參、引進何種技術及如何解決
為解決LED光源對組織培苗的缺失,可鎖定如下幾個方向進行改進之研究:
鎖定植物光合作用之生理幅射能波長範圍:
植物固定CO2的流程分為C3、C4與CAM等三種路徑,雖然
光合作用流程特徵不同,但透過系統分類學、組織學、考古證據及
光合系統演化論的研究, C4與CAM源自C3的演化關係,因此選
用C3生理特性可通用大多數地球植物品種。
葉綠素的生理波長在600∼700nm與400∼500nm兩區段
間,類胡蘿蔔素在390∼500nm間,海藻素分為藻紅素的450∼
600nm與藻藍素500∼700nm等, Emerson效應的光化學系統
模型,透過確立葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿蔔素及海藻素等光合
酵素之間的系統運作關係,及光合作用中心RC葉綠素a1為光捕捉
中心的學理基礎,微調各式LED晶片功率、配比及測試驗證的結果
,形成以650~700nm為核心的系統光能組合。
確認光能量值與光質、光強度之間的關聯性:
研究光合生長燈的組成,不該誤用光質、功率各異的LED顆
粒數為能量單位,亦如太陽光之紅藍組成為『55:8』的光量子數
比例表示之;回歸植物生理及光電子理論層面,實驗分析已知植物
在太陽與LED照射下的虛表光合作用(AP)產出CO2差異,確認
所對應光能量值與光質、光強之間的關聯性,以尋求現階段合理成
本量產的最佳化晶片組合。
運用既有材料、結構、封裝等專利優勢與一次混光效果:
針對學術期刊的研究報導,部份LED設計缺點為混光不均,
承受異常光斑的植物生長不穩且效率不彰,多次光學容易造成效率
遞減的弊端,故以一次光學多晶封裝為設計主軸。雖然LED多晶封
裝其中心晶片會有熱效應問題,但考慮植物生理特性如光化學反應
中心系統(RC)與LED壽命的主從關係,權衡調整中心藍光晶片
為直導熱結構及陣列3×3組合的長時間實驗結果,熱傳效率遠高於
動輒數百顆或更多陣列及使用間接熱導晶片與基板的傳統業者。
肆、後續推廣發展及應用趨勢
LED光源對後續農業用途推廣及應用部份還有以下幾個方向
•專業農業:水耕栽培、無毒栽培、有機栽培等
•高經濟作物:花卉栽培、菌藻類培殖、微生物培殖等
•特殊農業:完全無日照的特殊環境、船上、山洞、太空站等
期盼『環保養生』與『節能減碳』的『植物工廠』理
念,將傳統易受天災及蟲害影響的生產模式移入可控
制的室內,藉由隔離達到完全不使用農藥生產,也避
免氣候限制而以高效率、可計劃性產出的模式,將反
季節、無農藥污染的農產品供應給全人類,以期達成
完全無農藥等毒害物質的儀器檢測值『0ppm』為產
品目標。
伍、參考文獻
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吳家森、鄭紅平,浙江林學院學報2008/25(6)。
7.溫室植物生產用LED組合光源的優化設計,(浙江林學院)周
國泉、鄭軍、周益民、儲修祥、倪湧舟等合著,『光電子.
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銘、宋傑瓊、顧玲玲、方圓、陳濤、陳大華等合著,『燈與照明
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