Джерело: Houcheng Liu. Стан розвитку та тенденції індустрії світлодіодного освітлення заводів [J]. Журнал світлотехніки, 2018, 29 (04): 8-9.
Джерело статті: Material Once Deep

Світло є основним екологічним фактором росту і розвитку рослин. Світло не тільки постачає енергію для росту рослин через фотосинтез, але також є важливим регулятором росту та розвитку рослин. Додавання штучного світла або повне опромінення штучним світлом може сприяти росту рослин, підвищити врожайність, покращити форму продукту, колір, покращити функціональні компоненти та зменшити появу хвороб і шкідників. Сьогодні я поділюся з вами станом розвитку та тенденціями індустрії освітлення рослин.
Технологія штучного джерела світла все ширше використовується в галузі освітлення рослин. Світлодіод має багато переваг, таких як висока ефективність освітлення, низьке тепловиділення, малий розмір, тривалий термін служби та багато інших переваг. Він має очевидні переваги в області вирощування освітлення. Зростаюча освітлювальна промисловість поступово впроваджуватиме світлодіодні освітлювальні прилади для вирощування рослин.

A. Статус розвитку індустрії світлодіодного освітлення 

1. LED пакет для вирощування освітлення

У сфері світлодіодної упаковки освітлення для вирощування існує багато видів пакувальних пристроїв, і немає єдиної стандартної системи вимірювання та оцінки. Таким чином, порівняно з вітчизняною продукцією, іноземні виробники в основному зосереджуються на потужних, качанних і модульних напрямках, беручи до уваги серію білого світла освітлення для вирощування, враховуючи характеристики росту рослин і гуманізоване середовище освітлення, мають більші технічні переваги в надійності, світлі ефективність, характеристики фотосинтетичного випромінювання різних рослин у різних циклах росту, включаючи різні типи високопотужних, середньопотужних та малопотужних рослин різного розміру, щоб задовольнити потреби різноманітних рослин у різних середовищах росту, очікуючи досягнення мета максимізації росту рослин та енергозбереження.

Велика кількість основних патентів на епітаксіальні пластини чіпів все ще знаходяться в руках перших провідних компаній, таких як японська Nichia та American Career. Вітчизняним виробникам чіпів досі не вистачає патентованих продуктів, конкурентоспроможних на ринку. У той же час багато компаній також розробляють нові технології в галузі вирощування пакувальних чіпів освітлення. Наприклад, технологія тонкоплівкових чіпів Osram дозволяє щільно упаковувати чіпи один до одного, щоб створити освітлювальну поверхню великої площі. На основі цієї технології високоефективна світлодіодна система освітлення з довжиною хвилі 660 нм може зменшити споживання енергії на 40% у зоні вирощування.

2. Розширити спектр освітлення та пристроїв
Спектр освітлення рослин більш складний і різноманітний. Різні рослини мають великі відмінності в необхідних спектрах у різних циклах росту та навіть у різних середовищах зростання. Щоб задовольнити ці диференційовані потреби, наразі в галузі існують такі схеми: ①Кілька схем комбінування монохроматичного світла. Три найефективніші спектри для фотосинтезу рослин – це в основному спектр з піками при 450 нм і 660 нм, смуга 730 нм для індукції цвітіння рослин, плюс зелене світло 525 нм і ультрафіолетова смуга нижче 380 нм. Комбінуйте ці типи спектрів відповідно до різних потреб рослин, щоб сформувати найбільш прийнятний спектр. ②Схема повного спектру для досягнення повного покриття спектру попиту заводу. Цей тип спектру, що відповідає чіпу SUNLIKE, представленому Seoul Semiconductor і Samsung, може бути не найефективнішим, але він підходить для всіх установок, а вартість набагато нижча, ніж у монохроматичних світлових комбінованих рішень. ③Використовуйте біле світло повного спектру як основу, а також червоне світло 660 нм як комбіновану схему для підвищення ефективності спектру. Така схема більш економічна і практична.

