Izvorni izvor: Houcheng Liu. Status razvoja i trend industrije LED rasvjete za postrojenja [J]. Journal of Illumination Engineering, 2018, 29 (04): 8-9.
Izvor članka: Materijal Nekad duboko

Svjetlost je osnovni okolišni čimbenik rasta i razvoja biljaka. Svjetlost ne samo da osigurava energiju za rast biljaka putem fotosinteze, već je i važan regulator rasta i razvoja biljaka. Dodatak umjetne svjetlosti ili potpuno ozračivanje umjetnom svjetlošću može potaknuti rast biljaka, povećati prinos, poboljšati oblik i boju proizvoda, poboljšati funkcionalne komponente i smanjiti pojavu bolesti i štetnika. Danas ću s vama podijeliti status i trend razvoja industrije rasvjete biljaka.
Tehnologija umjetnih izvora svjetlosti sve se više koristi u području rasvjete biljaka. LED ima mnoge prednosti kao što su visoka svjetlosna učinkovitost, nisko stvaranje topline, mala veličina, dugi vijek trajanja i mnoge druge. Ima očite prednosti u području rasvjete za uzgoj biljaka. Industrija rasvjete za uzgoj postupno će usvajati LED rasvjetna tijela za uzgoj biljaka.

A. Status razvoja industrije LED rasvjete za uzgoj biljaka 

1.LED paket za rasvjetu za uzgoj

U području pakiranja LED rasvjete za uzgoj, postoje mnoge vrste uređaja za pakiranje i ne postoji jedinstveni sustav mjerenja i evaluacije. Stoga se, u usporedbi s domaćim proizvodima, strani proizvođači uglavnom fokusiraju na smjerove velike snage, cob i modula, uzimajući u obzir seriju bijele svjetlosti za uzgoj, uzimajući u obzir karakteristike rasta biljaka i humanizirano svjetlosno okruženje, imaju veće tehničke prednosti u pouzdanosti, svjetlosnoj učinkovitosti, karakteristikama fotosintetskog zračenja različitih biljaka u različitim ciklusima rasta, uključujući različite vrste biljaka velike snage, srednje snage i male snage različitih veličina, kako bi se zadovoljile potrebe raznih biljaka u različitim okruženjima rasta, očekujući da će postići cilj maksimiziranja rasta biljaka i uštede energije.

Veliki broj temeljnih patenata za epitaksijalne pločice čipova još uvijek je u rukama vodećih tvrtki poput japanske Nichie i američke Career. Domaćim proizvođačima čipova još uvijek nedostaju patentirani proizvodi koji su konkurentni na tržištu. Istovremeno, mnoge tvrtke razvijaju i nove tehnologije u području pakiranja čipova za rasvjetu za uzgoj. Na primjer, Osramova tehnologija tankog filma čipova omogućuje blisko pakiranje čipova kako bi se stvorila velika površina osvjetljenja. Na temelju ove tehnologije, visokoučinkoviti LED sustav rasvjete s valnom duljinom od 660 nm može smanjiti potrošnju energije u području uzgoja za 40%.

2. Spektar rasvjete i uređaji za uzgoj
Spektar osvjetljenja biljaka je složeniji i raznolikiji. Različite biljke imaju velike razlike u potrebnim spektrima u različitim ciklusima rasta, pa čak i u različitim okruženjima rasta. Kako bi se zadovoljile te različite potrebe, u industriji trenutno postoje sljedeće sheme: ①Sheme višestrukih monokromatskih kombinacija svjetla. Tri najučinkovitija spektra za fotosintezu biljaka su uglavnom spektar s vrhovima na 450 nm i 660 nm, pojas od 730 nm za poticanje cvjetanja biljaka, plus zeleno svjetlo od 525 nm i ultraljubičasti pojas ispod 380 nm. Kombinirajte ove vrste spektara prema različitim potrebama biljaka kako biste formirali najprikladniji spektar. ②Shema punog spektra za postizanje potpunog pokrivanja spektra potreba biljaka. Ova vrsta spektra koja odgovara SUNLIKE čipu koji predstavljaju Seoul Semiconductor i Samsung možda nije najučinkovitija, ali je prikladna za sve biljke, a cijena je mnogo niža od one kod monokromatskih rješenja kombinacija svjetla. ③Koristite bijelo svjetlo punog spektra kao glavni oslonac, plus crveno svjetlo od 660 nm kao kombiniranu shemu za poboljšanje učinkovitosti spektra. Ova shema je ekonomičnija i praktičnija.

