Izvorni vir: Houcheng Liu. Stanje razvoja in trend industrije LED rastlinske razsvetljave [J]. Journal of Illumination Engineering, 2018, 29 (04): 8-9.
Vir članka: Material Once Deep

Svetloba je osnovni okoljski dejavnik rasti in razvoja rastlin. Svetloba ne zagotavlja le energije za rast rastlin s fotosintezo, temveč je tudi pomemben regulator rasti in razvoja rastlin. Dodatek umetne svetlobe ali popolno obsevanje z umetno svetlobo lahko spodbuja rast rastlin, poveča donos, izboljša obliko izdelka, barvo, izboljša funkcionalne komponente in zmanjša pojav bolezni in škodljivcev. Danes bom z vami delil stanje razvoja in trend industrije razsvetljave rastlin.
Tehnologija umetnih virov svetlobe se vedno bolj uporablja na področju razsvetljave rastlin. LED ima številne prednosti, kot so visoka svetlobna učinkovitost, nizka proizvodnja toplote, majhnost, dolga življenjska doba in številne druge prednosti. Ima očitne prednosti na področju razsvetljave za rast. Rastoča industrija razsvetljave bo postopoma sprejela LED svetila za gojenje rastlin.

A. Stanje razvoja industrije razsvetljave LED 

1.LED paket za razsvetljavo za rast

Na področju embalaže LED za razsvetljavo za rast obstaja veliko vrst embalažnih naprav in ni enotnega standardnega sistema za merjenje in vrednotenje. Zato se tuji proizvajalci v primerjavi z domačimi izdelki v glavnem osredotočajo na smeri visoke moči, storža in modulov, ob upoštevanju serije bele svetlobe za rastočo razsvetljavo, ob upoštevanju značilnosti rasti rastlin in humaniziranega svetlobnega okolja, imajo večje tehnične prednosti v zanesljivosti, svetlobi učinkovitost, značilnosti fotosintetskega sevanja različnih rastlin v različnih rastnih ciklih, vključno z različnimi vrstami visokozmogljivih, srednjezmogljivih in nizkoenergetskih rastlin različnih velikosti, za izpolnjevanje potreb različnih rastlin v različnih rastnih okoljih, ki pričakujejo doseganje cilj maksimiranja rasti rastlin in varčevanja z energijo.

Veliko število temeljnih patentov za epitaksialne rezine čipov je še vedno v rokah prvih vodilnih podjetij, kot sta japonska Nichia in American Career. Domačim proizvajalcem čipov še vedno primanjkuje patentiranih izdelkov s tržno konkurenčnostjo. Hkrati mnoga podjetja razvijajo tudi nove tehnologije na področju embalažnih čipov za rast razsvetljave. Na primer, Osramova tehnologija tankoslojnih čipov omogoča tesno pakiranje čipov skupaj, da se ustvari svetlobna površina velike površine. Na podlagi te tehnologije lahko visoko učinkovit sistem osvetlitve LED z valovno dolžino 660 nm zmanjša porabo energije na obdelovalnem območju za 40 %.

2. Povečajte svetlobni spekter in naprave
Spekter osvetlitve rastlin je bolj zapleten in raznolik. Različne rastline imajo velike razlike v zahtevanih spektrih v različnih rastnih ciklih in celo v različnih rastnih okoljih. Da bi zadostili tem različnim potrebam, so v industriji trenutno na voljo naslednje sheme: ①Šeme več monokromatskih kombinacij svetlobe. Trije najučinkovitejši spektri za fotosintezo rastlin so večinoma spekter z vrhovi pri 450 nm in 660 nm, pas 730 nm za spodbujanje cvetenja rastlin, plus zelena svetloba 525 nm in ultravijolični pas pod 380 nm. Združite te vrste spektrov glede na različne potrebe rastlin, da oblikujete najprimernejši spekter. ②Shema celotnega spektra za doseganje popolne pokritosti spektra povpraševanja rastlin. Ta vrsta spektra, ki ustreza čipu SUNLIKE, ki ga predstavljata Seoul Semiconductor in Samsung, morda ni najučinkovitejša, vendar je primerna za vse rastline, cena pa je veliko nižja kot pri rešitvah za monokromatsko svetlobo. ③Uporabite belo svetlobo s polnim spektrom kot oporo in 660nm rdečo svetlobo kot kombinirano shemo za izboljšanje učinkovitosti spektra. Ta shema je bolj ekonomična in praktična.

