Светодиодное садоводство - мейнстрим сельского хозяйства будущего
Популярность комнатных ферм растёт в промышленных масштабах, поскольку они лучше приспособлены к оптимальному выращиванию растений, защищены от экстремальных температурных перепадов и лучше адаптированы к пространственным ограничениям. В таких комнатных хозяйствах искусственное освещение играет решающую роль благодаря эффективному управлению интенсивностью роста овощей.
Опираясь на фирменные светодиодные технологии, Samsung выпустил линейку светодиодов для садоводства в мае прошлого года, предоставив сторонникам здорового питания лучшие световые решения для индивидуальных хозяйств. Светодиодное освещение эффективно и имеет более длительный срок службы, чем ранее существовавшие системы искусственного освещения. Регулировать цветовой спектр здесь очень легко, поэтому светодиодные решения становятся всё более привлекательным вариантом для частных хозяйств.
Различные длины световых волн могут воздействовать на растения по-разному. Например, для фотосинтеза требуются длины волн от 430 до 700 нанометров, длина волны 450 нанометров способствует прорастанию, 660 нанометров стимулирует рост, а 730 нанометров и более помогают растениям цвести и плодоносить. Именно благодаря этим свойствам преобладающей тенденцией в домашних хозяйствах являются "красные" (около 600 ~ 750 нанометров) и "голубые" (около 400 ~ 450 нанометров) светодиоды.
Недавние исследования также отмечают важность зелёного света с длиной волны 550 нанометров, так как было обнаружено, что он может проникать в нижнюю полость, интенсифицируя процесс фотосинтеза у растений. В ходе наблюдений также было отмечено интересное взаимодействие с длиной волны синего спектра. В настоящее время эта особенность также активно изучается.
Основываясь на этом исследовании, в ноябре прошлого года Samsung выпустил свой пакет белых светодиодов с широким спектральным диапазоном, включая стимулирующие рост синие и красные волны. Светодиодные лампы полного спектра могут повысить питательную ценность растений, предотвратить болезни и размножение вредителей. Яркий белый свет также может создать более приятную рабочую среду, чем светильники узкого спектра, что позволяет фермерам относительно легко отслеживать рост и обследовать растения на предмет выявления заболеваний.
Упаковка светодиодных модулей разработана для обеспечения высокой надёжности даже при использовании химических удобрений, эксплуатации в жарких и влажных условиях. Новый пакет также конкурентоспособен по цене в сравнении с продуктами на основе красных светодиодов, что помогает снизить затраты на установку систем освещения на фермах.
Samsung поднял уровень эффективности белых светодиодных пакетов до самого высокого в отрасли, подтвердив своё лидерство в этой области. Теперь производители светодиодной продукции могут использовать на 30% меньше упаковок в каждом светильнике, чтобы достичь необходимого уровня эффективности, а это, в конечном итоге, снижает затраты при создании ферм.
Пакеты могут быть подобраны в соответствии с типами растений и требованиями при эксплуатации тепличного комплекса.
Samsung Electronics предлагает 5 белых светодиодных пакетов и один белый светодиодный модуль. Корпорация также разработала 1 синий пакет и 2 красных пакета с одной длиной волны.
Как поясняет Уилл Чэн, исследователь из компании Lighting Marketing Group (LED), «хотя прошло менее 2-х лет с тех пор, как Samsung Electronics начал свою деятельность в области светодиодного садоводства, мы уже получили много положительных отзывов от представителей рынка передовых светодиодных технологий. Мы стремимся разрабатывать наиболее инновационные продукты, которые поддерживают эффективное производство продуктов питания, и будем продолжать расширять наш портфель исходя из результатов тестирования, исследований и консультаций с экспертами».
Создай свой собственный огород
В домах будущего можно выращивать собственные овощи независимо от климатической зоны, в которой вы проживаете. На недавней выставке KBIS 2019 Samsung продемонстрировал Chef Garden, домашнюю сельскохозяйственную платформу на базе искусственного интеллекта, которая интегрируется в следующее поколение холодильников серии Family Hub. "Умный" внутренний сад использует капсулы для семян, позволяя людям выращивать некоторые виды фруктов, овощей и трав. Chef Garden автоматически контролирует свет, температуру и влажность внутри камеры для оптимизации роста с/х культур. В новой системе также используется технология "туманоэлектроники", которая создаёт "влажное облако" из питательных веществ, доставляя их непосредственно к растениям. Это позволяет исключить применение пестицидов. При минимальном количестве воды внутренняя часть Chef Garden всегда остаётся чистой. Chef Garden также может информировать пользователей, когда растения окончательно созрели и готовы к употреблению в пищу. Одновременно интеллектуальная система Family Hub на базе TIZEN OS порекомендует рецепты с использованием выращенных растений.
Плодотворные инвестиции и исследования
Samsung поддерживает научные исследования и разработки в таких областях, как фундаментальные науки, материаловедение и ICT через собственный научно-технический фонд. С 2013 года Samsung профинансировал 500 проектных грантов для корейского научного сообщества, среди которых - технологические исследовательские проекты, посвящённые вертикальному земледелию и ускорению роста растений. Кроме того, ожидается, что дальнейшие открытия, сделанные в рамках проектов ICT, связанных с искусственным интеллектом (AI), интернетом вещей (IoT) и светодиодами, будут способствовать синергии между технологиями Samsung и промышленным фермерским хозяйством по производству здоровой пищи.