Uređaje za pakiranje monokromatskih LED čipova za rasvjetu biljaka (glavne valne duljine su 450nm, 660nm, 730nm) pokrivaju mnoge domaće i strane tvrtke, dok su domaći proizvodi raznolikiji i imaju više specifikacija, a proizvodi stranih proizvođača su standardiziraniji. Istovremeno, u smislu fotosintetskog fotonskog fluksa, svjetlosne učinkovitosti itd., još uvijek postoji velika razlika između domaćih i stranih proizvođača ambalaže. Za uređaje za pakiranje monokromatskih svjetlosnih uređaja za rasvjetu biljaka, osim proizvoda s glavnim valnim duljinama od 450nm, 660nm i 730nm, mnogi proizvođači razvijaju i nove proizvode u drugim valnim duljinama kako bi ostvarili potpunu pokrivenost za valne duljine fotosintetski aktivnog zračenja (PAR) (450-730nm).

Monokromatska LED svjetla za rast biljaka nisu prikladna za rast svih biljaka. Stoga se ističu prednosti LED dioda punog spektra. Puni spektar prvo mora postići potpunu pokrivenost punog spektra vidljive svjetlosti (400-700 nm) i povećati performanse ova dva pojasa: plavo-zelena svjetlost (470-510 nm), tamnocrvena svjetlost (660-700 nm). Koristite običnu plavu LED diodu ili ultraljubičasti LED čip s fosforom za postizanje "punog" spektra, a njihova fotosintetska učinkovitost ima svoje vrhunce i padove. Većina proizvođača bijelih LED uređaja za pakiranje rasvjete biljaka koristi plavi čip + fosfor za postizanje punog spektra. Osim načina pakiranja monokromatskog svjetla i plavog svjetla ili ultraljubičastog čipa plus fosfora za postizanje bijele svjetlosti, uređaji za pakiranje rasvjete biljaka također imaju kompozitni način pakiranja koji koristi dvije ili više čipova valnih duljina, kao što su crveno-deset plavo/ultraljubičasto, RGB, RGBW. Ovaj način pakiranja ima velike prednosti u zatamnjivanju.

Što se tiče LED proizvoda uske valne duljine, većina dobavljača ambalaže može kupcima ponuditi različite proizvode valnih duljina u pojasu od 365-740 nm. Što se tiče spektra rasvjete biljaka koji se pretvara fosforom, većina proizvođača ambalaže nudi kupcima razne spektre. U usporedbi s 2016. godinom, stopa rasta prodaje u 2017. godini znatno je porasla. Među njima, stopa rasta LED izvora svjetlosti od 660 nm koncentrirana je u rasponu od 20%-50%, a stopa rasta prodaje fosforom pretvorenih LED izvora svjetlosti za biljke doseže 50%-200%, odnosno prodaja fosforom pretvorenih LED izvora svjetlosti za biljke brže raste.

Sve tvrtke za pakiranje mogu isporučiti opće proizvode za pakiranje snage 0,2-0,9 W i 1-3 W. Ovi izvori svjetlosti omogućuju proizvođačima rasvjete dobru fleksibilnost u dizajnu rasvjete. Osim toga, neki proizvođači nude i integrirane proizvode za pakiranje veće snage. Trenutno, više od 80% isporuka većine proizvođača su od 0,2-0,9 W ili 1-3 W. Među njima, isporuke vodećih međunarodnih tvrtki za pakiranje koncentrirane su u rasponu od 1-3 W, dok su isporuke malih i srednjih tvrtki za pakiranje koncentrirane u rasponu od 0,2-0,9 W.

3. Područja primjene rasvjete za uzgoj biljaka

Što se tiče područja primjene, rasvjetna tijela za uzgoj biljaka uglavnom se koriste u rasvjeti staklenika, tvornicama biljaka s potpuno umjetnom rasvjetom, kulturi biljnog tkiva, rasvjeti polja na otvorenom, sadnji povrća i cvijeća u kućanstvu te laboratorijskim istraživanjima.