Enobarvne svetlobne LED čipe (glavne valovne dolžine so 450 nm, 660 nm, 730 nm) naprave za pakiranje pokrivajo številna domača in tuja podjetja, medtem ko so domači izdelki bolj raznoliki in imajo več specifikacij, izdelki tujih proizvajalcev pa so bolj standardizirani. Hkrati je v smislu fotosintetičnega fotonskega toka, svetlobne učinkovitosti itd. še vedno velika vrzel med domačimi in tujimi proizvajalci embalaže. Za naprave za pakiranje monokromatske svetlobe za razsvetljavo rastlin poleg izdelkov z glavnimi pasovi valovnih dolžin 450 nm, 660 nm in 730 nm številni proizvajalci razvijajo tudi nove izdelke v pasovih drugih valovnih dolžin, da bi dosegli popolno pokritost za fotosintetično aktivno sevanje (PAR). valovna dolžina (450-730nm).

Monokromatske LED luči za rast rastlin niso primerne za rast vseh rastlin. Zato so poudarjene prednosti LED polnega spektra. Celoten spekter mora najprej doseči popolno pokritost celotnega spektra vidne svetlobe (400-700 nm) in povečati učinkovitost teh dveh pasov: modro-zelena svetloba (470-510 nm), temno rdeča svetloba (660-700 nm). Uporabite navaden modri LED ali ultravijolični LED čip s fosforjem, da dosežete "poln" spekter, njegova fotosintetska učinkovitost pa ima svojo visoko in nizko vrednost. Večina proizvajalcev belih LED embalažnih naprav za razsvetljavo rastlin uporablja Blue chip + fosforje za doseganje polnega spektra. Poleg načina pakiranja monokromatske svetlobe in modre svetlobe ali ultravijoličnega čipa in fosforja za realizacijo bele svetlobe imajo naprave za pakiranje rastlinske razsvetljave tudi način sestavljenega pakiranja, ki uporablja čipe dveh ali več valovnih dolžin, kot so rdeča deset modra/ultravijolična, RGB, RGBW . Ta način pakiranja ima velike prednosti pri zatemnitvi.

Kar zadeva izdelke LED z ozko valovno dolžino, lahko večina dobaviteljev embalaže kupcem zagotovi različne izdelke z valovno dolžino v pasu 365–740 nm. Kar zadeva spekter osvetlitve rastlin, pretvorjen s fosforji, ima večina proizvajalcev embalaže različne spektre, med katerimi lahko kupci izbirajo. V primerjavi z letom 2016 je stopnja rasti prodaje v letu 2017 dosegla precejšnje povečanje. Med njimi je stopnja rasti svetlobnega vira LED 660 nm koncentrirana na 20% -50%, stopnja rasti prodaje svetlobnega vira LED za rastline, predelane s fosforjem, pa doseže 50% -200%, to je prodaja rastlin, predelanih s fosforjem. Svetlobni viri LED rastejo hitreje.

Vsa podjetja za pakiranje lahko zagotovijo 0,2-0,9 W in 1-3 W splošne embalažne izdelke. Ti svetlobni viri omogočajo proizvajalcem razsvetljave dobro prilagodljivost pri načrtovanju razsvetljave. Poleg tega nekateri proizvajalci ponujajo tudi integrirane embalaže z večjo močjo. Trenutno je več kot 80 % pošiljk večine proizvajalcev 0,2-0,9 W ali 1-3 W. Med njimi so pošiljke vodilnih mednarodnih podjetij za pakiranje koncentrirane na 1-3 W, medtem ko so pošiljke malih in srednje velikih velika podjetja za pakiranje so koncentrirana na 0,2-0,9 W.

3. Področja uporabe razsvetljave za rast rastlin

Na področju uporabe se svetilke za gojenje rastlin uporabljajo predvsem pri razsvetljavi rastlinjakov, tovarnah za umetno razsvetljavo, kulturi rastlinskih tkiv, zunanji razsvetljavi kmetijskih polj, gospodinjski zelenjavi in ​​sajenju cvetja ter laboratorijskih raziskavah.

