Oryginalne źródło: Houcheng Liu. Stan rozwoju i tendencja w branży oświetlenia roślinnego LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Źródło artykułu: Materiał Once Deep

Światło jest podstawowym czynnikiem środowiskowym wzrostu i rozwoju roślin. Światło nie tylko dostarcza energię do wzrostu roślin poprzez fotosyntezę, ale jest także ważnym regulatorem wzrostu i rozwoju roślin. Dodatek sztucznego światła lub pełne napromienianie światłem sztucznym może pobudzić wzrost roślin, zwiększyć plony, poprawić kształt i kolor produktu, poprawić składniki funkcjonalne oraz zmniejszyć występowanie chorób i szkodników. Dzisiaj podzielę się z Wami stanem rozwoju i trendami branży oświetlenia roślin.
W oświetleniu roślin coraz szerzej wykorzystuje się technologię sztucznych źródeł światła. LED ma wiele zalet, takich jak wysoka wydajność świetlna, niskie wytwarzanie ciepła, małe rozmiary, długa żywotność i wiele innych zalet. Ma oczywiste zalety w dziedzinie oświetlenia uprawy. Branża oświetlenia do uprawy będzie stopniowo wprowadzać oprawy oświetleniowe LED do uprawy roślin.

A. Stan rozwoju branży oświetlenia LED do uprawy 

1. Pakiet LED do oświetlenia uprawy

W dziedzinie opakowań LED do oświetlenia uprawy istnieje wiele rodzajów urządzeń pakujących i nie ma jednolitego standardowego systemu pomiaru i oceny. Dlatego w porównaniu z produktami krajowymi zagraniczni producenci skupiają się głównie na kierunkach o dużej mocy, kolbach i modułach, biorąc pod uwagę serię białego światła oświetlenia do uprawy, biorąc pod uwagę cechy wzrostu roślin i humanizowane środowisko oświetleniowe, mają większe zalety techniczne w zakresie niezawodności, światła wydajność, charakterystyka promieniowania fotosyntetycznego różnych roślin w różnych cyklach wzrostu, w tym różne typy elektrowni dużej, średniej i małej mocy o różnych rozmiarach produktów, w celu zaspokojenia potrzeb różnych roślin w różnych środowiskach wzrostu, oczekując osiągnięcia Celem jest maksymalizacja wzrostu roślin i oszczędność energii.

Duża liczba kluczowych patentów na płytki epitaksjalne z chipami nadal znajduje się w rękach wczesnych wiodących firm, takich jak japońska Nichia i American Career. Krajowym producentom chipów wciąż brakuje opatentowanych produktów, które byłyby konkurencyjne na rynku. Jednocześnie wiele firm opracowuje również nowe technologie w zakresie chipów opakowaniowych do oświetlenia uprawy. Na przykład technologia chipów cienkowarstwowych firmy Osram umożliwia ciasne pakowanie chipów w celu utworzenia powierzchni oświetleniowej o dużej powierzchni. W oparciu o tę technologię wysokowydajny system oświetlenia LED o długości fali 660 nm może zmniejszyć zużycie energii na obszarze upraw o 40%.

2. Zwiększ spektrum oświetlenia i urządzenia
Spektrum oświetlenia roślin jest bardziej złożone i zróżnicowane. Różne rośliny mają duże różnice w wymaganych widmach w różnych cyklach wzrostu, a nawet w różnych środowiskach wzrostu. Aby sprostać tym zróżnicowanym potrzebom, w branży dostępne są obecnie następujące schematy: ①Wiele schematów kombinacji światła monochromatycznego. Trzy najskuteczniejsze widma fotosyntezy roślin to głównie widmo z pikami przy 450 nm i 660 nm, pasmo 730 nm indukujące kwitnienie roślin, plus światło zielone 525 nm i pasmo ultrafioletowe poniżej 380 nm. Połącz tego rodzaju widma zgodnie z różnymi potrzebami roślin, aby utworzyć najbardziej odpowiednie widmo. ②Schemat pełnego widma w celu osiągnięcia pełnego pokrycia widma zapotrzebowania roślin. Ten typ widma odpowiadający układowi SUNLIKE reprezentowanemu przez Seoul Semiconductor i Samsung może nie jest najbardziej wydajny, ale jest odpowiedni dla wszystkich roślin, a koszt jest znacznie niższy niż w przypadku rozwiązań w zakresie kombinacji światła monochromatycznego. ③Użyj białego światła o pełnym spektrum jako podstawy oraz światła czerwonego 660 nm jako schematu kombinacji, aby poprawić efektywność widma. Ten schemat jest bardziej ekonomiczny i praktyczny.

