Pôvodný zdroj: Houcheng Liu. Stav vývoja a trend v odvetví LED osvetlenia rastlín[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Zdroj článku: Material Once Deep

Svetlo je základným environmentálnym faktorom rastu a vývoja rastlín. Svetlo nielen dodáva energiu pre rast rastlín prostredníctvom fotosyntézy, ale je aj dôležitým regulátorom rastu a vývoja rastlín. Doplnok umelého svetla alebo úplné ožarovanie umelým svetlom môže podporiť rast rastlín, zvýšiť výnos, zlepšiť tvar produktu, farbu, zlepšiť funkčné komponenty a znížiť výskyt chorôb a škodcov. Dnes sa s vami podelím o vývojový stav a trend priemyslu osvetlenia rastlín.
Technológia zdroja umelého svetla sa čoraz viac používa v oblasti osvetlenia rastlín. LED má mnoho výhod, ako je vysoká svetelná účinnosť, nízka tvorba tepla, malá veľkosť, dlhá životnosť a mnoho ďalších výhod. Má zjavné výhody v oblasti pestovateľského osvetlenia. Priemysel Grow Lighting bude postupne prijímať LED svietidlá na pestovanie rastlín.

A. Stav vývoja LED rastúceho osvetľovacieho priemyslu 

1.LED balenie pre pestovateľské osvetlenie

V oblasti pestovateľského osvetlenia LED obalov existuje veľa druhov baliacich zariadení a neexistuje jednotný štandardný systém merania a hodnotenia. Preto sa zahraniční výrobcovia v porovnaní s domácimi výrobkami zameriavajú hlavne na vysokovýkonné, klasové a modulové smery, berúc do úvahy sériu rastového osvetlenia s bielym svetlom, vzhľadom na charakteristiky rastu rastlín a humanizované osvetľovacie prostredie, majú väčšie technické výhody v spoľahlivosti, svetle účinnosť, charakteristiky fotosyntetického žiarenia rôznych rastlín v rôznych rastových cykloch, vrátane rôznych typov vysokovýkonných, stredne výkonných a nízkoenergetických zariadení rôznych veľkostí produktov, aby sa splnili potreby rôznych rastlín v rôznych rastových prostrediach, pričom sa očakáva, že dosiahnu cieľom maximalizovať rast rastlín a úsporu energie.

Veľký počet základných patentov na čipové epitaxné doštičky je stále v rukách prvých popredných spoločností, ako sú japonská Nichia a American Career. Domácim výrobcom čipov stále chýbajú patentované produkty s konkurencieschopnosťou na trhu. Mnohé spoločnosti zároveň vyvíjajú nové technológie v oblasti pestovateľských svetelných obalových čipov. Napríklad tenkovrstvová čipová technológia Osram umožňuje, aby boli čipy zabalené tesne vedľa seba a vytvorili tak veľkoplošnú osvetľovaciu plochu. Na základe tejto technológie dokáže vysokoúčinný systém LED osvetlenia s vlnovou dĺžkou 660 nm znížiť spotrebu energie v oblasti pestovania o 40 %.

2. Rozšírte svetelné spektrum a zariadenia
Spektrum osvetlenia rastlín je zložitejšie a rozmanitejšie. Rôzne rastliny majú veľké rozdiely v požadovaných spektrách v rôznych rastových cykloch a dokonca aj v rôznych rastových prostrediach. Aby sa splnili tieto diferencované potreby, v súčasnosti existujú v tomto odvetví nasledujúce schémy: ①Schémy kombinácií viacerých monochromatických svetiel. Tri najúčinnejšie spektrá pre fotosyntézu rastlín sú hlavne spektrum s vrcholmi pri 450 nm a 660 nm, pásmo 730 nm na vyvolanie kvitnutia rastlín, plus zelené svetlo 525 nm a ultrafialové pásmo pod 380 nm. Kombinujte tieto druhy spektier podľa rôznych potrieb rastlín, aby ste vytvorili najvhodnejšie spektrum. ②Schéma úplného spektra na dosiahnutie úplného pokrytia spektra dopytu rastlín. Tento typ spektra zodpovedajúci čipu SUNLIKE reprezentovaný spoločnosťami Seoul Semiconductor a Samsung nemusí byť najefektívnejší, ale je vhodný pre všetky závody a náklady sú oveľa nižšie ako pri riešeniach monochromatickej kombinácie svetla. ③Na zlepšenie účinnosti spektra použite biele svetlo s plným spektrom ako hlavný zdroj plus 660nm červené svetlo ako kombinovanú schému. Táto schéma je ekonomickejšia a praktickejšia.

