LED นวัตกรรมแสงเทียมเพื่อการผลิตพืชยุค 4.0

ผศ.ดร. ชัยรัตน์ บูรณะ - พฤศจิกายน 14, 2019
เกษตรกร

ปัจจุบันหลายท่านอาจเคยได้ยินคำว่า LED กันบ่อยๆ อุตสาหกรรมต่างๆมีการนำเทคโนโลยี LED เข้ามาใช้ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมยานยนต์ โฆษณา อุปกรณ์ไฟฟ้า การแพทย์ หรือแม้แต่กระทั่งการเกษตร แท้ที่จริงแล้ว LED คืออะไร เหตุใดจึงเริ่มมีบทบาทมากมายในหลายๆด้าน เราไปทำความรู้จักกันดีกว่าครับ  

ไดโอดเปล่งแสง (light emitting diodes, LEDs) หรือแอลอีดี เป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำทางแสงที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงการใช้ชีวิตของมนุษย์  

แสงมีความสำคัญและจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ แสงสามารถอธิบาย ได้ในเชิงปริมาณ (ความเข้มของแสง) และในเชิงคุณภาพ (ความยาวคลื่นของแสง) การวัดปริมาณของแสง หรือจำนวนพลังงานรวมที่แสงผลิตออกมา จะอยู่ในรูปของพลังงานต่อพื้นที่ มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m2) หรือเทอมของจำนวนโฟตอน (moles of photons) หน่วยเป็นไมโครโมลต่อตารางเมตรต่อ วินาที (µmol m-2 s-1) แสงธรรมชาติที่มาจากดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยสเปกตรัมของแสง (light spectrum) ในช่วงความยาวคลื่นแสงระหว่าง 250-3000 นาโนเมตร (nm) การที่แสงมีความยาวคลื่นแตกต่างกัน ทำให้เกิดสีที่แตกต่างกันไปด้วย

แสงที่พืชนำมาใช้ประโยชน์ในการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อการเจริญเติบโต สร้างใบ ดอก และผล คือ แสงในช่วงที่มนุษย์มองเห็น (visible light) ซึ่งเป็นแสงที่มีความยาวคลื่น 380 – 770 นาโนเมตร แต่จะมีช่วงแสงเฉพาะที่พืชใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง ที่เรียกว่า photo synthetically active radiation (PAR) อยู่ ในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร ซึ่งสำคัญมากต่อพืชในการใช้พลังงานเพื่อสังเคราะห์ด้วยแสง 

พืชจะดูดซึมแสงเพื่อสร้างคลอโรฟิลด์ ชนิด a และ b (chlorophyll molecules type a & b) ได้ดีที่สุดระหว่างความยาวคลื่น 400-480 นาโน เมตร (แสงสีน้ำเงิน) และระหว่าง 630-680 นาโนเมตร (แสงสีแดง) (Gacomelli et. al., 1998) โดยช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 400-700 นาโนเมตร 

กว่าทศวรรษที่มีการพัฒนาระบบการผลิตพืชในระบบปิดที่ควบคุมปัจจัยต่างๆเช่น อุณหภูมิ ความชื้น ธาตุอาหาร และแสง เพื่อการผลิตพืชผักคุณภาพสูงมาอย่างต่อเนื่อง และมีโครงการตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จในประเทศต่างๆเช่น โครงการ TerraSphere ของแคนาดา โครงการ VertiCrop™  ของแคนาดาร่วมกับสหราชอาณาจักร โครงการ Plant Factory ของญี่ปุ่น และโครงการ NextFarm ของ สาธารณรัฐเกาหลี เป็นต้น  

ปัจจุบันประเทศไทยมีการนำแสงเทียมไปใช้ทดแทนแสงธรรมชาติอยู่บ้างในงานวิจัยและการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เช่น การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อของกล้วยไม้ ยูคาลิปตัส และการปลูกผักสลัดเรดโอ๊ค โดยใช้แสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์หรือแสงจาก LED และยังมีการทดลองใช้แสงจาก LED ในการศึกษาการเจริญเติบโตของกล้วยไม้ และพืชสวนครัว เป็นต้น  

นอกจากนี้ยังได้มีการสร้างนวัตกรรมปลูกพืชในอาคารที่ใช้หลอด LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงทดแทนแสงธรรมชาติจากดวงอาทิตย์ ทำให้คนที่อาศัยอยู่ในเมืองก็สามารถปลูกพืชหรือทำเกษตรเพื่อผลิตผักไว้ทานเอง โดยสามารถควบคุมได้ทั้งคุณภาพและปริมาณ นอกจากนี้ยังควบคุมและดูแลด้วยระบบอัจฉริยะ สามารถสั่งการได้ผ่านแอปพลิเคชั่น ทำให้การทำเกษตรไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป ใครๆก็สามารถทำได้ โดยปัจจุบันมีให้เลือกหลายรูปแบบเพื่อให้เหมาะกับงบประมาณและบริบทของแต่ละท่านครับ  

แหล่งข้อมูล: 

  • บริษัท ซีวิค มีเดีย จำกัด  
  • นภัทร วัจนเทพินทร์และไชยยันต์ บุญมี, 2560, ไดโอดเปล่งแสงสีอะไรเหมาะสมกับการปลูกพืช, วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 158-176. 
  • ทวีศักดิ์ กออนันตกุล, สุธี ผู้เจริญชนะชัย และ กัลยา อุดมวิทิต, เทคโนโลยีไดโอดเปล่งแสง (LED) และโอกาสของไทย, แหล่งที่มา : http:// www.nstda.or.th/nstda-knoeledge/22-kno wledge/8773-led-technology, 16 มิถุนายน 2559. 
  • Gacomelli, G.A., Greenhouse Glazing and Solar Radiation Transmission Workshop, October 1998 @CCEA, Center for Controlled Environment Agriculture, Rutgers University, Cook College, AZ, 85721, USA. 
เขียนโดย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ชัยรัตน์ บูรณะ 
คณะนวัตกรรมการจัดการเกษตร สถาบันการจัดการปัญญาภิวัฒน์