Font original: Houchheng Liu. Estat de desenvolupament i tendència de la indústria de la il·luminació de plantes LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Font de l'article: Material Once Deep

La llum és el factor ambiental bàsic del creixement i desenvolupament de les plantes. La llum no només proporciona energia per al creixement de les plantes mitjançant la fotosíntesi, sinó que també és un regulador important del creixement i desenvolupament de les plantes. El suplement de llum artificial o la irradiació de llum artificial completa poden promoure el creixement de les plantes, augmentar el rendiment, millorar la forma del producte, el color, millorar els components funcionals i reduir l'aparició de malalties i plagues. Avui, compartiré amb vosaltres l'estat de desenvolupament i la tendència de la indústria de la il·luminació de les plantes.
La tecnologia de font de llum artificial s'utilitza cada cop més en el camp de la il·luminació de plantes. El LED té molts avantatges, com ara una alta eficiència lumínica, baixa generació de calor, mida petita, llarga vida i molts altres avantatges. Té avantatges evidents en el camp de la il·luminació de cultiu. La indústria de la il·luminació en creixement adoptarà gradualment accessoris d'il·luminació LED per al cultiu de plantes.

A. L'estat de desenvolupament de la indústria de la il·luminació LED 

1. Paquet LED per a il·luminació de creixement

En el camp de l'envasament de LED d'il·luminació de creixement, hi ha molts tipus de dispositius d'embalatge i no hi ha un sistema estàndard de mesura i avaluació unificat. Per tant, en comparació amb els productes nacionals, els fabricants estrangers se centren principalment en direccions d'alta potència, panotxa i mòduls, tenint en compte la sèrie de llum blanca d'il·luminació de creixement, tenint en compte les característiques de creixement de les plantes i l'entorn d'il·luminació humanitzat, tenen majors avantatges tècnics en fiabilitat, llum. eficiència, característiques de radiació fotosintètica de diferents plantes en diferents cicles de creixement, incloent diversos tipus de productes de potència alta, mitjana i baixa potència de diferents mides, per satisfer les necessitats d'una varietat de plantes en diferents entorns de creixement, amb l'espera d'aconseguir l'objectiu de maximitzar el creixement de les plantes i l'estalvi d'energia.

Un gran nombre de patents bàsiques per a hòsties epitaxials de xip encara estan en mans de les primeres empreses líders com Nichia del Japó i American Career. Els fabricants nacionals de xips encara no tenen productes patentats amb competitivitat al mercat. Al mateix temps, moltes empreses també estan desenvolupant noves tecnologies en el camp del cultiu de xips d'envasos d'il·luminació. Per exemple, la tecnologia de xips de pel·lícula fina d'Osram permet empaquetar els xips molt junts per crear una superfície d'il·luminació gran. Basat en aquesta tecnologia, un sistema d'il·luminació LED d'alta eficiència amb una longitud d'ona de 660 nm pot reduir el 40% del consum d'energia a la zona de cultiu.

2. Augmentar l'espectre d'il·luminació i els dispositius
L'espectre de la il·luminació de les plantes és més complex i divers. Les diferents plantes tenen grans diferències en els espectres requerits en diferents cicles de creixement i fins i tot en diferents entorns de creixement. Per tal de satisfer aquestes necessitats diferenciades, actualment hi ha els següents esquemes a la indústria: ①Múltiples esquemes de combinació de llum monocromàtica. Els tres espectres més efectius per a la fotosíntesi de les plantes són principalment l'espectre amb pics a 450 nm i 660 nm, la banda de 730 nm per induir la floració de les plantes, més la llum verda de 525 nm i la banda ultraviolada per sota de 380 nm. Combina aquest tipus d'espectres segons les diferents necessitats de les plantes per formar l'espectre més adequat. ② Esquema d'espectre complet per aconseguir una cobertura total de l'espectre de demanda de la planta. Aquest tipus d'espectre corresponent al xip SUNLIKE representat per Seoul Semiconductor i Samsung pot no ser el més eficient, però és adequat per a totes les plantes, i el cost és molt inferior al de les solucions de combinació de llum monocromàtica. ③Utilitzeu llum blanca d'espectre complet com a pilar, a més de llum vermella de 660 nm com a esquema de combinació per millorar l'efectivitat de l'espectre. Aquest esquema és més econòmic i pràctic.

