Fonte orixinal: Houchheng Liu. Estado de desenvolvemento e tendencia da industria de iluminación de plantas LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Fonte do artigo: Material Once Deep

A luz é o factor ambiental básico do crecemento e desenvolvemento das plantas. A luz non só proporciona enerxía para o crecemento das plantas mediante a fotosíntese, senón que tamén é un importante regulador do crecemento e desenvolvemento das plantas. O suplemento de luz artificial ou a irradiación de luz artificial completa poden promover o crecemento das plantas, aumentar o rendemento, mellorar a forma do produto, a cor, mellorar os compoñentes funcionais e reducir a aparición de enfermidades e pragas. Hoxe, compartirei con vostede o estado de desenvolvemento e a tendencia da industria da iluminación das plantas.
A tecnoloxía de fontes de luz artificial úsase cada vez máis no campo da iluminación das plantas. O LED ten moitas vantaxes, como a alta eficiencia luminosa, a baixa xeración de calor, o tamaño pequeno, a longa vida útil e moitas outras vantaxes. Ten vantaxes obvias no campo da iluminación de cultivo. A industria da iluminación crecerá gradualmente adoptando luminarias LED para o cultivo de plantas.

A. O estado de desenvolvemento da industria de iluminación LED de crecemento 

1. Paquete LED para a iluminación de cultivo

No campo dos envases LED de iluminación de cultivo, hai moitos tipos de dispositivos de envasado e non hai un sistema estándar de medición e avaliación unificado. Polo tanto, en comparación cos produtos nacionais, os fabricantes estranxeiros céntranse principalmente en direccións de alta potencia, cob e módulo, tendo en conta a serie de luz branca de iluminación de cultivo, tendo en conta as características de crecemento das plantas e o ambiente de iluminación humanizado, teñen maiores vantaxes técnicas en fiabilidade, luz. eficiencia, características da radiación fotosintética de diferentes plantas en diferentes ciclos de crecemento, incluíndo varios tipos de plantas de alta potencia, potencia media e baixa potencia de produtos de diferentes tamaños, para satisfacer as necesidades dunha variedade de plantas en diferentes ambientes de crecemento, esperando acadar o obxectivo de maximizar o crecemento das plantas e o aforro de enerxía.

Un gran número de patentes básicas para obleas epitaxiais de chip aínda están en mans das primeiras empresas líderes, como Nichia de Xapón e American Career. Os fabricantes de chip nacionais aínda carecen de produtos patentados con competitividade no mercado. Ao mesmo tempo, moitas empresas tamén están a desenvolver novas tecnoloxías no campo do cultivo de chips de envasado de iluminación. Por exemplo, a tecnoloxía de chips de película fina de Osram permite empaquetar os chips moi preto para crear unha superficie de iluminación de gran superficie. Con base nesta tecnoloxía, un sistema de iluminación LED de alta eficiencia cunha lonxitude de onda de 660 nm pode reducir o 40% do consumo de enerxía na zona de cultivo.

2. Aumentar o espectro de iluminación e os dispositivos
O espectro da iluminación das plantas é máis complexo e diverso. As diferentes plantas presentan grandes diferenzas nos espectros necesarios en diferentes ciclos de crecemento e mesmo en diferentes ambientes de crecemento. Para satisfacer estas necesidades diferenciadas, na industria existen actualmente os seguintes esquemas: ①Múltiples esquemas de combinación de luz monocromática. Os tres espectros máis eficaces para a fotosíntese das plantas son principalmente o espectro con picos a 450 nm e 660 nm, a banda de 730 nm para inducir a floración das plantas, ademais da luz verde de 525 nm e a banda ultravioleta por debaixo de 380 nm. Combina estes tipos de espectros segundo as diferentes necesidades das plantas para formar o espectro máis axeitado. ② Esquema de espectro completo para acadar a cobertura total do espectro da demanda da planta. Este tipo de espectro correspondente ao chip SUNLIKE representado por Seoul Semiconductor e Samsung quizais non sexa o máis eficiente, pero é adecuado para todas as plantas, e o custo é moito menor que o das solucións de combinación de luz monocromática. ③Utiliza luz branca de espectro completo como pilar, ademais de luz vermella de 660nm como esquema de combinación para mellorar a eficacia do espectro. Este esquema é máis económico e práctico.