①V sončnih rastlinjakih in rastlinjakih z več razponi je delež umetne svetlobe za dodatno razsvetljavo še vedno nizek, glavne pa so metalhalogenidne sijalke in visokotlačne natrijeve sijalke. Stopnja prodora LED sistemov razsvetljave za rast je razmeroma nizka, vendar se stopnja rasti začne pospeševati, ko stroški padajo. Glavni razlog je, da imajo uporabniki dolgoletne izkušnje z uporabo metalhalogenih žarnic in visokotlačnih natrijevih žarnic, uporaba metalhalogenidnih žarnic in visokotlačnih natrijevih žarnic pa lahko zagotovi približno 6 % do 8 % toplotne energije za v rastlinjaku, hkrati pa preprečite opekline rastlin. LED sistem razsvetljave za rast ni zagotavljal posebnih in učinkovitih navodil in podatkovne podpore, kar je zakasnilo njegovo uporabo pri dnevni svetlobi in rastlinjakih z več razponi. Trenutno so predstavitvene aplikacije majhnega obsega še vedno glavna. Ker je LED hladen vir svetlobe, je lahko relativno blizu krošnje rastlin, kar ima za posledico manjši temperaturni vpliv. Pri dnevni svetlobi in rastlinjakih z več razponi se LED osvetlitev pogosteje uporablja pri gojenju med rastlinami.

②Aplikacija na terenu za kmetovanje na prostem. Prodiranje in uporaba osvetlitve rastlin v kmetijstvu je bila razmeroma počasna, medtem ko je uporaba LED sistemov osvetlitve rastlin (nadzor fotoperiode) za pridelke na prostem z visoko ekonomsko vrednostjo (kot je dragon fruit) dosegla hiter razvoj.

③Tovarne rastlin. Trenutno je najhitrejši in najpogosteje uporabljen sistem razsvetljave rastlin popolnoma umetna svetlobna tovarna, ki je razdeljena na centralizirane večplastne in porazdeljene premične rastlinske tovarne po kategorijah. Razvoj tovarn umetne svetlobe na Kitajskem je zelo hiter. Glavni investicijski organ centralizirane večslojne tovarne popolnoma umetne svetlobe niso tradicionalna kmetijska podjetja, ampak več podjetij, ki se ukvarjajo s polprevodniškimi in potrošniškimi elektronskimi izdelki, kot so Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong in tudi COFCO in Xi Cui ter druga nova sodobna kmetijska podjetja. V tovarnah porazdeljenih in mobilnih obratov se ladijski kontejnerji (novi kontejnerji ali rekonstrukcija rabljenih kontejnerjev) še vedno uporabljajo kot standardni nosilci. Sistemi razsvetljave rastlin vseh umetnih rastlin večinoma uporabljajo linearne ali ploščate sisteme razsvetljave, število posajenih sort pa se še naprej povečuje. Različne eksperimentalne svetlobne formule LED svetlobni viri so se začeli široko in široko uporabljati. Izdelki na trgu so predvsem zelena listnata zelenjava.

④Sajenje domačih rastlin. LED se lahko uporablja v namiznih svetilkah za gospodinjske rastline, stojalih za sajenje rastlin v gospodinjstvu, gospodinjskih strojih za gojenje zelenjave itd.

⑤Gojenje zdravilnih rastlin. Gojenje zdravilnih rastlin vključuje rastline, kot sta Anoectochilus in Lithospermum. Izdelki na teh trgih imajo večjo ekonomsko vrednost in so trenutno industrija z več aplikacijami za razsvetljavo rastlin. Poleg tega je legalizacija gojenja konoplje v Severni Ameriki in delih Evrope spodbudila uporabo LED razsvetljave za rast na področju gojenja konoplje.

⑥Cvetoče luči. Kot nepogrešljivo orodje za prilagajanje časa cvetenja rož v cvetličarski industriji so bile najzgodnejša uporaba cvetočih luči žarnice z žarilno nitko, ki so jim sledile energetsko varčne fluorescenčne sijalke. Z razvojem industrializacije LED so tradicionalne svetilke postopoma nadomestile več cvetočih svetil LED.

⑦ Kultura rastlinskega tkiva. Tradicionalni viri svetlobe za tkivne kulture so predvsem bele fluorescenčne sijalke, ki imajo nizek svetlobni izkoristek in veliko proizvajajo toploto. Svetleče diode so bolj primerne za učinkovito, nadzorovano in kompaktno kulturo rastlinskih tkiv zaradi svojih izjemnih lastnosti, kot so nizka poraba energije, nizka proizvodnja toplote in dolga življenjska doba. Trenutno bele LED cevi postopoma nadomeščajo bele fluorescenčne sijalke.