Rastlinné osvetlenie monochromatické svetelné LED čipy (hlavné vlnové dĺžky sú 450nm, 660nm, 730nm) obalové zariadenia sú pokryté mnohými domácimi a zahraničnými spoločnosťami, zatiaľ čo domáce výrobky sú rozmanitejšie a majú viac špecifikácií a výrobky zahraničných výrobcov sú viac štandardizované. Zároveň, pokiaľ ide o fotosyntetický tok fotónov, svetelnú účinnosť atď., stále existuje veľká priepasť medzi domácimi a zahraničnými výrobcami obalov. Pre zariadenia na balenie monochromatického svetla na osvetlenie rastlín, okrem produktov s hlavnými pásmami vlnových dĺžok 450 nm, 660 nm a 730 nm, mnohí výrobcovia vyvíjajú nové produkty aj v iných pásmach vlnových dĺžok, aby dosiahli úplné pokrytie fotosynteticky aktívneho žiarenia (PAR) vlnová dĺžka (450-730 nm).

Monochromatické LED svetlá na rast rastlín nie sú vhodné pre rast všetkých rastlín. Preto sú výhody plnospektrálnych LED zvýraznené. Úplné spektrum musí najskôr dosiahnuť plné pokrytie celého spektra viditeľného svetla (400-700nm) a zvýšiť výkon týchto dvoch pásiem: modro-zelené svetlo (470-510nm), sýto červené svetlo (660-700nm). Na dosiahnutie „plného“ spektra použite obyčajný modrý LED alebo ultrafialový LED čip s fosforom a jeho fotosyntetická účinnosť má svoje vysoké a nízke hodnoty. Väčšina výrobcov zariadení na bielenie LED osvetlenia rastlín používa na dosiahnutie plného spektra modrý čip + fosfor. Okrem baliaceho režimu monochromatického svetla a modrého svetla alebo ultrafialového čipu plus fosforu na realizáciu bieleho svetla majú baliace zariadenia na osvetlenie rastlín aj kompozitný režim balenia, ktorý využíva dva alebo viac čipov s vlnovou dĺžkou, ako je červená desať modrá/ultrafialová, RGB, RGBW. Tento režim balenia má veľké výhody pri stmievaní.

Pokiaľ ide o produkty LED s úzkou vlnovou dĺžkou, väčšina dodávateľov obalov môže zákazníkom poskytnúť produkty s rôznymi vlnovými dĺžkami v pásme 365-740 nm. Čo sa týka svetelného spektra rastlín prevedeného fosforom, väčšina výrobcov obalov má rôzne spektrá, z ktorých si zákazníci môžu vybrať. V porovnaní s rokom 2016 dosiahlo tempo rastu tržieb v roku 2017 výrazný nárast. Spomedzi nich sa miera rastu 660nm svetelného zdroja LED sústreďuje na 20 % – 50 % a miera rastu predaja rastlinného svetelného zdroja LED s konvertovaným fosforom dosahuje 50 % – 200 %, to znamená predaj rastlín s konvertovaným fosforom. LED svetelné zdroje rastú rýchlejšie.

Všetky baliace spoločnosti môžu poskytnúť 0,2-0,9 W a 1-3 W všeobecné obalové produkty. Tieto svetelné zdroje umožňujú výrobcom osvetlenia dobrú flexibilitu pri navrhovaní osvetlenia. Okrem toho niektorí výrobcovia poskytujú aj integrované obalové produkty s vyšším výkonom. V súčasnosti je viac ako 80 % zásielok väčšiny výrobcov 0,2-0,9 W alebo 1-3 W. Spomedzi nich sú zásielky popredných medzinárodných obalových spoločností sústredené do 1-3 W, pričom zásielky malých a stredných- veľké obalové spoločnosti sú sústredené v 0,2-0,9 W.

3. Oblasti použitia osvetlenia pestovania rastlín

Z oblasti použitia sa osvetľovacie zariadenia na pestovanie rastlín používajú najmä v osvetlení skleníkov, továrňach na umelé osvetlenie, rastlinnej tkanivovej kultúre, osvetlení vonkajších poľnohospodárskych polí, domácej zelenine a výsadbe kvetov a laboratórnom výskume.

