Originalni 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 faktor okoline rasta i razvoja biljaka. Svjetlost ne samo da obezbjeđuje energiju za rast biljaka putem fotosinteze, već je i važan regulator rasta i razvoja biljaka. Dodatak umjetnoj 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 štetočina. Danas ću s vama podijeliti status i trend razvoja industrije rasvjete za biljke.
Tehnologija vještačkih izvora svjetlosti se sve više koristi u oblasti rasvjete biljaka. LED ima mnoge prednosti kao što su visoka svjetlosna efikasnost, nisko generisanje toplote, mala veličina, dug vijek trajanja i mnoge druge. Ima očigledne prednosti u oblasti rasvjete za uzgoj biljaka. Industrija rasvjete za uzgoj će postepeno usvajati LED rasvjetna tijela za uzgoj biljaka.

A. Status razvoja industrije LED rasvjete za uzgoj biljaka 

1.LED paket za osvjetljenje uzgoja

U oblasti LED pakovanja za rasvjetu za uzgoj biljaka, postoji mnogo vrsta uređaja za pakovanje i ne postoji jedinstveni sistem standarda mjerenja i evaluacije. Stoga, u poređenju sa domaćim proizvodima, strani proizvođači se uglavnom fokusiraju na pravce velike snage, cob i modula, uzimajući u obzir seriju bijele svjetlosti za rasvjetu za uzgoj, uzimajući u obzir karakteristike rasta biljaka i humanizovano okruženje osvjetljenja, imaju veće tehničke prednosti u pouzdanosti, efikasnosti svjetlosti, 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 različitih biljaka u različitim okruženjima rasta, očekujući da će postići cilj maksimiziranja rasta biljaka i uštede energije.

Veliki broj osnovnih patenata za epitaksijalne pločice čipova još uvijek je u rukama vodećih kompanija poput japanske Nichia i američke Career. Domaćim proizvođačima čipova još uvijek nedostaju patentirani proizvodi koji su konkurentni na tržištu. Istovremeno, mnoge kompanije razvijaju i nove tehnologije u oblasti pakovanja čipova za rasvjetu za uzgoj. Na primjer, Osramova tehnologija tankog filma čipova omogućava da se čipovi pakuju blizu jedan drugom kako bi se stvorila velika površina osvjetljenja. Na osnovu ove tehnologije, visokoefikasan LED sistem osvjetljenja sa talasnom dužinom od 660 nm može smanjiti potrošnju energije u području uzgoja za 40%.

2. Proširite spektar rasvjete i uređaje
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 ove različite potrebe, u industriji trenutno postoje sljedeće sheme: ①Višestruke sheme kombinovanja monohromatske svjetlosti. Tri najefikasnija spektra za fotosintezu biljaka su uglavnom spektar sa vrhovima na 450nm i 660nm, pojas od 730nm za indukciju cvjetanja biljaka, plus zeleno svjetlo od 525nm i ultraljubičasti pojas ispod 380nm. Kombinujte ove vrste spektara prema različitim potrebama biljaka kako biste formirali najprikladniji spektar. ②Shema punog spektra za postizanje potpune pokrivenosti spektra potreba biljaka. Ova vrsta spektra koja odgovara SUNLIKE čipu koji predstavljaju Seoul Semiconductor i Samsung možda nije najefikasnija, ali je pogodna za sve biljke, a cijena je mnogo niža od cijene monohromatskih rješenja kombinovanja svjetlosti. 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 pakovanje monohromatskih LED čipova za osvjetljenje biljaka (glavne talasne dužine su 450nm, 660nm, 730nm) pokrivaju mnoge domaće i strane kompanije, dok su domaći proizvodi raznovrsniji i imaju više specifikacija, a proizvodi stranih proizvođača su standardizovaniji. Istovremeno, u pogledu fotosintetskog fotonskog fluksa, svjetlosne efikasnosti itd., još uvijek postoji veliki jaz između domaćih i stranih proizvođača ambalaže. Kod uređaja za pakovanje monohromatskih svjetlosnih uređaja za osvjetljenje biljaka, pored proizvoda sa glavnim talasnim dužinama od 450nm, 660nm i 730nm, mnogi proizvođači razvijaju i nove proizvode u drugim talasnim dužinama kako bi ostvarili potpunu pokrivenost za talasne dužine fotosintetski aktivnog zračenja (PAR) (450-730nm).

