודת טלאים. ייתכן שיש לך -DLI מיקרו ירוקים נמוכים בשכבה 1 ומגשי הפצת DLI גבוהים- בשכבה 2.
אם אתה משתמש במערכת חשמל מרכזית, אתה נאלץ לעמעם את המתלה כולו כדי להציל את המיקרו-ירוקים, שמרעיבים את היבולים-המבוקשים יותר. מנקודת מבט הנדסית, מדובר בחוסר יעילות עצום. על ידי ניצולאורות גידול צינור LED, אנו מציגים את "בקרה גרעינית". מכיוון שכל צינור הוא יחידה עצמאית או חצי-עצמאית, מהנדס יכול לציין פריסה של 3 צינורות עבור מדף אחד ופריסה של 5 צינורות עבור זה שמעליו. זה מאפשר למגדל להתאים את ה-PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) לגובה היבול ולמגוון הספציפיים מבלי לשנות את כל התשתית של החווה.
הנדסת משתנה "מרחק לחופה".
אחד המשתנים שהכי מתעלמים ממנו בהנדסת-יבול מעורב הוא "הפער האנכי". גידולים שונים מגיעים לגבהים שונים בבגרות. הספק- גבוהבר אור גידול LEDדורש "מרחק זריקה" משמעותי (בדרך כלל 12-24 אינץ') כדי לאפשר לאלומות האור מדיודות בודדות לחפוף ולהתמזג כראוי לספקטרום מלא. אם יבול גדל מהר מהצפוי ויסגור את הפער הזה, אפקט "הנקודה החמה" תפגע פיזית ברקמת הצמח.
עם אצינור אור לגידול LED בספקטרום מלא, הדיודות כבר מפוזרות לאורך נתיב ליניארי. בחירה הנדסית זו מפחיתה מטבעה את "המרחק הפונקציונלי המינימלי". הבדיקה שלנו בJTGLמראה שצינור-מהונדס היטב יכול לשבת עד 6 אינץ' מהחופה מבלי לגרום להפרדה ספקטרלית או נזק חום. עבור מתקן מעורב, זה אומר שאתה יכול להתאים את גובה המדף באופן עצמאי. אתה יכול לקבל אזור "קצר חיתוך" ואזור "יבול גבוה" על אותו מתלה, ולמקסם את ניצול הרגל המעוקב שלך-מדד שחשוב הרבה יותר להחזר ה-ROI מאשר וואט פשוט למטר מרובע.
הפרדה תרמית: ניהול עומסי חום מרובים-ביבול
מתקני גידולים מעורבים- נאבקים לעתים קרובות עם תנודות לחות וטמפרטורה מכיוון שצמחים שונים מתרחשים בקצב שונה. בזיליקום מתרחש אחרת מקייל. כשאתה תולה מאסיביבר אור LED גדל בספקטרום מלא, גוף הקירור המרוכז הופך לעוגן תרמי, ויוצר אזור טמפרטורה- גבוה מקומי שקשה לאוורור רגיל לפנות אותו.
במעבדה שלי, דגמנו את "יעילות הסעה" של גופים שונים. רזהצינור אורות גידול LEDבעל יחס משטח-משטח-ל-מסה גבוה בהרבה. זה מאפשר לחום להתפזר לזרם האוויר הסביבתי מהר יותר, ולמנוע היווצרות של "כיסי חום" עומדים שיכולים לגרום לבריחת ירוקים רגישים או בעיות פטרייתיות בעשבי תיבול צפופים. על ידי פיזור מקור החום על פני מרוביםאורות גידול צינור LED, אנחנו בעצם "מדללים" את העומס התרמי. זה מקל באופן משמעותי על מערכת ה-HVAC של המתקן לשמור על VPD יציב (Vapour Pressure Deficit) בכל סוגי הגידולים.
היעילות של מודולריות "חבר-והפעל-".
מנקודת מבט של ייצור ותחזוקה, מתקנים מעורבים דורשים "תשתית נוזלים". ייתכן שהיבול שאתה מגדל היום לא יהיה היבול שאתה מגדל בעוד שישה חודשים מעכשיו, מכיוון שדרישות השוק משתנות. אם אתה נעול לתוך כבדבר אור גידול LEDההגדרה, הפריסה הפיזית שלך נוקשה.