Xips LED monocromàtics per il·luminació de plantes (les longituds d'ona principals són de 450 nm, 660 nm, 730 nm) els dispositius d'embalatge estan coberts per moltes empreses nacionals i estrangeres, mentre que els productes nacionals són més diversos i tenen més especificacions i els productes dels fabricants estrangers estan més estandarditzats. Al mateix temps, pel que fa al flux de fotons fotosintètics, l'eficiència de la llum, etc., encara hi ha una gran bretxa entre els fabricants d'envasos nacionals i estrangers. Per als dispositius d'envasament de llum monocromàtica d'il·luminació de plantes, a més dels productes amb les bandes de longitud d'ona principals de 450 nm, 660 nm i 730 nm, molts fabricants també estan desenvolupant nous productes en altres bandes de longitud d'ona per aconseguir la cobertura completa de la radiació activa fotosintèticament (PAR) longitud d'ona (450-730 nm).

Les llums de creixement de plantes LED monocromàtiques no són adequades per al creixement de totes les plantes. Per tant, es destaquen els avantatges dels LED d'espectre complet. L'espectre complet primer ha d'aconseguir una cobertura completa de l'espectre complet de la llum visible (400-700nm) i augmentar el rendiment d'aquestes dues bandes: llum blava-verda (470-510nm), llum vermella profunda (660-700nm). Utilitzeu un xip LED blau o LED ultraviolat normal amb fòsfor per aconseguir un espectre "complet" i la seva eficiència fotosintètica té els seus alts i baixos. La majoria dels fabricants de dispositius d'embalatge LED blancs per il·luminació de plantes utilitzen Blue Xip + fòsfors per aconseguir un espectre complet. A més del mode d'embalatge de llum monocromàtica i llum blava o xip ultraviolat més fòsfor per obtenir llum blanca, els dispositius d'embalatge d'il·luminació de plantes també tenen un mode d'embalatge compost que utilitza dos o més xips de longitud d'ona, com ara deu vermell blau/ultraviolat, RGB, RGBW. Aquest mode d'embalatge té grans avantatges en l'atenuació.

Pel que fa als productes LED de longitud d'ona estreta, la majoria de proveïdors d'envasos poden oferir als clients diversos productes de longitud d'ona en la banda de 365-740 nm. Pel que fa a l'espectre d'il·luminació de la planta convertit per fòsfors, la majoria dels fabricants d'envasos tenen una varietat d'espectres per triar entre els clients. En comparació amb el 2016, la seva taxa de creixement de vendes el 2017 ha aconseguit un augment substancial. Entre ells, la taxa de creixement de la font de llum LED de 660 nm es concentra en un 20%-50%, i la taxa de creixement de les vendes de la font de llum LED de plantes convertides en fòsfor arriba al 50%-200%, és a dir, les vendes de plantes convertides en fòsfor. Les fonts de llum LED creixen més ràpidament.

Totes les empreses d'envasament poden oferir productes d'embalatge general de 0,2-0,9 W i 1-3 W. Aquestes fonts de llum permeten als fabricants d'il·luminació tenir una bona flexibilitat en el disseny de la il·luminació. A més, alguns fabricants també ofereixen productes d'embalatge integrats de major potència. Actualment, més del 80% dels enviaments de la majoria de fabricants són de 0,2-0,9 W o 1-3 W. Entre ells, els enviaments de les principals empreses d'envasament internacionals es concentren en 1-3 W, mentre que els enviaments de petites i mitjanes- Les empreses d'envasament de mida es concentren en 0,2-0,9 W.

3. Camps d'aplicació de la il·luminació de cultiu de plantes

Des del camp d'aplicació, els accessoris d'il·luminació de cultiu de plantes s'utilitzen principalment en il·luminació d'hivernacle, fàbriques de plantes d'il·luminació totalment artificial, cultiu de teixits vegetals, il·luminació de camps de cultiu a l'aire lliure, hortalisses domèstiques i plantació de flors i investigació de laboratori.

