Original kilde: Houcheng Liu. Udviklingsstatus og tendens i LED-plantebelysningsindustrien [J]. Journal of Illumination Engineering, 2018, 29 (04): 8-9.
Artikelkilde: Material Once Deep

Lys er den grundlæggende miljøfaktor for planters vækst og udvikling. Lys leverer ikke kun energi til planters vækst gennem fotosyntese, men er også en vigtig regulator af planters vækst og udvikling. Kunstigt lystilskud eller fuld kunstig lysbestråling kan fremme plantevækst, øge udbyttet, forbedre produktets form og farve, forbedre funktionelle komponenter og reducere forekomsten af ​​sygdomme og skadedyr. I dag vil jeg dele udviklingsstatus og tendenser inden for plantebelysningsindustrien med jer.
Kunstig lyskildeteknologi anvendes i stigende grad inden for plantebelysning. LED har mange fordele såsom høj lyseffektivitet, lav varmeudvikling, lille størrelse, lang levetid og mange andre fordele. Det har åbenlyse fordele inden for vækstbelysning. Vækstbelysningsindustrien vil gradvist anvende LED-belysningsarmaturer til plantedyrkning.

A. Udviklingsstatus for LED-vækstbelysningsindustrien 

1. LED-pakke til vækstbelysning

Inden for LED-emballage til vækstbelysning findes der mange slags emballageenheder, og der findes ikke et ensartet måle- og evalueringsstandardsystem. Sammenlignet med indenlandske produkter fokuserer udenlandske producenter derfor primært på højtydende, cob- og modulretninger. I betragtning af hvidlysserien af ​​vækstbelysning har de større tekniske fordele, herunder pålidelighed, lyseffektivitet og fotosyntetiske strålingskarakteristika for forskellige planter i forskellige vækstcyklusser, herunder forskellige typer højtydende, mellemtydende og lavtydende planter i forskellige størrelser, for at imødekomme behovene hos en række planter i forskellige vækstmiljøer og forventning om at nå målet om at maksimere plantevæksten og energibesparelsen.

Et stort antal kernepatenter til epitaksiale chipwafere er stadig i hænderne på tidlige, førende virksomheder som japanske Nichia og amerikanske Career. Indenlandske chipproducenter mangler stadig patenterede produkter med markedskonkurrenceevne. Samtidig udvikler mange virksomheder også nye teknologier inden for pakkechips til vækstbelysning. For eksempel gør Osrams tyndfilmschipteknologi det muligt at pakke chips tæt sammen for at skabe en stor belysningsflade. Baseret på denne teknologi kan et højeffektivt LED-belysningssystem med en bølgelængde på 660 nm reducere energiforbruget i dyrkningsområdet med 40%.

2. Udvid belysningsspektrum og -enheder
Spektret for plantebelysning er mere komplekst og forskelligartet. Forskellige planter har store forskelle i de nødvendige spektre i forskellige vækstcyklusser og endda i forskellige vækstmiljøer. For at imødekomme disse differentierede behov findes der i øjeblikket følgende ordninger i branchen: ① Flere monokromatiske lyskombinationsordninger. De tre mest effektive spektre til plantefotosyntese er primært spektret med toppe ved 450 nm og 660 nm, 730 nm-båndet til at fremkalde planteblomstring, plus det grønne lys på 525 nm og det ultraviolette bånd under 380 nm. Kombiner disse typer spektre i henhold til planternes forskellige behov for at danne det mest passende spektrum. ② Fuldspektret ordning for at opnå fuld dækning af plantens behovsspektrum. Denne type spektrum svarende til SUNLIKE-chippen repræsenteret af Seoul Semiconductor og Samsung er måske ikke den mest effektive, men den er egnet til alle planter, og omkostningerne er meget lavere end for monokromatiske lyskombinationsløsninger. ③ Brug fuldspektret hvidt lys som hovedsageligt plus 660 nm rødt lys som kombinationsordning for at forbedre spektrets effektivitet. Denne ordning er mere økonomisk og praktisk.