Світлодіодні чіпи монохроматичного світла для вирощування рослин (основні довжини хвилі 450 нм, 660 нм, 730 нм) пакувальні пристрої охоплюються багатьма вітчизняними та іноземними компаніями, тоді як вітчизняні продукти більш різноманітні та мають більше специфікацій, а продукція іноземних виробників більш стандартизована. У той же час, з точки зору потоку фотосинтетичних фотонів, світлової ефективності тощо, все ще існує великий розрив між вітчизняними та іноземними виробниками упаковки. Для освітлювальних пристроїв монохроматичного світла для упаковки світла, на додаток до продуктів з основними діапазонами довжин хвиль 450 нм, 660 нм і 730 нм, багато виробників також розробляють нові продукти в інших діапазонах довжин хвиль, щоб реалізувати повне покриття для фотосинтетично активного випромінювання (PAR). довжина хвилі (450-730нм).

Монохроматичні світлодіодні лампи росту рослин не підходять для росту всіх рослин. Таким чином, виділяються переваги світлодіодів повного спектру. Повний спектр повинен спочатку досягти повного охоплення всього спектру видимого світла (400-700 нм) і підвищити ефективність цих двох смуг: синьо-зеленого світла (470-510 нм), насиченого червоного світла (660-700 нм). Використовуйте звичайний синій світлодіод або ультрафіолетовий світлодіодний чіп із люмінофором, щоб досягти «повного» спектра, і його фотосинтетична ефективність має свої високі та низькі значення. Більшість виробників білих світлодіодних пакувальних пристроїв для освітлення рослин використовують Blue chip + люмінофор для досягнення повного спектру. На додаток до режиму упаковки монохроматичного світла та синього світла або ультрафіолетового чіпа та люмінофора для реалізації білого світла, пристрої для упаковки рослинного освітлення також мають комбінований режим упаковки, який використовує дві або більше чіпів з довжиною хвилі, наприклад червоний десять синій/ультрафіолетовий, RGB, RGBW . Цей режим упаковки має великі переваги в затемненні.

Що стосується вузькохвильових світлодіодних виробів, більшість постачальників упаковки можуть надати клієнтам різні довжини хвиль у діапазоні 365-740 нм. Що стосується спектру освітлення рослин, перетвореного люмінофорами, більшість виробників упаковки пропонують клієнтам різноманітні спектри на вибір. У порівнянні з 2016 роком темпи зростання продажів у 2017 році досягли значного зростання. Серед них швидкість зростання 660-нм світлодіодного джерела світла зосереджена на 20%-50%, а темп зростання продажів світлодіодного джерела світла, перетвореного на люмінофор, сягає 50%-200%, тобто продажі люмінофорного виробництва. Світлодіодні джерела світла розвиваються все швидше.

Усі пакувальні компанії можуть надати 0,2-0,9 Вт і 1-3 Вт загальні пакувальні продукти. Ці джерела світла дозволяють виробникам освітлювальних приладів мати хорошу гнучкість у дизайні освітлення. Крім того, деякі виробники також пропонують більш потужні інтегровані пакувальні продукти. На даний момент понад 80% поставок більшості виробників становлять 0,2-0,9 Вт або 1-3 Вт. Серед них поставки провідних міжнародних пакувальних компаній зосереджені в 1-3 Вт, а поставки малих і середніх - розміри упаковки компанії зосереджені в 0,2-0,9 Вт.

3. Сфери застосування освітлення рослин

Зі сфери застосування освітлювальні прилади для вирощування рослин в основному використовуються в тепличному освітленні, заводах із штучного освітлення, культурі рослинної тканини, зовнішньому освітленні сільськогосподарських полів, домашніх овочів і квітів, а також у лабораторних дослідженнях.

