Algallikas: Houcheng Liu.LED-taimede valgustustööstuse arengu seis ja trend[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Artikli allikas: Material Once Deep

Valgus on taimede kasvu ja arengu peamine keskkonnategur.Valgus mitte ainult ei anna fotosünteesi kaudu taimede kasvuks energiat, vaid on ka taimede kasvu ja arengu oluline regulaator.Kunstliku valguse lisamine või täielik kunstlik valguskiiritamine võib soodustada taimede kasvu, suurendada saagikust, parandada toote kuju, värvi, parandada funktsionaalseid komponente ning vähendada haiguste ja kahjurite esinemist.Täna jagan teiega taimevalgustuse tööstuse arenguseisu ja suundumusi.
Tehisvalgusallika tehnoloogiat kasutatakse taimevalgustuse valdkonnas järjest laiemalt.LED-il on palju eeliseid, nagu kõrge valgustõhusus, madal soojusenergia tootmine, väiksus, pikk kasutusiga ja palju muid eeliseid.Sellel on kasvuvalgustuse valdkonnas ilmsed eelised.Grow valgustustööstus võtab taimekasvatuseks järk-järgult kasutusele LED-valgustid.

A. LED-valgustuse tööstuse arengustaatus 

1.LED-pakett kasvuvalgustuseks

Kasvava valgustuse LED-pakendite valdkonnas on palju erinevaid pakkeseadmeid ning puudub ühtne mõõtmis- ja hindamisstandardite süsteem.Seetõttu keskenduvad välismaised tootjad kodumaiste toodetega võrreldes peamiselt suure võimsusega, tõlviku ja mooduli suundadele, võttes arvesse kasvuvalgustuse valge valguse seeriat, võttes arvesse taimede kasvuomadusi ja humaniseeritud valgustuskeskkonda, on suuremad tehnilised eelised töökindluse, valguse osas. tõhusus, erinevate taimede fotosünteetilise kiirguse omadused erinevates kasvutsüklites, sealhulgas erinevat tüüpi suure võimsusega, keskmise võimsusega ja väikese võimsusega taimed ja erineva suurusega tooted, et rahuldada erinevate taimede vajadusi erinevates kasvukeskkondades, eeldades, et saavutatakse taimede kasvu ja energiasäästu maksimeerimise eesmärk.

Suur hulk kiibi epitaksiaalplaatide põhipatente on endiselt esimeste juhtivate ettevõtete, nagu Jaapani Nichia ja American Career, käes.Kodumaistel kiibitootjatel puuduvad endiselt turul konkurentsivõimelised patenteeritud tooted.Samal ajal arendavad paljud ettevõtted uusi tehnoloogiaid ka valgustuspakendite kiipide kasvatamise vallas.Näiteks Osrami õhukese kilekiibi tehnoloogia võimaldab kiipe tihedalt kokku pakkida, et luua suure pindalaga valgustuspind.Sellel tehnoloogial põhinev ülitõhus LED-valgustussüsteem lainepikkusega 660nm võib vähendada 40% haritava ala energiatarbimisest.

2. Kasvata valgustuse spektrit ja seadmeid
Taimevalgustuse spekter on keerulisem ja mitmekesisem.Erinevatel taimedel on erinevates kasvutsüklites ja isegi erinevates kasvukeskkondades suured erinevused vajalikes spektrites.Nende erinevate vajaduste rahuldamiseks on tööstuses praegu järgmised skeemid: ①Mitme monokromaatse valguse kombinatsiooni skeemid.Taimede fotosünteesi kolm kõige tõhusamat spektrit on peamiselt spekter, mille tipud on 450 nm ja 660 nm, 730 nm riba taimede õitsemise esilekutsumiseks, pluss roheline tuli 525 nm ja ultraviolettriba alla 380 nm.Kombineerige seda tüüpi spektrid vastavalt taimede erinevatele vajadustele, et moodustada kõige sobivam spekter.②Täisspektri skeem, et saavutada tehase nõudluse spektri täielik katmine.Seda tüüpi Seoul Semiconductori ja Samsungi esindatud SUNLIKE kiibile vastav spekter ei pruugi olla kõige tõhusam, kuid see sobib kõikidele tehastele ja kulu on palju madalam kui monokromaatiliste valguskombinatsioonilahenduste oma.③ Spektri tõhususe parandamiseks kasutage põhialusena täisspektri valget valgust ja kombineeritud skeemina 660 nm punast valgust.See skeem on säästlikum ja praktilisem.