Emballageenheder til monokromatisk lys til plantebelysning (hovedbølgelængderne 450 nm, 660 nm, 730 nm) dækkes af mange indenlandske og udenlandske virksomheder, mens indenlandske produkter er mere forskelligartede og har flere specifikationer, og udenlandske producenters produkter er mere standardiserede. Samtidig er der stadig en stor forskel mellem indenlandske og udenlandske emballageproducenter med hensyn til fotosyntetisk fotonflux, lyseffektivitet osv. For emballageenheder til monokromatisk lys til plantebelysning udvikler mange producenter, udover produkter med hovedbølgelængdebåndene 450 nm, 660 nm og 730 nm, også nye produkter i andre bølgelængdebånd for at opnå fuld dækning af fotosyntetisk aktiv stråling (PAR) bølgelængde (450-730 nm).

Monokromatiske LED-vækstlamper til planter er ikke egnede til vækst af alle planter. Derfor fremhæves fordelene ved fuldspektrede LED'er. Fuldspektret skal først dække det fulde spektrum af synligt lys (400-700 nm) og øge ydeevnen af ​​disse to bånd: blågrønt lys (470-510 nm) og dybrødt lys (660-700 nm). Brug almindelig blå LED eller ultraviolet LED-chip med fosfor for at opnå "fuldt" spektrum, og dens fotosyntetiske effektivitet har sin egen høje og lave grænse. De fleste producenter af hvide LED-pakkeenheder til plantebelysning bruger Blue chip + fosfor for at opnå fuldt spektrum. Ud over pakketilstanden med monokromatisk lys og blåt lys eller ultraviolet chip plus fosfor for at realisere hvidt lys, har pakkeenheder til plantebelysning også en sammensat pakketilstand, der bruger to eller flere bølgelængdechips, såsom rød ti blå/ultraviolet, RGB, RGBW. Denne pakketilstand har store fordele ved dæmpning.

Med hensyn til LED-produkter med smal bølgelængde kan de fleste emballageleverandører tilbyde kunder produkter med forskellige bølgelængder i båndet 365-740 nm. Med hensyn til plantebelysningsspektret konverteret af fosfor har de fleste emballageproducenter en række forskellige spektre, som kunderne kan vælge imellem. Sammenlignet med 2016 er salgsvækstraten i 2017 steget betydeligt. Blandt dem er vækstraten for 660 nm LED-lyskilder koncentreret på 20%-50%, og salgsvækstraten for fosforkonverterede plante-LED-lyskilder når 50%-200%, det vil sige, at salget af fosforkonverterede plante-LED-lyskilder vokser hurtigere.

Alle emballagevirksomheder kan levere generelle emballageprodukter på 0,2-0,9 W og 1-3 W. Disse lyskilder giver belysningsproducenter god fleksibilitet i belysningsdesign. Derudover tilbyder nogle producenter også integrerede emballageprodukter med højere effekt. I øjeblikket er mere end 80 % af de fleste producenters forsendelser på 0,2-0,9 W eller 1-3 W. Blandt dem er forsendelserne fra førende internationale emballagevirksomheder koncentreret på 1-3 W, mens forsendelserne fra små og mellemstore emballagevirksomheder er koncentreret på 0,2-0,9 W.

3. Anvendelsesområder for plantevækstbelysning

Fra anvendelsesområdet anvendes plantebelysningsarmaturer hovedsageligt i drivhusbelysning, kunstig belysning til plantefabrikker, plantevævskultur, udendørs landbrugsbelysning, plantning af grøntsager og blomster i husholdningen samt laboratorieforskning.