①У сонячних теплицях і багатопролітних теплицях частка штучного освітлення для додаткового освітлення все ще низька, а металогалогенні лампи та натрієві лампи високого тиску є основними. Швидкість поширення світлодіодних систем освітлення для вирощування відносно низька, але темпи зростання починають прискорюватися зі зниженням вартості. Основна причина полягає в тому, що користувачі мають багаторічний досвід використання металогалогенних ламп і натрієвих ламп високого тиску, а використання металогалогенних ламп і натрієвих ламп високого тиску може забезпечити приблизно 6–8 % теплової енергії для парник, уникаючи опіків рослин. Світлодіодна система освітлення для вирощування не забезпечувала конкретних і ефективних інструкцій і підтримки даних, що затримало її застосування в денних і багатопролітних теплицях. Наразі невеликі демонстраційні додатки все ще є основними. Оскільки світлодіод є холодним джерелом світла, він може бути відносно близько до пологів рослин, що призводить до меншого температурного впливу. У денних і багатопролітних теплицях світлодіодне освітлення частіше використовується для вирощування між рослинами.

②Польове застосування на відкритому повітрі. Проникнення та застосування освітлення рослин у сільському господарстві було відносно повільним, у той час як застосування світлодіодних систем освітлення рослин (контроль фотоперіоду) для культур довгого дня на відкритому повітрі з високою економічною цінністю (таких як драконові фрукти) досягло швидкого розвитку.

③Заводи. Наразі найшвидшою та найпоширенішою системою освітлення рослин є фабрика штучного освітлення, яка за категоріями поділяється на централізовані багатошарові та розподілені рухомі фабрики. Розвиток заводів зі штучного освітлення в Китаї відбувається дуже швидко. Основним інвестиційним органом централізованої багатошарової фабрики штучного світла є не традиційні сільськогосподарські компанії, а більше компаній, що займаються виробництвом напівпровідникових та побутових електронних виробів, таких як Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, а також COFCO і Xi Cui та інші нові сучасні сільськогосподарські компанії. На розподілених і мобільних фабриках транспортні контейнери (нові контейнери або реконструкція вживаних контейнерів) все ще використовуються як стандартні перевізники. Системи освітлення рослин усіх штучних рослин здебільшого використовують лінійні або плоскопанельні системи освітлення, і кількість висаджуваних сортів продовжує розширюватися. Різні експериментальні світлодіодні джерела світла почали широко використовуватися. Продукти на ринку - це переважно зелені листові овочі.

④Посадка домашніх рослин. Світлодіод можна використовувати в настільних лампах для домашніх рослин, стелажах для посадок домашніх рослин, побутових машинах для вирощування овочів тощо.

⑤Вирощування лікарських рослин. Вирощування лікарських рослин включає такі рослини, як Anoectochilus і Lithospermum. Продукція на цих ринках має вищу економічну цінність і наразі є галуззю з більшою кількістю застосувань для освітлення рослин. Крім того, легалізація вирощування канабісу в Північній Америці та деяких частинах Європи сприяла застосуванню світлодіодного освітлення для вирощування канабісу.

⑥Квітучі вогні. Як незамінний інструмент для регулювання часу цвітіння квітів у квітникарській промисловості, найпершим застосуванням ламп Flowering були лампи розжарювання, а потім енергозберігаючі люмінесцентні лампи. З розвитком світлодіодної індустріалізації все більше світлодіодних квітучих освітлювальних приладів поступово замінили традиційні лампи.

⑦Культура тканин рослин. Традиційні джерела світла для культур тканин – це переважно білі флуоресцентні лампи, які мають низьку світлову ефективність і велике тепловиділення. Світлодіоди більше підходять для ефективної, керованої та компактної культури тканин рослин завдяки своїм видатним характеристикам, таким як низьке енергоспоживання, низьке тепловиділення та тривалий термін служби. В даний час білі світлодіодні лампи поступово витісняють білі люмінесцентні лампи.