①En els hivernacles solars i els hivernacles de múltiples camps, la proporció de llum artificial per a la il·luminació suplementària encara és baixa, i les làmpades d'halogenur metàl·lic i les làmpades de sodi d'alta pressió són les principals. La taxa de penetració dels sistemes d'il·luminació LED de creixement és relativament baixa, però la taxa de creixement comença a accelerar-se a mesura que el cost baixa. La raó principal és que els usuaris tenen experiència a llarg termini en l'ús de làmpades d'halogenur metàl·lic i làmpades de sodi d'alta pressió, i l'ús de làmpades d'halogenur metàl·lic i làmpades de sodi d'alta pressió pot proporcionar al voltant del 6% al 8% de l'energia tèrmica per al hivernacle evitant les cremades a les plantes. El sistema d'il·luminació de cultiu LED no va proporcionar instruccions i suport de dades específics i efectius, cosa que va retardar la seva aplicació en hivernacles de llum diürna i de múltiples camps. Actualment, les aplicacions de demostració a petita escala segueixen sent el pilar. Com que el LED és una font de llum freda, pot estar relativament a prop del dosser de les plantes, el que resulta en un menor impacte de la temperatura. A la llum del dia i als hivernacles de múltiples camps, la il·luminació LED de creixement s'utilitza més habitualment en el cultiu entre plantes.

② Aplicació de camp de cultiu a l'aire lliure. La penetració i l'aplicació de la il·luminació de plantes a l'agricultura d'instal·lacions ha estat relativament lenta, mentre que l'aplicació de sistemes d'il·luminació de plantes LED (control de fotoperíode) per a cultius de llarg dia a l'aire lliure amb un alt valor econòmic (com la fruita del drac) ha aconseguit un ràpid desenvolupament.

③ Plantes de fàbriques. Actualment, el sistema d'il·luminació de plantes més ràpid i utilitzat és la fàbrica de plantes de llum artificial, que es divideix en fàbriques centralitzades de diverses capes i distribuïdes per categories. El desenvolupament de les fàbriques de plantes de llum artificial a la Xina és molt ràpid. El principal organisme d'inversió de la fàbrica centralitzada de plantes de llum artificial de múltiples capes no són les empreses agrícoles tradicionals, sinó que hi ha més empreses dedicades a productes electrònics de semiconductors i de consum, com ara Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong i també COFCO i Xi Cui i altres noves empreses agrícoles modernes. A les fàbriques de plantes distribuïdes i mòbils, els contenidors d'enviament (contenidors nous o reconstrucció de contenidors de segona mà) encara s'utilitzen com a transportistes estàndard. Els sistemes d'il·luminació de totes les plantes artificials utilitzen majoritàriament sistemes d'il·luminació lineals o de panell pla, i el nombre de varietats plantades continua creixent. S'han començat a utilitzar àmpliament i àmpliament diverses fonts de llum LED de fórmula de llum experimental. Els productes del mercat són principalment verdures de fulla verda.

④Plantació de plantes domèstiques. El LED es pot utilitzar en làmpades de taula de plantes domèstiques, bastidors de plantació de plantes domèstiques, màquines de cultiu d'hortalisses domèstiques, etc.

⑤Conreu de plantes medicinals. El cultiu de plantes medicinals implica plantes com Anoectochilus i Lithospermum. Els productes d'aquests mercats tenen un major valor econòmic i actualment són una indústria amb més aplicacions d'il·luminació de plantes. A més, la legalització del cultiu de cànnabis a Amèrica del Nord i parts d'Europa ha promogut l'aplicació d'il·luminació LED de cultiu en el camp del cultiu de cànnabis.

⑥ Llums de floració. Com a eina indispensable per ajustar el temps de floració de les flors a la indústria de la jardineria floral, la primera aplicació de les llums de floració van ser les làmpades incandescents, seguides de les làmpades fluorescents d'estalvi d'energia. Amb el desenvolupament de la industrialització del LED, més il·luminació amb flors de tipus LED han substituït gradualment les làmpades tradicionals.

⑦ Cultiu de teixits vegetals. Les fonts de llum tradicionals de cultiu de teixits són principalment làmpades fluorescents blanques, que tenen una baixa eficiència lluminosa i una gran generació de calor. Els LED són més adequats per al cultiu de teixits vegetals eficients, controlables i compactes a causa de les seves característiques destacades, com ara el baix consum d'energia, la baixa generació de calor i la llarga vida útil. Actualment, els tubs LED blancs estan substituint gradualment les làmpades fluorescents blanques.

