印第安纳州西拉斐特-普渡大学研究人员设计了两种简单的LED照明策略，以提高室内农业垂直农业的产量并降低能源成本。

博士生开发的近距离聚焦照明策略 命运女神谢巴尼和教授 卡里·米切尔，都在园艺与景观设计系在普渡大学农业学院，充分利用LED照明的特殊特性。

Sheibani说：“一是与其他照明选择相比，它们在发光表面相对较冷。”。因此，照明系统在靠近植物的地方工作，不会烧焦植物。LED也是电流驱动的，不像许多能源密集型的电压驱动光源。

他们的工作是一个名为 OptimIA公司（优化室内农业）。该项目由密歇根州立大学牵头，包括普渡大学、亚利桑那大学和俄亥俄州立大学的合作者。OptimIA由美国农业部赞助特种作物研究计划。

米切尔说：“这是受控环境公司增长最快的部门。”。“无论何时，还是在全球范围内，都有新的初创企业在城市和郊区不断涌现。”

在热情的投资部门的推动下，美国成为了全球行业的领导者。但劳动力和能源成本，约占室内农场运营成本的60%，威胁着初创企业的未来。通货膨胀和不断上涨的能源成本使这个本已脆弱的行业变得更加脆弱。城市土地和LED照明系统安装的启动成本也很高。

但室内农场可以很容易地降低能源消耗，同时通过近距离照明策略实现通常的产量。或者，他们可以在保持之前能源使用的同时提高产量。室内农民可以用变阻器调暗1000瓦高压钠灯的电压，但这仅仅是将能量转化为热量，没有任何节省。

米切尔说：“这是隐藏的能量。”。但有了LED，电流可以减少，光输出也可以成比例地减少。

近距离照明之所以有效，是因为LED可以像太阳一样向各个方向发光。在标准的植物/光分离距离下，植物上广角的显著光流完全忽略了它们。但随着间距的减小，这些植物吸收了原本会被浪费掉的光。

如今，室内农场只能负担得起为消费者提供绿叶蔬菜和烹饪香草。它们的快速生长允许全年进行多个种植周期，这与种植在花园或农田中的农产品不同。

一旦他们到达高成本的城市地区，室内生产的沙拉套件和绿叶蔬菜可能会以每磅16或17美元的价格出售。

米切尔说：“他们在商店里以蛤蜊壳或单个植物的形式卖给你的只是一磅的零头。”。

Sheibani说，LED是室内农业的首选照明系统，因为其相对能效高，寿命长。但改进后的LED也具有较高的光子效率，这意味着电能更容易转换为植物可以有效利用的光。

然而，LED灯的低效率捕获降低了它们的优势。例如，许多室内农民错误地认为他们可以将LED灯放在任何地方。但Sheibani和Mitchell注意到，在垂直农场和小规模实验中，光线不仅照射到植物上，还照射到墙壁和人行道上。通过缩短LED系统和叶冠之间的距离，研究人员能够减少这种浪费的光。

Sheibani说：“只要我们正确使用LED，我们就可以提高冠层光子捕获效率。”。“树冠光子捕获效率是到达植物光合作用机器的光子的一部分。”

Sheibani通过植物生长与LED电能消耗的比率来测量废物。由此产生的能源利用效率比较了LED照明系统每千瓦时所消耗能量的新鲜或干燥生物质产量克数。

她说：“每千瓦时产生的新鲜或干燥生物质克数越高，效果越好。”。普渡大学的两个测试场景都发现，距离最近的距离具有最高的能源利用效率。

Sheibani和Mitchell也在测试一种节能聚焦照明方法，该方法依赖于具有选择性控制的定制LED系统。在缓慢传播的光束下，小的、独立的、广泛分离的植物如何运作，而不是一直被完全覆盖？

米切尔说：“当幼苗发芽后出现时，非常小的植物之间的距离很大。”。

“它们需要两周的时间才能长到一起，并关闭一个幼嫩的绿色树冠。在那之前，它们之间的大部分都是浪费光。”

Sheibani和Mitchell的系统最大限度地减少了这种浪费。Sheibani说，当工厂还很小时，他们使用全覆盖LED照明效率很低。但在生长早期，使用聚焦照明可以节省能源。

她说：“然后，当植物处于高效利用光的阶段时，我们可以升级以提供最佳数量。”。

OptimIA在免费视频演示中提供更多信息，网址为 OptimIA大学和室内Ag Science咖啡馆 

米切尔说：“室内广告引起了人们的极大兴趣，人们纷纷投入其中。”。“但他们还没有真正掌握长期盈利的秘密。这正是OptimIA项目等学术研究提供帮助的地方。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。