Oświetlenie do uprawy roślin, monochromatyczne chipy LED (główne długości fal to 450 nm, 660 nm, 730 nm) urządzenia pakujące są objęte wieloma firmami krajowymi i zagranicznymi, podczas gdy produkty krajowe są bardziej zróżnicowane i mają więcej specyfikacji, a produkty zagranicznych producentów są bardziej ustandaryzowane. Jednocześnie pod względem strumienia fotosyntezy, wydajności świetlnej itp. nadal istnieje duża różnica pomiędzy krajowymi i zagranicznymi producentami opakowań. W przypadku monochromatycznych, lekkich urządzeń do oświetlania roślin, oprócz produktów o głównych pasmach długości fal 450 nm, 660 nm i 730 nm, wielu producentów opracowuje również nowe produkty w innych pasmach długości fal, aby zapewnić pełne pokrycie promieniowania fotosyntetycznie aktywnego (PAR) długość fali (450-730nm).

Monochromatyczne lampy LED do uprawy roślin nie nadają się do uprawy wszystkich roślin. Dlatego podkreślono zalety diod LED o pełnym spektrum działania. Pełne widmo musi najpierw osiągnąć pełne pokrycie pełnego spektrum światła widzialnego (400-700nm) i zwiększyć wydajność tych dwóch pasm: światła niebiesko-zielonego (470-510nm), światła głębokiej czerwieni (660-700nm). Użyj zwykłej niebieskiej diody LED lub ultrafioletowego chipa LED z fosforem, aby uzyskać „pełne” widmo, a jego wydajność fotosyntezy ma swoje własne wysokie i niskie. Większość producentów urządzeń pakujących z białymi diodami LED do oświetlenia roślin wykorzystuje układ Blue Chip + luminofory, aby uzyskać pełne spektrum. Oprócz trybu pakowania światła monochromatycznego i światła niebieskiego lub chipa ultrafioletowego plus fosforu w celu uzyskania światła białego, urządzenia pakujące do oświetlenia roślin mają również tryb pakowania złożonego, który wykorzystuje dwa lub więcej chipy o długości fali, takie jak czerwony dziesięć niebieski/ultrafioletowy, RGB, RGBW. Ten tryb pakowania ma ogromne zalety w zakresie przyciemniania.

Jeśli chodzi o produkty LED o wąskiej długości fali, większość dostawców opakowań może zapewnić klientom produkty o różnych długościach fal w paśmie 365–740 nm. Jeśli chodzi o widmo oświetlenia zakładu przetworzone przez luminofory, większość producentów opakowań oferuje klientom różne widma do wyboru. W porównaniu do roku 2016 dynamika sprzedaży w roku 2017 osiągnęła znaczący wzrost. Wśród nich tempo wzrostu źródła światła LED 660 nm koncentruje się w 20% -50%, a tempo wzrostu sprzedaży roślinnego źródła światła LED z konwersją fosforu osiąga 50% -200%, to znaczy sprzedaż roślin z konwersją fosforu Źródła światła LED rosną coraz szybciej.

Wszystkie firmy zajmujące się pakowaniem mogą dostarczać ogólne produkty opakowaniowe o mocy 0,2–0,9 W i 1–3 W. Te źródła światła umożliwiają producentom oświetlenia dużą elastyczność w projektowaniu oświetlenia. Ponadto niektórzy producenci oferują również zintegrowane produkty opakowaniowe o większej mocy. Obecnie ponad 80% dostaw większości producentów ma moc 0,2-0,9 W lub 1-3 W. Wśród nich przesyłki wiodących międzynarodowych firm opakowaniowych skupiają się w 1-3 W, natomiast wysyłki małych i średnich wielkości firm zajmujących się opakowaniami skupiają się na mocach 0,2-0,9 W.

3. Obszary zastosowania oświetlenia do uprawy roślin

Jeśli chodzi o zastosowanie, oprawy oświetleniowe do uprawy roślin są stosowane głównie w oświetleniu szklarni, całkowicie sztucznych fabrykach roślin oświetleniowych, hodowli tkanek roślinnych, oświetleniu pól uprawnych na zewnątrz, sadzeniu warzyw i kwiatów w gospodarstwie domowym oraz badaniach laboratoryjnych.