Os chips LED monocromáticos de iluminación de cultivo de plantas (as principais lonxitudes de onda son 450 nm, 660 nm, 730 nm) os dispositivos de envasado están cubertos por moitas empresas nacionais e estranxeiras, mentres que os produtos nacionais son máis diversos e teñen máis especificacións e os produtos de fabricantes estranxeiros están máis estandarizados. Ao mesmo tempo, en termos de fluxo de fotóns fotosintéticos, eficiencia da luz, etc., aínda hai unha gran brecha entre os fabricantes de envases nacionais e estranxeiros. Para os dispositivos de envasado de luz monocromática de iluminación de plantas, ademais dos produtos coas principais bandas de lonxitude de onda de 450 nm, 660 nm e 730 nm, moitos fabricantes tamén están a desenvolver novos produtos noutras bandas de lonxitude de onda para realizar a cobertura completa da radiación fotosintéticamente activa (PAR) lonxitude de onda (450-730 nm).

As luces LED monocromáticas para o crecemento das plantas non son adecuadas para o crecemento de todas as plantas. Polo tanto, destacan as vantaxes dos LED de espectro completo. O espectro completo debe primeiro acadar a cobertura total do espectro completo da luz visible (400-700nm) e aumentar o rendemento destas dúas bandas: luz azul-verde (470-510nm), luz vermella profunda (660-700nm). Use LED azul común ou chip LED ultravioleta con fósforo para lograr un espectro "completo" e a súa eficiencia fotosintética ten o seu propio alto e baixo. A maioría dos fabricantes de dispositivos de envasado LED branco para iluminación de plantas usan Blue Chip + fósforos para conseguir un espectro completo. Ademais do modo de envasado de luz monocromática e luz azul ou chip ultravioleta máis fósforo para obter luz branca, os dispositivos de envasado de iluminación de plantas tamén teñen un modo de envasado composto que usa dous ou máis chips de lonxitude de onda, como o vermello dez azul/ultravioleta, RGB, RGBW. Este modo de empaquetado ten grandes vantaxes na atenuación.

En canto aos produtos LED de lonxitude de onda estreita, a maioría dos provedores de envases poden ofrecer aos clientes varios produtos de lonxitude de onda na banda de 365-740 nm. En canto ao espectro de iluminación das plantas convertido por fósforos, a maioría dos fabricantes de envases teñen unha variedade de espectros para que os clientes elixan. En comparación con 2016, a súa taxa de crecemento das vendas en 2017 logrou un aumento substancial. Entre eles, a taxa de crecemento da fonte de luz LED de 660 nm concéntrase nun 20%-50% e a taxa de crecemento das vendas da fonte de luz LED de plantas convertidas en fósforo alcanza o 50%-200%, é dicir, as vendas de plantas convertidas en fósforo. As fontes de luz LED crecen máis rápido.

Todas as empresas de envasado poden proporcionar produtos de envasado xeral de 0,2-0,9 W e 1-3 W. Estas fontes de luz permiten aos fabricantes de iluminación ter unha boa flexibilidade no deseño de iluminación. Ademais, algúns fabricantes tamén ofrecen produtos de embalaxe integrados de maior potencia. Na actualidade, máis do 80% dos envíos da maioría dos fabricantes son de 0,2-0,9 W ou 1-3 W. Entre eles, os envíos das principais empresas de envasado internacionais concéntranse en 1-3 W, mentres que os envíos de pequenas e medianas as empresas de envasado de tamaño concéntranse en 0,2-0,9 W.

3.Campos de aplicación da iluminación de cultivo de plantas

Desde o campo de aplicación, os aparellos de iluminación de cultivo de plantas úsanse principalmente na iluminación de invernadoiros, fábricas de plantas de iluminación totalmente artificiais, cultivo de tecidos vexetais, iluminación de campos agrícolas ao aire libre, hortalizas domésticas e plantación de flores e investigación de laboratorio.