4. Regionalna distribucija podjetij za razsvetljavo

Po statističnih podatkih je v moji državi trenutno več kot 300 podjetij za razsvetljavo, podjetja za razsvetljavo pa na območju delte Biserne reke predstavljajo več kot 50 % in so že v pomembnem položaju. Podjetja za rast razsvetljave v delti reke Jangce predstavljajo približno 30 % in je še vedno pomembno proizvodno območje za izdelke za razsvetljavo za gojenje. Podjetja s tradicionalnimi svetilkami za gojenje so v glavnem razdeljena v delti reke Jangce, delti Biserne reke in Bohajskem robu, od tega delta reke Jangce predstavlja 53 %, delta Biserne reke in Bohajski rob pa 24 % oziroma 22 %. . Glavna distribucijska območja proizvajalcev LED svetil za rast so delta Biserne reke (62 %), delta reke Jangce (20 %) in Bohai Rim (12 %).

B. Trend razvoja industrije razsvetljave LED

1. Specializacija

LED-osvetlitev za rast ima značilnosti nastavljivega spektra in intenzivnosti svetlobe, nizkega skupnega ustvarjanja toplote in dobre vodoodporne lastnosti, zato je primerna za razsvetljavo za rast v različnih prizorih. Hkrati so spremembe v naravnem okolju in prizadevanja ljudi za kakovost hrane spodbudili močan razvoj kmetijstva in rastlinskih tovarn ter popeljali industrijo razsvetljave LED v obdobje hitrega razvoja. V prihodnosti bo LED razsvetljava igrala pomembno vlogo pri izboljšanju učinkovitosti kmetijske proizvodnje, izboljšanju varnosti hrane in izboljšanju kakovosti sadja in zelenjave. Svetlobni vir LED za razsvetljavo za rast se bo s postopno specializacijo industrije še naprej razvijal in se premikal v bolj ciljno usmerjeno smer.

2. Visoka učinkovitost

Izboljšanje svetlobne in energetske učinkovitosti je ključnega pomena za močno zmanjšanje obratovalnih stroškov razsvetljave rastlin. Uporaba LED za zamenjavo tradicionalnih svetilk ter dinamična optimizacija in prilagoditev svetlobnega okolja glede na zahteve svetlobne formule rastlin od faze sadik do faze žetve so neizogibni trendi rafiniranega kmetijstva v prihodnosti. Kar zadeva izboljšanje donosa, ga je mogoče gojiti v stopnjah in regijah v kombinaciji z lahko formulo v skladu z razvojnimi značilnostmi rastlin, da se izboljša učinkovitost proizvodnje in donos na vsaki stopnji. Z vidika izboljšanja kakovosti se lahko regulacija prehrane in regulacija svetlobe uporabita za povečanje vsebnosti hranilnih snovi in ​​drugih zdravstvenih funkcionalnih sestavin.

Po ocenah je trenutno nacionalno povpraševanje po sadikah zelenjave 680 milijard, proizvodna zmogljivost tovarniških sadik pa je manj kot 10-odstotna. Industrija sadik ima višje okoljske zahteve. Proizvodna sezona je večinoma zima in pomlad. Naravna svetloba je šibka in potrebna je dodatna umetna svetloba. Razsvetljava za gojenje rastlin ima razmeroma visok vhod in izhod ter visoko stopnjo sprejemanja vložkov. LED ima edinstvene prednosti, saj je treba sadje in zelenjavo (paradižnik, kumare, melone itd.) Cepiti, poseben spekter svetlobnega dodatka v pogojih visoke vlažnosti pa lahko pospeši celjenje cepljenih sadik. Dodatna svetloba pri sajenju zelenjave v rastlinjakih lahko nadomesti pomanjkanje naravne svetlobe, izboljša fotosintetično učinkovitost rastlin, spodbuja cvetenje in plodove, poveča donos in izboljša kakovost proizvodov. LED razsvetljava ima široko možnost uporabe pri pridelavi sadik zelenjave in rastlinjakih.

3. Inteligenten

Razsvetljava za rast rastlin ima veliko povpraševanje po nadzoru kakovosti in količine svetlobe v realnem času. Z izboljšanjem tehnologije inteligentnega nadzora in uporabo interneta stvari lahko različni monokromatski spektri in inteligentni nadzorni sistemi uresničijo časovni nadzor, nadzor svetlobe in glede na stanje rasti rastlin pravočasno prilagajanje kakovosti svetlobe in svetlobnega izhoda. bo postalo glavni trend v prihodnjem razvoju tehnologije razsvetljave za gojenje rastlin.