Taimekasvatuse valgustusega monokromaatilise valgusega LED-kiibid (peamised lainepikkused on 450 nm, 660 nm, 730 nm) pakendamisseadmed on kaetud paljude kodumaiste ja välismaiste ettevõtetega, samas kui kodumaised tooted on mitmekesisemad ja rohkem spetsifikatsioone ning välismaiste tootjate tooted on rohkem standardiseeritud.Samal ajal on fotosünteetilise footoni voo, valguse efektiivsuse jms osas kodumaiste ja välismaiste pakenditootjate vahel endiselt suur lõhe.Taimevalgustuse monokromaatiliste valguspakendite jaoks töötavad paljud tootjad lisaks peamiste lainepikkuste ribadega 450 nm, 660 nm ja 730 nm toodetele välja uusi tooteid ka teistes lainepikkustes, et tagada fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse (PAR) täielik katvus. lainepikkus (450-730nm).

Ühevärvilised LED taimekasvatusvalgustid ei sobi kõikide taimede kasvatamiseks.Seetõttu tuuakse esile täisspektri LED-ide eelised.Täisspekter peab esmalt saavutama nähtava valguse kogu spektri (400–700 nm) täieliku katvuse ja suurendama nende kahe riba jõudlust: sinakasroheline valgus (470–510 nm), sügavpunane valgus (660–700 nm).Kasutage tavalist sinist LED- või ultraviolett-LED-kiipi koos fosforiga, et saavutada "täis" spekter, mille fotosünteesi efektiivsus on kõrge ja madal.Enamik taimevalgustite valgete LED-pakendite tootjaid kasutab täisspektri saavutamiseks Blue chipi + fosforit.Lisaks monokromaatilise valguse ja sinise valguse või ultraviolettkiibi ja fosfori pakkimisrežiimile valge valguse realiseerimiseks on taimevalgustusseadmetel ka komposiitpakendite režiim, mis kasutab kahte või enamat lainepikkusega kiipi, nagu punane kümme sinist/ultraviolett, RGB, RGBW .Sellel pakkimisrežiimil on hämardamisel suured eelised.

Kitsala lainepikkusega LED-toodete osas suudab enamik pakenditarnijaid pakkuda klientidele erinevaid lainepikkusega tooteid vahemikus 365–740 nm.Mis puudutab luminofooriga teisendatud taimevalgustuse spektrit, siis enamikul pakenditootjatel on klientidel valida mitmesuguse spektri vahel.Võrreldes 2016. aastaga on tema müügikasv 2017. aastal saavutanud olulise tõusu.Nende hulgas on 660 nm LED-valgusallika kasvutempo koondunud 20% -50% -ni ja fosforiga muundatud taimede LED-valgusallika müügi kasvutempo ulatub 50% -200% -ni, see tähendab fosforiga muundatud taimede müüki. LED-valgusallikad kasvavad kiiremini.

Kõik pakendiettevõtted võivad pakkuda 0,2-0,9 W ja 1-3 W üldpakenditooteid.Need valgusallikad võimaldavad valgustite tootjatel olla valgustite kujundamisel paindlikud.Lisaks pakuvad mõned tootjad ka suurema võimsusega integreeritud pakenditooteid.Praegu on enamiku tootjate saadetistest üle 80% võimsusega 0,2-0,9 W või 1-3 W. Nende hulgas on juhtivate rahvusvaheliste pakendifirmade saadetised koondunud 1-3 W-sse, samas kui väikeste ja keskmiste- suurusega pakendiettevõtted on koondunud 0,2-0,9 W.

3. Taimekasvatusvalgustuse kasutusvaldkonnad

Kasutusvaldkonnast lähtuvalt kasutatakse taimekasvatusvalgusteid peamiselt kasvuhoonete valgustuses, tehisvalgustite tehastes, taimede koekultuurides, välitingimustes põlluvalgustuses, koduköögiviljade ja lillede istutamises ning laboriuuringutes.

