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

Światło jest podstawowym środowiskowym czynnikiem wzrostu i rozwoju roślin.Światło nie tylko dostarcza energii do wzrostu roślin poprzez fotosyntezę, ale jest również ważnym regulatorem wzrostu i rozwoju roślin.Dodatek sztucznego światła lub pełne napromieniowanie sztucznym światłem może sprzyjać wzrostowi roślin, zwiększać plony, poprawiać kształt produktu, kolor, poprawiać składniki funkcjonalne oraz zmniejszać występowanie chorób i szkodników.Dzisiaj podzielę się z Wami stanem rozwoju i trendami w branży oświetlenia roślin.
Technologia sztucznego źródła światła jest coraz szerzej stosowana w dziedzinie oświetlenia roślin.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 do uprawy.Branża oświetleniowa Grow będzie stopniowo wdrażać oprawy oświetleniowe LED do uprawy roślin.

A. Stan rozwoju branży oświetlenia LED 

1. Pakiet LED do oświetlenia do uprawy

W dziedzinie opakowań LED do oświetlenia uprawy istnieje wiele rodzajów urządzeń do pakowania i nie ma ujednoliconego standardowego systemu pomiaru i oceny.Dlatego w porównaniu z produktami krajowymi zagraniczni producenci koncentrują się głównie na kierunkach o dużej mocy, kolbach i modułach, biorąc pod uwagę serię białego światła oświetlenia do uprawy, biorąc pod uwagę charakterystykę 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 różnej wielkości produkty, aby zaspokoić potrzeby różnych roślin w różnych środowiskach wzrostu, oczekując osiągnięcia celem jest maksymalizacja wzrostu roślin i oszczędność energii.

Duża liczba podstawowych patentów na epitaksjalne płytki chipowe 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 dziedzinie chipów do pakowania oświetlenia do uprawy.Na przykład technologia chipów cienkowarstwowych firmy Osram umożliwia ich ciasne pakowanie w celu utworzenia powierzchni świetlnej o dużej powierzchni.W oparciu o tę technologię wysokowydajny system oświetlenia LED o długości fali 660 nm może zmniejszyć zużycie energii na obszarze uprawy o 40%.

2. Rozwijaj widmo i urządzenia oświetleniowe
Widmo 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 istnieją obecnie następujące schematy: ①Wiele schematów kombinacji światła monochromatycznego.Trzy najbardziej efektywne widma fotosyntezy roślin to głównie widmo z pikami przy 450 nm i 660 nm, pasmo 730 nm do indukowania kwitnienia roślin, a także zielone światło o długości 525 nm i pasmo ultrafioletowe poniżej 380 nm.Połącz te rodzaje widm zgodnie z różnymi potrzebami roślin, aby utworzyć najbardziej odpowiednie widmo.② Pełny schemat widma w celu osiągnięcia pełnego pokrycia widma zapotrzebowania roślin.Ten rodzaj widma odpowiadający chipowi SUNLIKE reprezentowanemu przez Seoul Semiconductor i Samsung może nie być najbardziej wydajny, ale jest odpowiedni dla wszystkich roślin, a koszt jest znacznie niższy niż w przypadku monochromatycznych rozwiązań kombinowanych.③Użyj białego światła o pełnym spektrum jako podstawy, a także czerwonego światła 660nm jako schematu kombinacji, aby poprawić efektywność widma.Ten schemat jest bardziej ekonomiczny i praktyczny.

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

Monochromatyczne lampy LED do wzrostu roślin nie nadają się do wzrostu wszystkich roślin.Dlatego podkreśla się zalety diod LED o pełnym spektrum.Pełne widmo musi najpierw osiągnąć pełne pokrycie pełnego widma światła widzialnego (400-700nm), oraz zwiększyć wydajność tych dwóch pasm: światła niebiesko-zielonego (470-510nm), głębokiego światła czerwonego (660-700nm).Użyj zwykłej niebieskiej diody LED lub ultrafioletowego chipa LED z luminoforem, aby uzyskać „pełne” widmo, a jego wydajność fotosyntezy ma swoje własne wysokie i niskie.Większość producentów urządzeń opakowaniowych z białymi diodami LED do oświetlania roślin wykorzystuje Blue chip + luminofory, aby uzyskać pełne spektrum.Oprócz trybu pakowania światła monochromatycznego i światła niebieskiego lub chipa ultrafioletowego i luminoforu do realizacji światła białego, urządzenia do pakowania oświetlenia roślin mają również tryb pakowania kompozytowego, który wykorzystuje dwa lub więcej chipów o długości fali, takich jak czerwony dziesięć niebieski / ultrafiolet, RGB, RGBW .Ten tryb pakowania ma ogromne zalety przy ściemnianiu.