①I solcelledrivhuse og drivhuse med flere spænd er andelen af ​​kunstigt lys til supplerende belysning stadig lav, og metalhalogenlamper og højtryksnatriumlamper er de primære. Indtrængningshastigheden for LED-vækstbelysningssystemer er relativt lav, men vækstraten begynder at accelerere, efterhånden som prisen falder. Hovedårsagen er, at brugerne har lang erfaring med at bruge metalhalogenlamper og højtryksnatriumlamper, og brugen af ​​metalhalogenlamper og højtryksnatriumlamper kan levere omkring 6% til 8% af varmeenergien til drivhuset, samtidig med at man undgår forbrændinger på planter. LED-vækstbelysningssystemet gav ikke specifikke og effektive instruktioner og datasupport, hvilket forsinkede dets anvendelse i dagslys- og drivhuse med flere spænd. I øjeblikket er demonstrationsapplikationer i lille skala stadig den primære anvendelse. Da LED er en kold lyskilde, kan den være relativt tæt på planternes krone, hvilket resulterer i mindre temperaturpåvirkning. I dagslys- og drivhuse med flere spænd bruges LED-vækstbelysning mere almindeligt i dyrkning mellem planter.

②Udendørs markanvendelse. Udbredelsen og anvendelsen af ​​plantebelysning i landbrugsanlæg har været relativt langsom, mens anvendelsen af ​​LED-plantebelysningssystemer (fotoperiodekontrol) til udendørs langdagsafgrøder med høj økonomisk værdi (såsom dragefrugt) har oplevet en hurtig udvikling.

③Plantefabrikker. I øjeblikket er det hurtigste og mest anvendte plantebelysningssystem fabrikken til kunstige lysplanter, som er opdelt i centraliserede flerlags- og distribuerede mobile plantefabrikker efter kategori. Udviklingen af ​​kunstige lysplanter i Kina er meget hurtig. Den primære investeringsorganisation i den centraliserede flerlags-fabrik til kunstige lysplanter er ikke traditionelle landbrugsvirksomheder, men er flere virksomheder, der beskæftiger sig med halvleder- og forbrugerelektronikprodukter, såsom Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, og også COFCO og Xi Cui og andre nye moderne landbrugsvirksomheder. I distribuerede og mobile plantefabrikker bruges skibscontainere (nye containere eller rekonstruktion af brugte containere) stadig som standardbærere. Plantebelysningssystemerne til alle kunstige planter bruger for det meste lineære eller fladskærms-array-belysningssystemer, og antallet af plantede sorter fortsætter med at vokse. Forskellige eksperimentelle LED-lyskilder med lysformler er begyndt at blive bredt og udbredt anvendt. Produkterne på markedet er hovedsageligt grønne bladgrøntsager.

④Plantning af husholdningsplanter. LED kan bruges i bordlamper til husholdningsplanter, plantestativer til husholdningsplanter, maskiner til grøntsagsdyrkning osv.

⑤Dyrkning af lægeplanter. Dyrkning af lægeplanter involverer planter som Anoectochilus og Lithospermum. Produkter på disse markeder har højere økonomisk værdi og er i øjeblikket en industri med flere anvendelser inden for plantebelysning. Derudover har legaliseringen af ​​cannabisdyrkning i Nordamerika og dele af Europa fremmet anvendelsen af ​​LED-vækstbelysning inden for cannabisdyrkning.

⑥Blomsterlamper. Som et uundværligt værktøj til at justere blomsters blomstringstid i blomsterhaveindustrien var den tidligste anvendelse af blomsterlamper glødelamper, efterfulgt af energibesparende lysstofrør. Med udviklingen af ​​LED-industrialiseringen har flere LED-lignende blomsterlamper gradvist erstattet traditionelle lamper.

⑦Plantevævskultur. Traditionelle vævskulturlyskilder er primært hvide lysstofrør, som har lav lysudbytte og stor varmeudvikling. LED'er er mere egnede til effektiv, kontrollerbar og kompakt plantevævskultur på grund af deres enestående egenskaber såsom lavt strømforbrug, lav varmeudvikling og lang levetid. I øjeblikket erstatter hvide LED-rør gradvist hvide lysstofrør.