①Päikeseenergia kasvuhoonetes ja mitmesajalistes kasvuhoonetes on kunstliku valguse osakaal lisavalgustuseks endiselt väike ning peamised on metallhalogeniidlambid ja kõrgsurve naatriumlambid.LED-valgustite läbitungimismäär on suhteliselt madal, kuid kasvutempo hakkab kulude langedes kiirenema.Peamine põhjus on see, et kasutajatel on pikaajaline kogemus metallhalogeniidlampide ja kõrgsurvenaatriumlampide kasutamisel ning metallhalogeniidlampide ja kõrgsurvenaatriumlampide kasutamine võib anda umbes 6–8% soojusenergiast kasvuhoones, vältides taimede põletusi.LED-kasvav valgustussüsteem ei pakkunud konkreetseid ja tõhusaid juhiseid ega andmetuge, mistõttu selle rakendamine päevavalguses ja mitmekordsete kasvuhoonetes viibis.Praegu on väikesemahulised näidisrakendused endiselt põhialuseks.Kuna LED on külm valgusallikas, võib see olla suhteliselt lähedal taimede võradele, mille tulemuseks on väiksem temperatuurimõju.Päevavalgus- ja mitmeavalistes kasvuhoonetes kasutatakse taimedevahelisel kasvatamisel sagedamini LED-valgustit.

②Kasutus välitingimustes põlluharimisel.Taimevalgustuse levik ja rakendamine rajatiste põllumajanduses on olnud suhteliselt aeglane, samas kui LED-taimevalgustussüsteemide (fotoperioodi juhtimine) kasutamine kõrge majandusliku väärtusega pikapäevakultuuride (nt draakoniviljad) jaoks on saavutanud kiire arengu.

③ Taimetehased.Praegu on kõige kiirem ja enim kasutatav taimevalgustussüsteem täistehisvalgustite tehas, mis jaguneb kategooriate kaupa tsentraliseeritud mitmekihilisteks ja hajutatud teisaldatavateks tehasteks.Tehisvalgustaimede tehaste areng Hiinas on väga kiire.Tsentraliseeritud mitmekihilise tehisvalgustite tehase peamine investeerimisorgan ei ole traditsioonilised põllumajandusettevõtted, vaid pigem pooljuhtide ja tarbeelektroonikatoodetega tegelevad ettevõtted, nagu Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong ja ka COFCO ja Xi Cui ning teised uued kaasaegsed põllumajandusettevõtted.Hajutatud ja teisaldatavates tehaste tehastes kasutatakse tavakonteineritena endiselt transpordikonteinereid (uued konteinerid või kasutatud konteinerite rekonstrueerimine).Kõikide tehistaimede taimevalgustussüsteemides kasutatakse enamasti lineaarseid või lamepaneelidega valgustussüsteeme ning istutatavate sortide arv kasvab jätkuvalt.Laialdaselt ja laialdaselt on hakatud kasutama erinevaid eksperimentaalse valgusvalemiga LED-valgusallikaid.Turul olevad tooted on peamiselt rohelised lehtköögiviljad.

④ Kodumajapidamiste taimede istutamine.LED-i saab kasutada kodumajapidamises kasutatavates taimede laualampides, majapidamises kasutatavates taimede istutusrestides, kodumajapidamises kasutatavates köögiviljakasvatusmasinates jne.

⑤ Ravimtaimede kasvatamine.Ravimtaimede kasvatamine hõlmab selliseid taimi nagu Anoectochilus ja Lithospermum.Nendel turgudel pakutavatel toodetel on suurem majanduslik väärtus ja need on praegu tööstusharu, kus kasutatakse rohkem taimevalgustusrakendusi.Lisaks on kanepikasvatuse legaliseerimine Põhja-Ameerikas ja osades Euroopas soodustanud LED-valgustuse kasutamist kanepikasvatuse valdkonnas.

⑥ Õitsevad tuled.Lilleaianduses lillede õitsemisaja reguleerimise asendamatu vahendina kasutati Lillevalgustite varaseim kasutusala hõõglambid, millele järgnesid energiasäästlikud luminofoorlambid.LED-industrialiseerimise arenguga on traditsioonilisi lampe järk-järgult asendanud rohkem LED-tüüpi õitsevaid valgusteid.

⑦ Taimekoekultuur.Traditsioonilised koekultuuri valgusallikad on peamiselt valged luminofoorlambid, millel on madal valgusefektiivsus ja suur soojuse teke.Valgusdioodid sobivad tõhusamaks, juhitavaks ja kompaktseks taimekoekultuuriks tänu oma silmapaistvatele omadustele, nagu madal energiatarve, madal soojuse tootmine ja pikk kasutusiga.Praegu asendavad valged LED-torud järk-järgult valgeid luminofoorlampe.