①Nos invernadoiros solares e invernadoiros de varios tramos, a proporción de luz artificial para a iluminación complementaria aínda é baixa, e as lámpadas de halogenuros metálicos e de sodio de alta presión son as principais. A taxa de penetración dos sistemas de iluminación LED para cultivo é relativamente baixa, pero a taxa de crecemento comeza a acelerarse a medida que baixa o custo. A razón principal é que os usuarios teñen experiencia a longo prazo no uso de lámpadas de halogenuros metálicos e lámpadas de sodio de alta presión, e o uso de lámpadas de halogenuros metálicos e lámpadas de sodio de alta presión pode proporcionar entre un 6% e un 8% da enerxía térmica para o invernadoiro evitando queimaduras nas plantas. O sistema de iluminación LED de cultivo non proporcionou instrucións e soporte de datos específicos e efectivos, o que atrasou a súa aplicación en invernadoiros de luz diurna e de varios tramos. Na actualidade, as aplicacións de demostración a pequena escala seguen sendo o pilar principal. Como o LED é unha fonte de luz fría, pode estar relativamente preto do dosel das plantas, o que provoca un menor impacto da temperatura. Nos invernadoiros de luz diurna e de varios tramos, a iluminación LED de cultivo úsase máis habitualmente no cultivo entre plantas.

②Aplicación de campo agrícola ao aire libre. A penetración e aplicación da iluminación vexetal na agricultura de instalacións foi relativamente lenta, mentres que a aplicación de sistemas de iluminación vexetal LED (control de fotoperíodo) para cultivos de longo día ao aire libre con alto valor económico (como a froita do dragón) acadou un rápido desenvolvemento.

③Fábricas de plantas. Actualmente, o sistema de iluminación de plantas máis rápido e utilizado é a fábrica de plantas de luz artificial, que se divide en fábricas de plantas móbiles centralizadas de varias capas e distribuídas por categorías. O desenvolvemento das fábricas de plantas de luz artificial en China é moi rápido. O principal organismo de investimento da fábrica centralizada de plantas de luz artificial de varias capas non son as empresas agrícolas tradicionais, senón que son máis empresas dedicadas a produtos electrónicos de consumo e semicondutores, como Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong e tamén COFCO e Xi Cui e outras novas empresas agrícolas modernas. Nas fábricas de plantas distribuídas e móbiles, os contedores de envío (contedores novos ou reconstrución de contedores de segunda man) seguen a utilizarse como transportistas estándar. Os sistemas de iluminación das plantas de todas as plantas artificiais usan principalmente sistemas de iluminación lineal ou de panel plano, e o número de variedades plantadas segue a expandirse. Varias fontes de luz LED de fórmula de luz experimental comezaron a utilizarse de forma ampla e ampla. Os produtos no mercado son principalmente vexetais de folla verde.

④Plantación de plantas domésticas. O LED pódese usar en lámpadas de mesa de plantas domésticas, estantes para plantar plantas domésticas, máquinas de cultivo de hortalizas domésticas, etc.

⑤Cultivo de plantas medicinais. O cultivo de plantas medicinais implica plantas como Anoectochilus e Lithospermum. Os produtos destes mercados teñen un maior valor económico e son actualmente unha industria con máis aplicacións de iluminación de plantas. Ademais, a legalización do cultivo de cannabis en América do Norte e partes de Europa promoveu a aplicación de iluminación LED de cultivo no campo do cultivo de cannabis.

⑥ Luces de floración. Como ferramenta indispensable para axustar o tempo de floración das flores na industria da xardinería, a aplicación máis antiga das luces de floración foron as lámpadas incandescentes, seguidas das lámpadas fluorescentes de aforro de enerxía. Co desenvolvemento da industrialización LED, máis luminarias con flores de tipo LED substituíron gradualmente as lámpadas tradicionais.

⑦Cultivo de tecidos vexetais. As fontes de luz tradicionais de cultivo de tecidos son principalmente lámpadas fluorescentes brancas, que teñen baixa eficiencia luminosa e gran xeración de calor. Os LED son máis axeitados para un cultivo de tecido vexetal eficiente, controlable e compacto debido ás súas características destacadas como o baixo consumo de enerxía, a baixa xeración de calor e a longa vida útil. Na actualidade, os tubos LED brancos están substituíndo gradualmente as lámpadas fluorescentes brancas.