4. Regional fordeling af vækstbelysningsvirksomheder

Ifølge statistikker er der i øjeblikket mere end 300 virksomheder inden for vækstbelysning i mit land, og vækstbelysningsvirksomheder i Pearl River Delta-området tegner sig for mere end 50%, og de har allerede en betydelig position. Vækstbelysningsvirksomheder i Yangtze River Delta tegner sig for omkring 30%, og det er stadig et vigtigt produktionsområde for vækstbelysningsprodukter. Traditionelle vækstlampevirksomheder er hovedsageligt distribueret i Yangtze River Delta, Pearl River Delta og Bohai Rim, hvoraf Yangtze River Delta tegner sig for 53%, og Pearl River Delta og Bohai Rim tegner sig for henholdsvis 24% og 22%. De vigtigste distributionsområder for producenter af LED-vækstbelysning er Pearl River Delta (62%), Yangtze River Delta (20%) og Bohai Rim (12%).

B. Udviklingstendens inden for LED-vækstbelysningsindustrien

1. Specialisering

LED-vækstbelysning har justerbart spektrum og lysintensitet, lav samlet varmeudvikling og god vandtæthed, så den er velegnet til vækstbelysning i forskellige scener. Samtidig har ændringer i det naturlige miljø og folks stræben efter fødevarekvalitet fremmet den kraftige udvikling af landbrugsanlæg og vækstfabrikker og ført LED-vækstbelysningsindustrien ind i en periode med hurtig udvikling. I fremtiden vil LED-vækstbelysning spille en vigtig rolle i at forbedre landbrugsproduktionens effektivitet, forbedre fødevaresikkerheden og forbedre kvaliteten af ​​frugt og grøntsager. LED-lyskilden til vækstbelysning vil udvikle sig yderligere med den gradvise specialisering af industrien og bevæge sig i en mere målrettet retning.

2. Høj effektivitet

Forbedring af lyseffektivitet og energieffektivitet er nøglen til at reducere driftsomkostningerne ved plantebelysning betydeligt. Brugen af ​​LED'er til at erstatte traditionelle lamper og dynamisk optimering og justering af lysmiljøet i henhold til planternes lysformelkrav fra frøplantestadiet til høststadiet er de uundgåelige tendenser inden for raffineret landbrug i fremtiden. Med hensyn til forbedring af udbyttet kan det dyrkes i etaper og regioner kombineret med lysformler i henhold til planternes udviklingskarakteristika for at forbedre produktionseffektiviteten og udbyttet i hvert trin. Med hensyn til forbedring af kvaliteten kan ernæringsregulering og lysregulering bruges til at øge indholdet af næringsstoffer og andre sundhedsfunktionelle ingredienser.

Ifølge estimater er den nuværende nationale efterspørgsel efter grøntsagsplanter 680 milliarder, mens produktionskapaciteten for fabriksplanter er mindre end 10%. Planteplanteindustrien har højere miljøkrav. Produktionssæsonen er for det meste vinter og forår. Naturligt lys er svagt, og der er behov for kunstigt supplerende lys. Plantebelysning har et relativt højt input og output og en høj grad af accept af input. LED har unikke fordele, fordi frugter og grøntsager (tomater, agurker, meloner osv.) skal podes, og det specifikke spektrum af lystilskud under høje luftfugtighedsforhold kan fremme helingen af ​​podede planter. Supplerende lys til plantning af grøntsager i drivhuse kan kompensere for manglen på naturligt lys, forbedre planters fotosyntetiske effektivitet, fremme blomstring og frugtsætning, øge udbyttet og forbedre produktkvaliteten. LED-vækstbelysning har brede anvendelsesmuligheder inden for grøntsagsplanter og drivhusproduktion.

3. Intelligent

Der er stor efterspørgsel efter realtidskontrol af lyskvalitet og lysmængde inden for plantevækstbelysning. Med forbedringen af ​​intelligent styringsteknologi og anvendelsen af ​​Internet of Things kan en række monokromatiske spektre og intelligente styringssystemer realisere tidsstyring og lysstyring, og i henhold til planternes vækststatus vil rettidig justering af lyskvalitet og lysudbytte blive den vigtigste trend i den fremtidige udvikling af plantevækstbelysningsteknologi.