4. Kasvavate valgustusettevõtete piirkondlik jaotus

Statistika kohaselt on minu riigis praegu üle 300 kasvava valgustusettevõtte ja Pearl River Delta piirkonna valgustusettevõtete arvele on üle 50% ning neil on juba suur positsioon.Jangtse jõe deltas kasvavad valgustusettevõtted moodustavad umbes 30% ja see on endiselt oluline valgustustoodete tootmispiirkond.Traditsioonilisi kasvulampe turustatakse peamiselt Jangtse jõe deltas, Pärlijõe deltas ja Bohai ääres, millest Jangtse jõe delta moodustab 53% ning Pärlijõe delta ja Bohai rand vastavalt 24% ja 22%. .LED-valgustite tootjate peamised levialad on Pearl River Delta (62%), Jangtse jõe delta (20%) ja Bohai Rim (12%).

B. LED-valgustite tööstuse arengusuund

1. Spetsialiseerumine

LED-valgustusel on reguleeritav spekter ja valguse intensiivsus, madal üldine soojuse teke ja hea veekindel jõudlus, seega sobib see valgustamiseks erinevates stseenides.Samal ajal on muutused looduskeskkonnas ja inimeste toidukvaliteedi poole püüdlemine soodustanud rajatiste põllumajanduse ja kasvandustehaste jõulist arengut ning viinud LED-valgustite tööstuse kiire arengu perioodi.Tulevikus on LED-valgustitel oluline roll põllumajandusliku tootmise efektiivsuse parandamisel, toiduohutuse parandamisel ning puu- ja köögiviljade kvaliteedi parandamisel.Kasvuvalgustuse LED-valgusallikas areneb tööstuse järkjärgulise spetsialiseerumisega edasi ja liigub sihipärasemas suunas.

2. Kõrge efektiivsus

Valgusefektiivsuse ja energiatõhususe parandamine on võti tehase valgustuse kasutuskulude oluliseks vähendamiseks.LED-ide kasutamine traditsiooniliste lampide asendamiseks ning valguskeskkonna dünaamiline optimeerimine ja reguleerimine vastavalt taimede valgusvalemi nõuetele alates seemikute faasist kuni koristusfaasini on rafineeritud põllumajanduse tuleviku paratamatud trendid.Saagikuse parandamise mõttes võib seda kasvatada etapiviisiliselt ja piirkondades kombineerituna kerge valemiga vastavalt taimede arenguomadustele, et parandada tootmistõhusust ja saagikust igal etapil.Kvaliteedi parandamisel saab toitainete ja muude tervishoiu funktsionaalsete koostisosade sisalduse suurendamiseks kasutada toitumisregulatsiooni ja valgusregulatsiooni.

Praegune riiklik nõudlus köögiviljaistikute järele on hinnanguliselt 680 miljardit, samas kui tehaste istikute tootmisvõimsus jääb alla 10%.Seemikute tööstuses on kõrgemad keskkonnanõuded.Tootmishooaeg on valdavalt talv ja kevad.Loomulik valgustus on nõrk ja vaja on kunstlikku lisavalgust.Taimekasvatusvalgustid on suhteliselt suure sisend- ja väljundvõimsusega ning sisendi vastuvõtmise kõrge tase.LED-il on ainulaadsed eelised, kuna puu- ja juurviljad (tomatid, kurgid, melonid jne) vajavad pookimist ning valguse lisamise spetsiifiline spekter kõrge õhuniiskuse tingimustes võib soodustada poogitud seemikute paranemist.Kasvuhooneköögiviljade istutamise lisavalgus võib korvata loomuliku valguse puudumise, parandada taimede fotosünteesi efektiivsust, soodustada õitsemist ja vilja kandmist, suurendada saagikust ja parandada toote kvaliteeti.LED-valgustitel on laialdased kasutusvõimalused köögiviljade seemikute ja kasvuhoonete tootmises.

3. Arukas

Taimekasvatusvalgustitel on suur nõudlus valguse kvaliteedi ja valguse koguse reaalajas juhtimise järele.Aruka juhtimistehnoloogia täiustamise ja asjade Interneti rakendamisega saavad mitmesugused monokromaatilised spektrid ja intelligentsed juhtimissüsteemid realiseerida aja reguleerimise, valguse juhtimise ning vastavalt taimede kasvuolekule valguse kvaliteedi ja valguse väljundi õigeaegse reguleerimise. sellest saab kindlasti taimekasvatuse valgustustehnoloogia edasise arengu peamine suund.