Jeśli chodzi o produkty LED o wąskiej długości fali, większość dostawców opakowań może dostarczać klientom produkty o różnych długościach fali w paśmie 365-740 nm.Jeśli chodzi o widmo oświetlenia roślin przekształcone przez luminofory, większość producentów opakowań oferuje klientom różne widma do wyboru.W porównaniu z 2016 r. tempo wzrostu sprzedaży w 2017 r. osiągnęło znaczny wzrost.Wśród nich tempo wzrostu źródła światła LED 660nm koncentruje się w 20% -50%, a tempo wzrostu sprzedaży roślinnego źródła światła LED z konwersją luminoforu osiąga 50% -200%, czyli sprzedaż roślin konwertowanych na luminofor Źródła światła LED rosną szybciej.

Wszystkie firmy opakowaniowe mogą dostarczać ogólne produkty opakowaniowe o mocy 0,2–0,9 W i 1–3 W.Te źródła światła pozwalają producentom oświetlenia na dużą elastyczność w projektowaniu oświetlenia.Ponadto niektórzy producenci dostarczają również zintegrowane produkty opakowaniowe o większej mocy.Obecnie ponad 80% przesyłek większości producentów to 0,2-0,9 W lub 1-3 W. Wśród nich przesyłki wiodących międzynarodowych firm opakowaniowych koncentrują się na 1-3 W, podczas gdy przesyłki małych i średnich przedsiębiorstwa opakowaniowe są skoncentrowane w 0,2-0,9 W.

3. Dziedziny zastosowania oświetlenia do uprawy roślin

Z zakresu zastosowania oprawy oświetleniowe do uprawy roślin są stosowane głównie w oświetleniu szklarniowym, całkowicie sztucznym oświetleniu fabryk roślin, hodowli tkanek roślinnych, oświetleniu pól uprawnych na zewnątrz, warzywach domowych i sadzeniu kwiatów oraz badaniach laboratoryjnych.

①W szklarniach słonecznych i szklarniach wieloprzęsłowych udział sztucznego światła w oświetleniu dodatkowym jest nadal niski, a głównymi są lampy metalohalogenkowe i wysokoprężne lampy sodowe.Wskaźnik 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 korzystaniu z lamp metalohalogenkowych i wysokoprężnych lamp sodowych, a stosowanie lamp metalohalogenkowych i wysokoprężnych lamp sodowych może zapewnić około 6% do 8% energii cieplnej dla szklarni, unikając poparzeń roślin.System oświetlenia LED do uprawy nie zapewniał konkretnych i skutecznych instrukcji ani wsparcia danych, co opóźniło jego zastosowanie w szklarniach ze światłem dziennym i wieloprzęsłowych.Obecnie podstawą są nadal aplikacje demonstracyjne na małą skalę.Ponieważ dioda LED jest źródłem zimnego światła, może znajdować się stosunkowo blisko koron roślin, co skutkuje mniejszym wpływem temperatury.W szklarniach ze światłem dziennym i szklarniach wieloprzęsłowych oświetlenie LED do uprawy jest częściej stosowane w uprawach międzyroślinnych.

② Zastosowanie w terenie na zewnątrz.Penetracja i stosowanie oświetlenia roślin w rolnictwie obiektowym było stosunkowo powolne, podczas gdy zastosowanie systemów oświetlenia roślin LED (sterowanie fotoperiodyczne) w uprawach długodniowych na wolnym powietrzu o wysokiej wartości ekonomicznej (takich jak smoczy owoc) osiągnęło szybki rozwój.

③Fabryki roślinne.Obecnie najszybszym i najczęściej stosowanym systemem oświetlenia roślin jest całkowicie sztuczna fabryka roślin świetlnych, która jest podzielona na scentralizowane wielowarstwowe i rozproszone ruchome fabryki roślin według kategorii.Rozwój fabryk sztucznego światła w Chinach jest bardzo szybki.Głównym organem inwestycyjnym scentralizowanej wielowarstwowej, całkowicie sztucznej fabryki lekkich roślin 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 zakładach produkcyjnych kontenery transportowe (kontenery nowe lub rekonstrukcja kontenerów używanych) są nadal używane jako standardowe nośniki.Systemy oświetlenia roślin wszystkich sztucznych roślin wykorzystują głównie systemy oświetlenia liniowego lub płaskiego, a liczba sadzonych odmian stale rośnie.Różne eksperymentalne źródła światła LED zaczęły być szeroko stosowane.Produkty na rynku to głównie zielone warzywa liściaste.

④ Sadzenie roślin domowych.Diody LED mogą być stosowane w lampach stołowych do roślin domowych, stojakach do sadzenia roślin domowych, domowych maszynach do uprawy warzyw itp.