«Одна из основных целей этого проекта заключается в исследовании того, как технологии могут решить проблемы, связанные с окружающей средой и нехваткой качественного продовольствия», - говорит Дучэн Даниэль Юм, глава научно-исследовательского центра Samsung по технологиям будущего. «Мы намерены инвестировать на эти цели в общей сложности порядка 1,3 миллиарда долларов США к 2023 году, что может оказать реальное влияние на формирование общества будущего».
How Samsung is Helping to Take Healthy Food from Farm to Table
As awareness of environmental issues grows, the impacts of the agricultural industry and our own personal food consumption are of increasing public concern. The use of pesticides, herbicides and other resources are falling out of favor and more efficient methods of food production are being explored as we strive to cultivate healthier food. Samsung Electronics is contributing to these efforts, developing technologies that can reduce the environmental impact of growing healthy food.
Horticulture LED Driving the Future of Farming
On the industrial scale, indoor farms are increasing in popularity, since they are better equipped to overcome spatial constraints and extreme climates. In such indoor farms, artificial light plays a crucial role in efficiently managing the rate of plant growth.
Drawing upon its LED technologies developed for other lighting markets, Samsung launched its Horticulture LED lineup in May of last year to provide advanced lighting solutions to indoor farms. LED lighting is more efficient and has a longer lifespan than previously existing artificial lighting solutions. It is also easy to control the light spectrum of LED lighting and LED solutions are becoming a more attractive option for indoor farms.
Different wavelengths of light can affect plants in different ways. For example, wavelengths of 430 to 700 nanometers are required for photosynthesis, a wavelength of 450 nanometers promotes germination, 660 nanometers stimulates growth, and 730 nanometers or more helps plants to bloom and produce fruits. It’s thanks to these properties that red wavelengths (about 600~750 nanometers) and blue wavelengths (about 400~450 nanometers) have been the prevailing trend in indoor farms.
Recent developments have also emphasized the importance of green light with a wavelength of 550 nanometers, with findings that it can penetrate the lower canopy and thus increase the photosynthesis in plants found there. Since this was observed, interaction with a blue wavelength is now actively being studied also.
Based on this research, Samsung released its White LED package last November, with an extensive spectral range, including growth-boosting blue and red wavelengths. Full-spectrum LED lights can increase the nutritional value of plants and deter disease and pests. The bright white light can also create a more pleasant work environment than narrow spectrum alternatives, allowing farmers to monitor growth and inspect for disease with relative ease.
The package is designed to deliver strong reliability, even alongside the use of chemical fertilizers or under hot and humid conditions. The package is also competitive in price when compared to red LED products, helping to reduce the cost of establishing lighting systems in indoor farms.
Samsung raised the photon efficacy level of white LED packages to the highest in the industry, thus reconfirming the company’s leadership in this field. As a result, lighting manufacturers can use 30 percent fewer packages in each luminaire to achieve the same efficacy level as other lighting equipment, ultimately reducing the costs for indoor farms.
Packages can be selected according to the types of plants and the facility’s requirements. Samsung Electronics offers five white LED packages and one white LED module. The company has also designed one blue package and two red packages with a single wavelength.
As Will Chung, a researcher in the company’s Lighting Marketing Group (LED), explained, “Although it’s been less than two years since Samsung Electronics started its horticulture LED business, we’ve already received lots of positive feedback from the market for developing high-quality LED technologies. We’re committed to developing more innovative products that support convenient food production, and will continue to enhance our offerings with testing, studies, and experts’ advice.”
Grow Your Own
In the homes of the future, it will be possible to grow your own vegetables no matter the climate. Samsung recently showcased Chef Garden at KBIS 2019, an AI farming platform that integrates with the next generation of Family Hub. The smart indoor garden uses seed capsules, allowing people to grow small fruits, vegetables and herbs with only a small part of the plant. Chef Garden controls light, temperature and humidity to optimize plant growth. The system also utilizes fogponics technology, which creates a nutrient fog that delivers water and nutrients directly to the plants so that they can grow without the need for pesticides. With water kept to the minimum required, the inside of Chef Garden always remains clean. Chef Garden can also inform users when plants are ready to harvest and recommend recipes thanks to smart integration with TIZEN-powered Family Hub.
Fruitful Investments and Research
Samsung is supporting research and development in fields such as basic sciences, materials science and ICT through the Samsung Science and Technology Foundation. Samsung has funded 500 project grants for the Korean scientific community to explore since 2013, amongst which are technology research projects examining vertical farming and the acceleration of plant growth. In addition, it is expected that further discoveries garnered from ICT projects involving AI, IoT and LEDs will foster synergy between Samsung’s technology and industrial farming’s efforts to produce healthy food.
“One of the main objectives of this support project is to consider how technology might solve the environmental and food shortage problems society faces today,” said Doochan Daniel Eum, Head of the Samsung Research & Incubation Center for Future Technology. “It’s our intention to contribute a total of 1.5 trillion Korean Won (approximately 1.3 billion USD) by 2023, investing in technologies that can effect real change for future society.”