4. Регіональний розподіл освітлювальних компаній

Згідно зі статистичними даними, на даний момент у моїй країні існує понад 300 компаній, що займаються вирощуванням освітлення, і компанії, які займаються вирощуванням освітлення в районі дельти Перлової річки, становлять понад 50%, і вони вже займають значне становище. На компанії, що вирощують освітлювальні прилади, у дельті річки Янцзи припадає близько 30%, і це все ще є важливою територією виробництва освітлювальної продукції. Компанії з традиційних ламп для вирощування в основному поширені в дельті річки Янцзи, дельті річки Чжуцзян і краю Бохаю, з яких на дельту річки Янцзи припадає 53%, а на дельту річки Чжуцзян і дельту річки Бохай припадає 24% і 22% відповідно . Основними районами розповсюдження виробників світлодіодного освітлення є дельта річки Чжуцзян (62%), дельта річки Янцзи (20%) і район Бохаю (12%).

B. Тенденція розвитку індустрії світлодіодного освітлення

1. Спеціалізація

Світлодіодне освітлення для вирощування має характеристики регульованого спектру та інтенсивності світла, низьке загальне виділення тепла та хорошу водонепроникність, тому воно підходить для вирощування освітлення в різних сценах. У той же час зміни в природному середовищі та прагнення людей до якості їжі сприяли бурхливому розвитку сільського господарства та вирощувальних заводів, а також призвели до періоду швидкого розвитку індустрії світлодіодного освітлення. У майбутньому світлодіодне освітлення відіграватиме важливу роль у підвищенні ефективності сільськогосподарського виробництва, безпечності продуктів харчування та якості фруктів і овочів. Світлодіодне джерело світла для освітлення рослин буде розвиватися з поступовою спеціалізацією галузі та рухатися в більш цілеспрямованому напрямку.

2. Висока ефективність

Підвищення ефективності освітлення та енергоефективності є ключем до значного зниження експлуатаційних витрат на освітлення рослин. Використання світлодіодів для заміни традиційних ламп, а також динамічна оптимізація та регулювання світлового середовища відповідно до вимог світлової формули рослин від стадії розсади до стадії збору врожаю є неминучими тенденціями рафінованого сільського господарства в майбутньому. З точки зору підвищення врожайності, його можна культивувати поетапно та в регіонах у поєднанні з легкою сумішшю відповідно до особливостей розвитку рослин для підвищення ефективності виробництва та врожайності на кожному етапі. З точки зору покращення якості, регулювання харчування та освітленості можна використовувати для збільшення вмісту поживних речовин та інших корисних для здоров’я функціональних інгредієнтів.

За оцінками, поточний національний попит на розсаду овочів становить 680 мільярдів, тоді як потужність виробництва заводської розсади становить менше 10%. Розсадницька галузь пред'являє підвищені екологічні вимоги. Виробничий сезон в основному зима і весна. Природне освітлення слабке, потрібне штучне освітлення. Освітлення для вирощування рослин має відносно високі вхідні та вихідні дані та високий ступінь прийняття вхідних даних. Світлодіод має унікальні переваги, оскільки фрукти та овочі (помідори, огірки, дині тощо) потребують щеплення, а специфічний спектр освітленості в умовах високої вологості може сприяти загоєнню щеплених саджанців. Додаткове освітлення для посадки овочів у теплицях може компенсувати брак природного освітлення, покращити ефективність фотосинтезу рослин, сприяти цвітінню та плодоношенню, підвищити врожайність і покращити якість продукції. Світлодіодне освітлення має широкі перспективи застосування у виробництві розсади овочів і теплиці.

3. Розумний

Освітлення для вирощування рослин має великий попит на контроль якості та кількості світла в реальному часі. З удосконаленням технології інтелектуального керування та застосуванням Інтернету речей, різноманітні монохроматичні спектри та інтелектуальні системи керування можуть реалізувати контроль часу, керування освітленням і відповідно до стану росту рослин, своєчасне регулювання якості світла та світлового потоку. неминуче стане основною тенденцією майбутнього розвитку технології освітлення рослин.