הנדסה אצינור אור LED לגדל ספקטרום מלאמערכת עם-מחברי "Daisy Chain" באיכות גבוהה מאפשרת הגדרה מחדש מהירה. אם מגדל מחליט להחליף חלק מחסה קלה-לצמחי תבלין בעלי פריחה- בהירה, הוא לא צריך לקרוא לחשמלאי או להחליף אביזרים יקרים. הם פשוט מוסיפים תוספתצינור אורות גידול LEDלקליפסי ההרכבה הקיימים.
בְּJTGL, אנו מדגישים את ה"עתיד-הוכחה" בהנדסה שלנו. אנו משתמשים בחיווט פנימי-בדירוג-IP65, מהיר-לחיבור המאפשר לבצע התאמות-מהירה. בסביבה מסחרית, היכולת לסובב את הייצור שלך ללא השבתה של 48 שעות לחידוש התאורה מהווה יתרון תחרותי עצום.
התאמה אישית ספקטרלית עבור מתלה "המומחה".
במתקן מעורב, לעתים קרובות יש לך מתלה "מומחה"-אולי עבור זנים נדירים או מחקר ספציפי. "מדף-ה-סטנדרטי"צינור אור לגידול LED בספקטרום מלאיכול להיות 90% ממה שאתה צריך, אבל מהנדס מחפש את ה-10% הסופי של היעילות.
מכיוון שאנו שולטים בתהליך ה-SMT (טכנולוגיית הר השטח) ב-JTGL, נוכל להתאים את תערובת הדיודות בתוך גורם הצורה של הצינור. אנו עשויים להגדיל את היחס הכחול-ל-אדום עבור "צינור התפשטות" או להוסיף רחוק-אדום ל"צינור פורח". לעשות זאת בתוך מתקן בר גדול הוא יקר ודורש תכנון מחדש של ה-PCB (Printed Circuit Board). בצינור, זה החלפה פשוטה של סליל הדיודה במהלך הייצור. זה מאפשר לנו לספק לבעלי מתקנים מעורבים- "ארגז כלים" של צינורות שונים שכולם מתאימים לאותם מתלים ומשתמשים באותם כבלי חשמל אך מספקים תוצאות ביולוגיות שונות בתכלית.
אמינות מנהלי התקנים בסביבות עומס- משתנות
אתגר נסתר במתקנים מעורבים הוא העומס החשמלי על דרייבר ה-LED. כאשר אתה מעמעם לעתים קרובות או מחליף אזורים שונים של אורות, "זרם כניסות" ו"רכיבה תרמית" על הנהג יכולים להיות חזקים.
סוחרים רבים שאינם-יצרנים מוכרים צינורות עם דרייברים זולים, "פנימיים" שאין להם הגנה מפני קפיצי מתח או הצטברות חום. כמהנדס, אני מוצא את זה לא מקובל. אנחנו מעצבים את שלנוצינור אורות גידול LEDסדרה עם-קבלים אלקטרוליטיים כבדים והגנת-על טמפרטורה. בין אם המגדל מפעיל אותם בעוצמה של 50% עבור שתילים עדינים או 100% עבור עשבי תיבול חזקים, הנהג נשאר ב"נקודת היעילות המתוקה" שלו. מהימנות זו מבטיחה שהבטחת "50,000 שעות" אינה רק סיסמה שיווקית, אלא עובדה הנדסית מאומתת.
מסקנה: הנדסת העתיד של חקלאות מגוונת
העידן של האור "אחד-מתאים-לכולם" מסתיים, במיוחד בעולם המגוון של חקלאות עירונית ומתקני גידולים מעורבים-. הצלחה במגזר זה מחייבת מעבר מ"קניית אורות" ל"שדות אור הנדסיים".
על ידי בחירת מערך מבוזר שלאורות גידול צינור LEDעל נוקשהבר אור גידול LED, המגדל מקבל את הגרנולריות הספקטרלית, הבקרה התרמית והמודולריות הפיזית הדרושים לניהול תיק ביולוגי מגוון. תפקידי כמהנדס הוא לספק את החומרה שמאפשרת למגוון הביולוגי הזה לפרוח מבלי לפגוע ביעילות החשמלית או התרמית של המתקן. כאשר מערכת התאורה מתאימה להתאמה כמו הגידולים שהיא מאכילה, פוטנציאל התפוקה הוא בלתי מוגבל.