①U solarnim staklenicima i staklenicima s više raspona, udio umjetne svjetlosti za dodatnu rasvjetu još je uvijek nizak, a metal-halogene žarulje i visokotlačne natrijeve žarulje su glavne. Stopa prodiranja LED sustava rasvjete za uzgoj relativno je niska, ali stopa rasta počinje se ubrzavati s padom troškova. Glavni razlog je taj što korisnici imaju dugogodišnje iskustvo u korištenju metal-halogenih žarulja i visokotlačnih natrijevih žarulja, a upotreba metal-halogenih žarulja i visokotlačnih natrijevih žarulja može osigurati oko 6% do 8% toplinske energije za staklenik, a istovremeno izbjeći opekline biljaka. LED sustav rasvjete za uzgoj nije pružao specifične i učinkovite upute i podršku podacima, što je odgodilo njegovu primjenu u staklenicima s dnevnim svjetlom i više raspona. Trenutno su demonstracijske primjene malog opsega i dalje glavni oslonac. Budući da je LED izvor hladne svjetlosti, može biti relativno blizu krošnje biljaka, što rezultira manjim utjecajem temperature. U staklenicima s dnevnim svjetlom i više raspona, LED rasvjeta za uzgoj češće se koristi u međubiljnom uzgoju.

②Primjena na otvorenom u poljoprivredi. Prodiranje i primjena rasvjete biljaka u poljoprivredi objekata bila je relativno spora, dok je primjena LED sustava rasvjete biljaka (kontrola fotoperioda) za vanjske dugodnevne usjeve s visokom ekonomskom vrijednošću (kao što je zmajevo voće) postigla brz razvoj.

③Tvornice biljaka. Trenutno je najbrži i najrašireniji sustav rasvjete biljaka tvornica biljaka s potpuno umjetnom rasvjetom, koja je po kategorijama podijeljena na centralizirane višeslojne i distribuirane pokretne tvornice biljaka. Razvoj tvornica biljaka s umjetnom rasvjetom u Kini je vrlo brz. Glavno investicijsko tijelo centralizirane višeslojne tvornice biljaka s potpuno umjetnom rasvjetom nisu tradicionalne poljoprivredne tvrtke, već su to tvrtke koje se bave poluvodičkim i potrošačkim elektroničkim proizvodima, kao što su Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, a također i COFCO i Xi Cui i druge nove moderne poljoprivredne tvrtke. U distribuiranim i mobilnim tvornicama biljaka, otpremni kontejneri (novi kontejneri ili rekonstrukcija rabljenih kontejnera) i dalje se koriste kao standardni nosači. Sustavi rasvjete biljaka svih umjetnih biljaka uglavnom koriste linearne ili ravne sustave rasvjete, a broj zasađenih sorti nastavlja se širiti. Različiti eksperimentalni LED izvori svjetlosti s formulom svjetla počeli su se široko i široko koristiti. Proizvodi na tržištu su uglavnom zeleno lisnato povrće.

④Sadnja kućnih biljaka. LED se može koristiti u stolnim lampama za kućne biljke, stalcima za sadnju kućnih biljaka, kućnim strojevima za uzgoj povrća itd.

⑤Uzgoj ljekovitog bilja. Uzgoj ljekovitog bilja uključuje biljke poput Anoectochilus i Lithospermum. Proizvodi na tim tržištima imaju veću ekonomsku vrijednost i trenutno su industrija s više primjena rasvjete biljaka. Osim toga, legalizacija uzgoja kanabisa u Sjevernoj Americi i dijelovima Europe potaknula je primjenu LED rasvjete za uzgoj u području uzgoja kanabisa.

⑥Svjetla za cvjetanje. Kao neizostavan alat za podešavanje vremena cvjetanja cvijeća u industriji cvjećarstva, najranija primjena svjetala za cvjetanje bile su žarulje sa žarnom niti, a zatim fluorescentne žarulje koje štede energiju. Razvojem industrijalizacije LED-a, sve više LED rasvjetnih tijela za cvjetanje postupno je zamijenilo tradicionalne žarulje.

⑦Kultura biljnog tkiva. Tradicionalni izvori svjetlosti za kulturu tkiva uglavnom su bijele fluorescentne lampe, koje imaju nisku svjetlosnu učinkovitost i veliko stvaranje topline. LED diode su prikladnije za učinkovitu, upravljivu i kompaktnu kulturu biljnog tkiva zbog svojih izvanrednih karakteristika kao što su niska potrošnja energije, nisko stvaranje topline i dugi vijek trajanja. Trenutno bijele LED cijevi postupno zamjenjuju bijele fluorescentne lampe.