①V solárnych skleníkoch a skleníkoch s viacerými rozpätiami je podiel umelého svetla na doplnkové osvetlenie stále nízky a hlavné sú halogenidové výbojky a vysokotlakové sodíkové výbojky. Miera penetrácie rastových osvetľovacích systémov LED je relatívne nízka, ale miera rastu sa začína zrýchľovať, keď náklady klesajú. Hlavným dôvodom je, že používatelia majú dlhodobé skúsenosti s používaním metalhalogenidových výbojok a vysokotlakových sodíkových výbojok a použitie metalhalogenidových výbojok a vysokotlakových sodíkových výbojok môže poskytnúť približne 6 % až 8 % tepelnej energie pre skleník a zároveň sa vyhnete popáleniu rastlín. Systém LED pestovateľského osvetlenia neposkytoval konkrétne a efektívne pokyny a dátovú podporu, čo oneskorilo jeho aplikáciu v skleníkoch s denným svetlom a viacrozmernými skleníkmi. V súčasnosti sú stále základom demonštračné aplikácie malého rozsahu. Keďže LED je zdroj studeného svetla, môže byť relatívne blízko vrchlíku rastlín, čo má za následok menší vplyv teploty. V skleníkoch s denným svetlom a v skleníkoch s viacerými rozpätiami sa pestovateľské LED osvetlenie častejšie používa pri pestovaní medzi rastlinami.

② Vonkajšia poľná aplikácia. Prenikanie a aplikácia osvetlenia rastlín v poľnohospodárstve zariadení je pomerne pomalá, zatiaľ čo aplikácia systémov LED osvetlenia rastlín (kontrola fotoperiód) pre vonkajšie plodiny s dlhou dennou dobou s vysokou ekonomickou hodnotou (napríklad dračie ovocie) dosiahlo rýchly rozvoj.

③ Závodné závody. V súčasnosti je najrýchlejším a najpoužívanejším systémom osvetlenia rastlín továreň na umelé osvetlenie, ktorá je rozdelená na centralizované viacvrstvové a distribuované pohyblivé závody podľa kategórie. Rozvoj závodov na umelé osvetlenie v Číne je veľmi rýchly. Hlavným investičným orgánom centralizovaného viacvrstvového závodu na výrobu umelých svetiel nie sú tradičné poľnohospodárske spoločnosti, ale sú to skôr spoločnosti zaoberajúce sa polovodičovými a spotrebnými elektronickými výrobkami, ako sú Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong a tiež COFCO a Xi Cui a ďalšie nové moderné poľnohospodárske spoločnosti. V distribuovaných a mobilných závodoch sa ako štandardné nosiče stále používajú prepravné kontajnery (nové kontajnery alebo rekonštrukcie kontajnerov z druhej ruky). Systémy osvetlenia rastlín všetkých umelých rastlín väčšinou využívajú lineárne alebo ploché systémy osvetlenia a počet vysadených odrôd sa neustále rozširuje. Rôzne experimentálne svetelné zdroje LED sa začali široko a široko používať. Produkty na trhu sú najmä zelená listová zelenina.

④ Výsadba domácich rastlín. LED je možné použiť v domácich stolových lampách, stojanoch na pestovanie rastlín v domácnostiach, domácich zeleninárskych strojoch atď.

⑤ Pestovanie liečivých rastlín. Pestovanie liečivých rastlín zahŕňa rastliny ako Anoectochilus a Lithospermum. Produkty na týchto trhoch majú vyššiu ekonomickú hodnotu av súčasnosti sú odvetvím s viacerými aplikáciami osvetlenia rastlín. Okrem toho legalizácia pestovania kanabisu v Severnej Amerike a častiach Európy podporila aplikáciu LED osvetlenia na pestovanie v oblasti pestovania kanabisu.

⑥Kvitnúce svetlá. Ako nepostrádateľný nástroj na úpravu doby kvitnutia kvetov v kvetinárstve boli prvé aplikácie Kvetinových svetiel žiarovky, po ktorých nasledovali energeticky úsporné žiarivky. S rozvojom industrializácie LED postupne tradičné svietidlá nahradilo viac kvitnúcich svietidiel typu LED.

⑦ Rastlinná tkanivová kultúra. Tradičnými svetelnými zdrojmi tkanivových kultúr sú najmä biele žiarivky, ktoré majú nízku svetelnú účinnosť a veľký vývin tepla. LED diódy sú vhodnejšie pre efektívnu, kontrolovateľnú a kompaktnú kultiváciu rastlinných tkanív vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam, ako je nízka spotreba energie, nízka tvorba tepla a dlhá životnosť. V súčasnosti biele LED trubice postupne nahrádzajú biele žiarivky.