①W szklarniach słonecznych i szklarniach wieloprzęsłowych udział sztucznego światła w oświetleniu dodatkowym jest nadal niski, a głównymi lampami są lampy metalohalogenkowe i wysokoprężne lampy sodowe. Stopień penetracji systemów oświetlenia LED do uprawy jest stosunkowo niski, ale tempo wzrostu zaczyna przyspieszać wraz ze spadkiem kosztów. Głównym powodem jest to, że użytkownicy mają wieloletnie doświadczenie w stosowaniu lamp metalohalogenkowych i wysokoprężnych lamp sodowych, a zastosowanie lamp metalohalogenkowych i wysokoprężnych lamp sodowych może zapewnić około 6% do 8% energii cieplnej dla szklarnię, unikając oparzeń roślin. System oświetlenia LED do uprawy nie zapewniał konkretnych i skutecznych instrukcji oraz danych, co opóźniało jego zastosowanie w szklarniach dziennych i wieloprzęsłowych. Obecnie nadal dominują zastosowania demonstracyjne na małą skalę. Ponieważ dioda LED jest źródłem zimnego światła, może znajdować się stosunkowo blisko korony roślin, co powoduje mniejszy wpływ temperatury. W szklarniach dziennych i wieloprzęsłowych coraz częściej w uprawach międzyroślinnych stosuje się oświetlenie LED.

②Zastosowanie w rolnictwie na świeżym powietrzu. Penetracja i zastosowanie oświetlenia roślin w rolnictwie obiektowym jest stosunkowo powolne, natomiast zastosowanie systemów oświetlenia roślin LED (kontrola fotoperiodyczna) w przypadku upraw plenerowych o długim dniu o dużej wartości ekonomicznej (takich jak smoczy owoc) osiągnęło szybki rozwój.

③Fabryki roślinne. Obecnie najszybszym i najszerzej stosowanym systemem oświetlenia roślin jest całkowicie sztuczna fabryka roślin oświetleniowych, która jest podzielona według kategorii na scentralizowane wielowarstwowe i rozproszone fabryki roślin ruchomych. Rozwój fabryk sztucznych świateł w Chinach jest bardzo szybki. Głównym organem inwestycyjnym scentralizowanej, wielowarstwowej fabryki całkowicie sztucznych roślin lekkich nie są tradycyjne firmy rolnicze, ale więcej firm zajmujących się półprzewodnikami i produktami elektroniki użytkowej, takich jak Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, a także COFCO i Xi Cui oraz inne nowe nowoczesne firmy rolnicze. W rozproszonych i mobilnych fabrykach kontenery transportowe (nowe kontenery lub rekonstrukcja kontenerów używanych) są nadal wykorzystywane jako standardowe nośniki. Systemy oświetlenia wszystkich sztucznych roślin wykorzystują głównie systemy oświetlenia liniowego lub płaskiego, a liczba sadzonych odmian stale rośnie. Różne eksperymentalne źródła światła LED o formule świetlnej zaczęły być powszechnie stosowane. Produkty dostępne na rynku to głównie zielone warzywa liściaste.

④Sadzenie roślin domowych. Diody LED można stosować w lampach stołowych do roślin domowych, stojakach do sadzenia roślin domowych, domowych maszynach do uprawy warzyw itp.

⑤Uprawa roślin leczniczych. Do uprawy roślin leczniczych zalicza się rośliny takie jak Anoectochilus i Lithospermum. Produkty na tych rynkach mają wyższą wartość ekonomiczną i obecnie stanowią branżę o większej liczbie zastosowań w oświetleniu roślin. Ponadto legalizacja uprawy konopi indyjskich w Ameryce Północnej i niektórych częściach Europy przyczyniła się do wprowadzenia oświetlenia LED do uprawy konopi.

⑥Światła kwitnące. Jako niezbędne narzędzie do regulacji czasu kwitnienia kwiatów w ogrodnictwie kwiatowym, najwcześniejszym zastosowaniem lamp do kwitnienia były lampy żarowe, a następnie energooszczędne świetlówki. Wraz z rozwojem industrializacji LED, coraz więcej opraw oświetleniowych typu LED do kwitnienia stopniowo zastępowało tradycyjne lampy.

⑦Hodowla tkanek roślinnych. Tradycyjne źródła światła do hodowli tkankowych to głównie białe świetlówki, które charakteryzują się niską skutecznością świetlną i dużą emisją ciepła. Diody LED są bardziej odpowiednie do wydajnej, kontrolowanej i zwartej hodowli tkanek roślinnych ze względu na ich wyjątkowe cechy, takie jak niskie zużycie energii, niskie wytwarzanie ciepła i długa żywotność. Obecnie białe świetlówki LED stopniowo wypierają białe świetlówki.