⑤Uprawa roślin leczniczych.Uprawa roślin leczniczych obejmuje rośliny takie jak Anoectochilus i Lithospermum.Produkty na tych rynkach mają wyższą wartość ekonomiczną i obecnie stanowią branżę o większej liczbie zastosowań w oświetlaniu roślin.Ponadto legalizacja uprawy konopi indyjskich w Ameryce Północnej i niektórych częściach Europy promuje stosowanie oświetlenia LED w uprawie konopi.

⑥Kwitnące światła.Jako nieodzowne narzędzie do regulacji czasu kwitnienia kwiatów w branży kwiaciarskiej, najwcześniejszym zastosowaniem lamp Flowering były żarówki, a następnie energooszczędne lampy fluorescencyjne.Wraz z rozwojem uprzemysłowienia diod LED coraz więcej opraw oświetleniowych typu kwitnącego typu LED stopniowo zastępowało tradycyjne lampy.

⑦ Hodowla tkanek roślinnych.Tradycyjne źródła światła do hodowli tkankowych to głównie białe świetlówki, które charakteryzują się niską skutecznością świetlną i wytwarzają duże ilości ciepła.Diody LED są bardziej odpowiednie do wydajnej, kontrolowanej i kompaktowej 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. Regionalna dystrybucja rozwijających się firm oświetleniowych

Według statystyk w moim kraju działa obecnie ponad 300 firm zajmujących się oświetleniem, a firmy zajmujące się oświetleniem w rejonie delty Rzeki Perłowej stanowią ponad 50% i już zajmują znaczącą pozycję.Firmy zajmujące się oświetleniem do uprawy w delcie rzeki Jangcy stanowią około 30% i nadal jest to ważny obszar produkcji produktów oświetleniowych do uprawy.Firmy zajmujące się tradycyjnymi lampami do uprawy są dystrybuowane głównie w delcie rzeki Jangcy, delcie Rzeki Perłowej i Bohai Rim, z czego Delta Jangcy stanowi 53%, a Delta Rzeki Perłowej i Bohai Rim stanowią odpowiednio 24% i 22% .Główne obszary dystrybucji producentów oświetlenia LED do uprawy to Delta Rzeki Perłowej (62%), delta rzeki Jangcy (20%) i Bohai Rim (12%).

B. Trend rozwojowy branży oświetlenia LED

1. Specjalizacja

Oświetlenie LED do uprawy ma cechy regulowanego widma i natężenia światła, niskie ogólne wytwarzanie ciepła i dobrą wodoodporność, dzięki czemu nadaje się do oświetlenia do uprawy w różnych scenach.Jednocześnie zmiany w środowisku naturalnym i dążenie ludzi do jakości żywności sprzyjały energicznemu rozwojowi rolnictwa i fabryk upraw oraz doprowadziły branżę oświetlenia LED do okresu 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 zmierzać w bardziej ukierunkowanym kierunku.

2. Wysoka wydajność

Poprawa wydajności 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 siewu do etapu zbioru to nieuniknione trendy wyrafinowanego rolnictwa w przyszłości.Jeśli chodzi o poprawę wydajności, można ją uprawiać etapami i regionami w połączeniu z lekką formułą zgodnie z charakterystyką rozwojową roślin, aby poprawić wydajność produkcji i plon na każdym etapie.W zakresie poprawy jakości, regulacja odżywiania i regulacja światła mogą być wykorzystane do zwiększenia zawartości składników odżywczych i innych składników funkcjonalnych opieki zdrowotnej.

Według szacunków obecne krajowe zapotrzebowanie na sadzonki warzyw wynosi 680 mld, podczas gdy zdolności produkcyjne sadzonek fabrycznych to niecałe 10%.Przemysł sadowniczy ma wyższe wymagania środowiskowe.Sezon produkcyjny to głównie zima i wiosna.Światło naturalne jest słabe i potrzebne jest sztuczne światło dodatkowe.Oświetlenie do uprawy roślin ma stosunkowo wysokie wejście i wyjście oraz wysoki stopień akceptacji wejścia.LED ma wyjątkowe zalety, ponieważ owoce i warzywa (pomidory, ogórki, melony itp.) wymagają szczepienia, a specyficzne spektrum doświetlania w warunkach wysokiej 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, zwiększać plony i poprawiać jakość produktu.Oświetlenie LED do uprawy ma szerokie perspektywy zastosowania w sadzonkach warzyw i produkcji szklarniowej.

3. Inteligentny

Oświetlenie do uprawy roślin ma duże zapotrzebowanie na kontrolę jakości i ilości światła w czasie rzeczywistym.Dzięki ulepszeniu inteligentnej technologii sterowania i zastosowaniu Internetu przedmiotów, różnorodne widma monochromatyczne i inteligentne systemy sterowania mogą realizować kontrolę czasu, kontrolę światła oraz, zgodnie ze stanem wzrostu roślin, terminową regulację jakości światła i mocy świetlnej z pewnością stanie się głównym trendem w przyszłym rozwoju technologii oświetlenia do uprawy roślin.