4. Regionálna distribúcia pestovateľských osvetľovacích spoločností

Podľa štatistík je v súčasnosti v mojej krajine viac ako 300 spoločností zaoberajúcich sa rastom osvetlenia a spoločnosti zaoberajúce sa rastom osvetlenia v oblasti delty Perlovej rieky predstavujú viac ako 50 % a už teraz sú vo významnej pozícii. Spoločnosti na pestovanie osvetlenia v delte rieky Jang-c'-ťiang predstavujú približne 30 % a stále ide o dôležitú výrobnú oblasť pre pestovateľské osvetľovacie produkty. Spoločnosti s tradičnými pestovateľskými lampami sú distribuované najmä v delte rieky Yangtze, delte rieky Pearl a oblasti Bohai Rim, z ktorých delta rieky Yangtze predstavuje 53 % a delta rieky Pearl River a oblasť Bohai Rim predstavujú 24 % a 22 %. . Hlavnými distribučnými oblasťami výrobcov pestovateľského LED osvetlenia sú delta Perlovej rieky (62 %), delta rieky Yangtze (20 %) a Bohai Rim (12 %).

B. Vývojový trend LED rastúceho priemyslu osvetlenia

1. Špecializácia

Rastové LED osvetlenie má vlastnosti nastaviteľného spektra a intenzity svetla, nízku celkovú tvorbu tepla a dobrý vodotesný výkon, takže je vhodné pre pestovateľské osvetlenie v rôznych scénach. Zároveň zmeny v prírodnom prostredí a snaha ľudí o kvalitu potravín podporili energický rozvoj prevádzkového poľnohospodárstva a pestovateľských závodov a viedli priemysel LED rastúceho osvetlenia do obdobia rýchleho rozvoja. V budúcnosti bude LED pestovateľské osvetlenie hrať dôležitú úlohu pri zlepšovaní efektívnosti poľnohospodárskej výroby, zlepšovaní bezpečnosti potravín a zlepšovaní kvality ovocia a zeleniny. LED svetelný zdroj pre pestovateľské osvetlenie sa bude s postupnou špecializáciou priemyslu ďalej rozvíjať a uberať sa cielenejším smerom.

2. Vysoká účinnosť

Zlepšenie svetelnej účinnosti a energetickej účinnosti je kľúčom k výraznému zníženiu prevádzkových nákladov na osvetlenie rastlín. Použitie LED na nahradenie tradičných lámp a dynamická optimalizácia a úprava svetelného prostredia podľa požiadaviek na svetelný vzorec rastlín od fázy sadeníc až po fázu zberu sú nevyhnutné trendy rafinovaného poľnohospodárstva v budúcnosti. Pokiaľ ide o zlepšenie výnosu, môže sa pestovať v etapách a oblastiach v kombinácii s ľahkým prípravkom podľa vývojových charakteristík rastlín, aby sa zlepšila efektívnosť produkcie a výnos v každej fáze. Z hľadiska zvyšovania kvality je možné reguláciu výživy a reguláciu svetla využiť na zvýšenie obsahu živín a ďalších zdravotne funkčných zložiek.

Podľa odhadov je súčasný národný dopyt po sadeniciach zeleniny 680 miliárd, pričom výrobná kapacita továrenských sadeníc je menej ako 10 %. Sadbársky priemysel má vyššie environmentálne požiadavky. Produkčná sezóna je väčšinou zima a jar. Prirodzené svetlo je slabé a je potrebné umelé dodatočné svetlo. Osvetlenie na pestovanie rastlín má relatívne vysoký vstup a výstup a vysoký stupeň akceptácie vstupov. LED má jedinečné výhody, pretože ovocie a zeleninu (paradajky, uhorky, melóny atď.) je potrebné navrúbľovať a špecifické spektrum doplnenia svetla v podmienkach vysokej vlhkosti môže podporiť hojenie naočkovaných sadeníc. Doplnkové svetlo na výsadbu zeleniny v skleníku môže nahradiť nedostatok prirodzeného svetla, zlepšiť účinnosť fotosyntézy rastlín, podporiť kvitnutie a plodenie, zvýšiť výnos a zlepšiť kvalitu produktu. LED pestovateľské osvetlenie má široké uplatnenie pri sadeníc zeleniny a produkcii skleníkov.

3. Inteligentný

Osvetlenie na pestovanie rastlín má veľký dopyt po riadení kvality a množstva svetla v reálnom čase. Vďaka zlepšeniu inteligentnej riadiacej technológie a aplikácii internetu vecí môžu rôzne monochromatické spektrá a inteligentné riadiace systémy realizovať časové riadenie, riadenie svetla a podľa stavu rastu rastlín včasné nastavenie kvality svetla a svetelného výkonu. sa nevyhnutne stane hlavným trendom v budúcom vývoji osvetľovacej techniky na pestovanie rastlín.