4. Regionalna distribucija tvrtki za rasvjetu za uzgoj biljaka

Prema statistikama, u mojoj zemlji trenutno postoji više od 300 tvrtki za rasvjetu za uzgoj, a tvrtke za rasvjetu za uzgoj u području delte Biserne rijeke čine više od 50% i već su u značajnoj poziciji. Tvrtke za rasvjetu za uzgoj u delti rijeke Jangce čine oko 30%, a to je i dalje važno područje proizvodnje proizvoda za rasvjetu za uzgoj. Tradicionalne tvrtke za lampe za uzgoj uglavnom su raspoređene u delti rijeke Jangce, delti Biserne rijeke i Bohajskom rubu, od čega delta rijeke Jangce čini 53%, a delta Biserne rijeke i Bohajski rub 24% odnosno 22%. Glavna područja distribucije proizvođača LED rasvjete za uzgoj su delta Biserne rijeke (62%), delta rijeke Jangce (20%) i Bohajski rub (12%).

B. Trend razvoja industrije LED rasvjete za rast

1. Specijalizacija

LED rasvjeta za uzgoj ima karakteristike podesivog spektra i intenziteta svjetlosti, niskog ukupnog stvaranja topline i dobrih vodootpornih performansi, pa je prikladna za rasvjetu za uzgoj u različitim scenama. Istovremeno, promjene u prirodnom okruženju i težnja ljudi za kvalitetom hrane potaknule su snažan razvoj poljoprivrednih objekata i tvornica za uzgoj te dovele industriju LED rasvjete za uzgoj u razdoblje brzog razvoja. U budućnosti će LED rasvjeta za uzgoj igrati važnu ulogu u poboljšanju učinkovitosti poljoprivredne proizvodnje, poboljšanju sigurnosti hrane i poboljšanju kvalitete voća i povrća. LED izvor svjetlosti za rasvjetu za uzgoj dodatno će se razvijati s postupnom specijalizacijom industrije i kretati se u ciljanijem smjeru.

2. Visoka učinkovitost

Poboljšanje svjetlosne učinkovitosti i energetske učinkovitosti ključno je za značajno smanjenje operativnih troškova rasvjete biljaka. Korištenje LED dioda za zamjenu tradicionalnih žarulja te dinamička optimizacija i prilagodba svjetlosnog okruženja prema zahtjevima biljaka za svjetlosnom formulom od faze sadnice do faze žetve neizbježni su trendovi profinjene poljoprivrede u budućnosti. Što se tiče poboljšanja prinosa, može se uzgajati u fazama i regijama kombinirajući svjetlosnu formulu prema razvojnim karakteristikama biljaka kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje i prinos u svakoj fazi. Što se tiče poboljšanja kvalitete, regulacija prehrane i regulacija svjetla mogu se koristiti za povećanje sadržaja hranjivih tvari i drugih zdravstveno funkcionalnih sastojaka.

Prema procjenama, trenutna nacionalna potražnja za sadnicama povrća iznosi 680 milijardi, dok je proizvodni kapacitet tvorničkih sadnica manji od 10%. Industrija sadnica ima veće ekološke zahtjeve. Sezona proizvodnje je uglavnom zima i proljeće. Prirodno svjetlo je slabo i potrebna je umjetna dopunska rasvjeta. Rasvjeta za uzgoj biljaka ima relativno visok ulazni i izlazni kapacitet te visok stupanj prihvaćanja ulaznog kapaciteta. LED rasvjeta ima jedinstvene prednosti, jer se voće i povrće (rajčice, krastavci, dinje itd.) moraju cijepiti, a specifični spektar dodane svjetlosti u uvjetima visoke vlažnosti može potaknuti zacjeljivanje cijepljenih sadnica. Dodatna svjetlost za sadnju povrća u staklenicima može nadoknaditi nedostatak prirodnog svjetla, poboljšati fotosintetsku učinkovitost biljaka, potaknuti cvjetanje i plodonošenje, povećati prinos i poboljšati kvalitetu proizvoda. LED rasvjeta za uzgoj ima široku primjenu u sadnicama povrća i proizvodnji u staklenicima.

3. Inteligentan

Rasvjeta za uzgoj biljaka ima snažnu potražnju za kontrolom kvalitete i količine svjetlosti u stvarnom vremenu. S poboljšanjem tehnologije inteligentnog upravljanja i primjenom Interneta stvari, razni monokromatski spektri i inteligentni sustavi upravljanja mogu ostvariti vremensku kontrolu i kontrolu svjetlosti, a prema statusu rasta biljaka, pravovremeno prilagođavanje kvalitete svjetlosti i svjetlosnog izlaza zasigurno će postati glavni trend u budućem razvoju tehnologije rasvjete za uzgoj biljaka.