4. Dystrybucja regionalna firm zajmujących się oświetleniem upraw

Według statystyk w moim kraju działa obecnie ponad 300 firm zajmujących się oświetleniem upraw, a firmy zajmujące się oświetleniem upraw w obszarze Delty Rzeki Perłowej stanowią ponad 50% i już zajmują główną pozycję. Firmy zajmujące się oświetleniem do upraw w delcie rzeki Jangcy stanowią około 30% i nadal jest to ważny obszar produkcji produktów oświetlenia do upraw. Firmy produkujące tradycyjne lampy do uprawy są dystrybuowane głównie w delcie rzeki Jangcy, delcie Rzeki Perłowej i na Obrzeżu Bohai, z czego delta rzeki Jangcy stanowi 53%, a Delta Rzeki Perłowej i Obrzeże Bohai stanowią odpowiednio 24% i 22%. . Głównymi obszarami dystrybucji producentów oświetlenia LED do uprawy są delta Rzeki Perłowej (62%), delta rzeki Jangcy (20%) i obwód Bohai (12%).

B. Trend rozwojowy branży oświetlenia LED do uprawy

1. Specjalizacja

Oświetlenie LED do uprawy charakteryzuje się regulowanym widmem i natężeniem światła, niskim ogólnym wytwarzaniem ciepła i dobrą wodoodpornością, dlatego nadaje się do oświetlenia uprawy w różnych scenach. Jednocześnie zmiany w środowisku naturalnym i dążenie ludzi do jakości żywności sprzyjają energicznemu rozwojowi rolnictwa obiektowego i fabryk upraw, a także wprowadziły branżę oświetlenia LED do uprawy w okres szybkiego rozwoju. W przyszłości oświetlenie LED do uprawy będzie odgrywać ważną rolę w poprawie efektywności produkcji rolnej, poprawie bezpieczeństwa żywności oraz poprawie jakości owoców i warzyw. Źródła światła LED do oświetlenia upraw będą się dalej rozwijać wraz ze stopniową specjalizacją branży i będą zmierzać w bardziej ukierunkowanym kierunku.

2. Wysoka wydajność

Poprawa efektywności świetlnej i efektywności energetycznej jest kluczem do znacznego obniżenia kosztów eksploatacji oświetlenia roślin. Zastosowanie diod LED w celu zastąpienia tradycyjnych lamp oraz dynamiczna optymalizacja i dostosowanie środowiska świetlnego zgodnie z wymaganiami formuły świetlnej roślin od etapu sadzonek do etapu zbiorów to nieuniknione trendy w rolnictwie wyrafinowanym w przyszłości. Jeśli chodzi o poprawę plonów, można ją uprawiać etapami i regionami w połączeniu z lekką formułą zgodnie z cechami rozwojowymi roślin, aby poprawić wydajność produkcji i plon na każdym etapie. Jeśli chodzi o poprawę jakości, regulację żywienia i regulację światła można zastosować w celu zwiększenia zawartości składników odżywczych i innych składników funkcjonalnych związanych z opieką zdrowotną.

Według szacunków, obecne krajowe zapotrzebowanie na sadzonki warzyw wynosi 680 miliardów dolarów, podczas gdy moce produkcyjne sadzonek fabrycznych wynoszą niecałe 10%. Przemysł sadzonek ma wyższe wymagania środowiskowe. Sezon produkcyjny to głównie zima i wiosna. Naturalne światło jest słabe i potrzebne jest sztuczne światło uzupełniające. Oświetlenie do uprawy roślin ma stosunkowo wysoki nakład wejściowy i wyjściowy oraz wysoki stopień akceptacji wkładu. LED ma wyjątkowe zalety, ponieważ owoce i warzywa (pomidory, ogórki, melony itp.) wymagają szczepienia, a specyficzne spektrum suplementacji światłem w warunkach dużej wilgotności może sprzyjać gojeniu szczepionych sadzonek. Dodatkowe światło do sadzenia warzyw w szklarniach może zrekompensować brak naturalnego światła, poprawić wydajność fotosyntezy roślin, promować kwitnienie i owocowanie, zwiększyć plony i poprawić jakość produktu. Oświetlenie LED do uprawy ma szerokie perspektywy zastosowania w sadzonkach warzyw i produkcji szklarniowej.

3. Inteligentny

Oświetlenie do uprawy roślin wymaga dużej kontroli jakości i ilości światła w czasie rzeczywistym. Dzięki udoskonaleniu technologii inteligentnego sterowania i zastosowaniu Internetu rzeczy różnorodne widma monochromatyczne i inteligentne systemy sterowania mogą realizować kontrolę czasu, kontrolę oświetlenia oraz, w zależności od stanu wzrostu roślin, terminową regulację jakości i strumienia świetlnego z pewnością stanie się głównym trendem w przyszłym rozwoju technologii oświetlenia upraw roślin.