4. Distribución rexional de empresas de iluminación de cultivo

Segundo as estatísticas, actualmente hai máis de 300 empresas de iluminación no meu país, e as empresas de iluminación na zona do delta do río Pearl representan máis do 50% e xa están nunha posición importante. As empresas de iluminación de cultivo no delta do río Yangtze representan preto do 30% e aínda é unha área de produción importante para produtos de iluminación de cultivo. As empresas tradicionais de lámpadas de cultivo distribúense principalmente no delta do río Yangtze, o delta do río das Perlas e o bordo de Bohai, dos cales o delta do río Yangtze representa o 53%, e o delta do río das Perlas e o bordo de Bohai representan o 24% e o 22% respectivamente. . As principais áreas de distribución dos fabricantes de iluminación LED son o delta do río Pearl (62%), o delta do río Yangtze (20%) e o bordo de Bohai (12%).

B. Tendencia de desenvolvemento da industria de iluminación LED de crecemento

1. Especialización

A iluminación LED de crecemento ten as características de espectro e intensidade luminosa axustable, baixa xeración de calor global e bo rendemento impermeable, polo que é adecuada para a iluminación de cultivo en varias escenas. Ao mesmo tempo, os cambios no medio natural e a procura da xente pola calidade dos alimentos promoveron o vigoroso desenvolvemento da agricultura de instalacións e as fábricas de cultivo, e levaron a industria da iluminación LED a un período de rápido desenvolvemento. No futuro, a iluminación LED de cultivo terá un papel importante na mellora da eficiencia da produción agrícola, na mellora da seguridade alimentaria e na mellora da calidade das froitas e verduras. A fonte de luz LED para a iluminación de cultivo desenvolverase aínda máis coa especialización gradual da industria e avanzarase nunha dirección máis específica.

2. Alta eficiencia

A mellora da eficiencia lumínica e da eficiencia enerxética é a clave para reducir moito os custos operativos da iluminación das plantas. O uso de LED para substituír as lámpadas tradicionais e a optimización e axuste dinámico do ambiente luminoso segundo os requisitos da fórmula luminosa das plantas desde a fase de mudas ata a fase de colleita son as tendencias inevitables da agricultura refinada no futuro. En canto á mellora do rendemento, pódese cultivar en etapas e rexións combinadas con fórmulas lixeiras segundo as características de desenvolvemento das plantas para mellorar a eficiencia da produción e o rendemento en cada etapa. En termos de mellora da calidade, a regulación nutricional e a regulación da luz pódense usar para aumentar o contido de nutrientes e outros ingredientes funcionais para a saúde.

Segundo as estimacións, a demanda nacional actual de mudas de vexetais é de 680.000 millóns, mentres que a capacidade de produción de mudas de fábrica é inferior ao 10%. A industria de mudas ten requisitos ambientais máis altos. A tempada de produción é principalmente inverno e primavera. A luz natural é débil e é necesaria unha luz suplementaria artificial. A iluminación de cultivo de plantas ten unha entrada e saída relativamente altas e un alto grao de aceptación da entrada. O LED ten vantaxes únicas, porque as froitas e verduras (tomate, pepino, melón, etc.) deben ser enxertadas e o espectro específico de suplementación de luz en condicións de alta humidade pode promover a curación das mudas enxertadas. A luz suplementaria de plantación de hortalizas de invernadoiro pode compensar a falta de luz natural, mellorar a eficiencia fotosintética das plantas, promover a floración e a frutificación, aumentar o rendemento e mellorar a calidade do produto. A iluminación LED de cultivo ten unha ampla perspectiva de aplicación en mudas de vexetais e produción de invernadoiros.

3. Intelixente

A iluminación de cultivo de plantas ten unha forte demanda de control en tempo real da calidade e da cantidade de luz. Coa mellora da tecnoloxía de control intelixente e a aplicación da Internet das cousas, unha variedade de espectros monocromáticos e sistemas de control intelixente pode realizar o control do tempo, o control da luz e, segundo o estado de crecemento das plantas, o axuste oportuno da calidade da luz e da saída de luz. está obrigado a converterse na tendencia principal no desenvolvemento futuro da tecnoloxía de iluminación de cultivo de plantas.