4. Distribució regional d'empreses d'il·luminació de cultiu

Segons les estadístiques, actualment hi ha més de 300 empreses d'il·luminació de creixement al meu país, i les empreses d'il·luminació de creixement a la zona del delta del riu Pearl representen més del 50% i ja es troben en una posició important. Les empreses d'il·luminació de cultiu al delta del riu Yangtze representen al voltant del 30% i segueix sent una àrea de producció important per a productes d'il·luminació de cultiu. Les empreses de làmpades de cultiu tradicionals es distribueixen principalment al delta del riu Yangtze, el delta del riu Perla i la vora de Bohai, dels quals el delta del riu Yangtze representa el 53%, i el delta del riu Perla i la vora de Bohai representen el 24% i el 22% respectivament. . Les principals àrees de distribució dels fabricants d'il·luminació LED són el delta del riu Perla (62%), el delta del riu Yangtze (20%) i la vora de Bohai (12%).

B. Tendència de desenvolupament de la indústria de la il·luminació LED

1. Especialització

La il·luminació LED de creixement té les característiques d'espectre i intensitat de llum ajustables, baixa generació de calor general i un bon rendiment impermeable, de manera que és adequada per a la il·luminació de cultiu en diverses escenes. Al mateix temps, els canvis en l'entorn natural i la recerca de la qualitat dels aliments per part de la gent han promogut el desenvolupament vigorós de l'agricultura d'instal·lacions i les fàbriques de cultiu, i han portat la indústria de la il·luminació LED a un període de ràpid desenvolupament. En el futur, la il·luminació de cultiu LED tindrà un paper important en la millora de l'eficiència de la producció agrícola, la millora de la seguretat alimentària i la millora de la qualitat de fruites i verdures. La font de llum LED per a la il·luminació de cultiu es desenvoluparà encara més amb l'especialització gradual de la indústria i es mourà en una direcció més específica.

2. Alta eficiència

La millora de l'eficiència lumínica i l'eficiència energètica és la clau per reduir considerablement els costos operatius de la il·luminació de les plantes. L'ús de LED per substituir les làmpades tradicionals i l'optimització i l'ajust dinàmics de l'entorn de llum segons els requisits de la fórmula de llum de les plantes des de l'etapa de plàntules fins a l'etapa de collita són les tendències inevitables de l'agricultura refinada en el futur. Pel que fa a la millora del rendiment, es pot conrear en etapes i regions combinades amb fórmula lleugera segons les característiques de desenvolupament de les plantes per millorar l'eficiència de la producció i el rendiment en cada etapa. Pel que fa a la millora de la qualitat, la regulació de la nutrició i la regulació de la llum es poden utilitzar per augmentar el contingut de nutrients i altres ingredients funcionals per a la salut.

Segons les estimacions, la demanda nacional actual de plàntules d'hortalisses és de 680.000 milions, mentre que la capacitat de producció de plàntules de fàbrica és inferior al 10%. La indústria de les plàntules té requisits ambientals més alts. La temporada de producció és majoritàriament hivern i primavera. La llum natural és feble i es necessita llum suplementària artificial. La il·luminació de creixement de plantes té una entrada i una sortida relativament altes i un alt grau d'acceptació d'entrada. El LED té avantatges únics, perquè s'han d'empeltar fruites i verdures (tomàquets, cogombres, melons, etc.) i l'espectre específic de suplementació de llum en condicions d'alta humitat pot afavorir la curació de les plàntules empeltats. La llum suplementària de plantació de verdures d'hivernacle pot compensar la manca de llum natural, millorar l'eficiència fotosintètica de les plantes, promoure la floració i la fructificació, augmentar el rendiment i millorar la qualitat del producte. La il·luminació de cultiu LED té una àmplia possibilitat d'aplicació en la producció de plàntules d'hortalisses i en hivernacle.

3. Intel·ligent

La il·luminació de creixement de plantes té una gran demanda de control en temps real de la qualitat i la quantitat de llum. Amb la millora de la tecnologia de control intel·ligent i l'aplicació de l'Internet de les coses, una varietat d'espectres monocromàtics i sistemes de control intel·ligent poden realitzar un control del temps, el control de la llum i, d'acord amb l'estat de creixement de les plantes, l'ajust oportú de la qualitat de la llum i la sortida de la llum. s'ha de convertir en la tendència principal en el desenvolupament futur de la tecnologia d'il·luminació per a cultius de plantes.