Monohromatske LED lampe za rast biljaka nisu pogodne za rast svih biljaka. Stoga se ističu prednosti LED dioda punog spektra. Puni spektar prvo mora postići potpunu pokrivenost punog spektra vidljive svjetlosti (400-700nm), a zatim poboljšati performanse ova dva opsega: plavo-zelena svjetlost (470-510nm), tamnocrvena svjetlost (660-700nm). Koristite običnu plavu LED diodu ili ultraljubičasti LED čip sa fosforom da biste postigli "puni" spektar, a njihova fotosintetska efikasnost ima svoje maksimalne i niske vrijednosti. Većina proizvođača bijelih LED uređaja za pakovanje biljaka koristi plavi čip + fosfor da bi postigli puni spektar. Pored načina pakovanja monohromatske svjetlosti i plave svjetlosti ili ultraljubičastog čipa plus fosfora za realizaciju bijele svjetlosti, uređaji za pakovanje biljaka također imaju kompozitni način pakovanja koji koristi dvije ili više čipova talasnih dužina, kao što su crveno-deset plavo/ultraljubičasto, RGB, RGBW. Ovaj način pakovanja ima velike prednosti u zatamnjivanju.

Što se tiče LED proizvoda uske talasne dužine, većina dobavljača ambalaže može kupcima ponuditi različite proizvode talasnih dužina u opsegu od 365-740nm. Što se tiče spektra osvetljenja biljaka koji se pretvara u fosfor, većina proizvođača ambalaže nudi kupcima različite spektre. U poređenju sa 2016. godinom, stopa rasta prodaje u 2017. godini je značajno porasla. Među njima, stopa rasta LED izvora svetlosti od 660nm je koncentrisana na 20%-50%, a stopa rasta prodaje fosforom konvertovanih LED izvora svetlosti za biljke dostiže 50%-200%, odnosno prodaja fosforom konvertovanih LED izvora svetlosti za biljke raste brže.

Sve kompanije za pakovanje mogu obezbijediti opšte proizvode za pakovanje snage 0,2-0,9 W i 1-3 W. Ovi izvori svjetlosti omogućavaju proizvođačima rasvjete dobru fleksibilnost u dizajnu rasvjete. Pored toga, neki proizvođači nude i integrisane proizvode za pakovanje 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 kompanija za pakovanje su koncentrisane u rasponu od 1-3 W, dok su isporuke malih i srednjih kompanija za pakovanje koncentrisane u rasponu od 0,2-0,9 W.

3. Područja primjene rasvjete za uzgoj biljaka

Sa područja primjene, rasvjetna tijela za uzgoj biljaka uglavnom se koriste za osvjetljenje staklenika, tvornica biljaka sa potpuno umjetnom rasvjetom, kulturi biljnog tkiva, osvjetljenju polja na otvorenom, sadnji povrća i cvijeća u domaćinstvima i laboratorijskim istraživanjima.

①U solarnim staklenicima i staklenicima s više raspona, udio umjetne svjetlosti za dopunsku rasvjetu je i dalje nizak, a metal-halogene lampe i visokotlačne natrijeve lampe su glavne. Stopa prodiranja LED sistema rasvjete za uzgoj je relativno niska, ali stopa rasta počinje ubrzavati kako troškovi padaju. Glavni razlog je taj što korisnici imaju dugogodišnje iskustvo u korištenju metal-halogenih lampi i visokotlačnih natrijevih lampi, a upotreba metal-halogenih lampi i visokotlačnih natrijevih lampi može osigurati oko 6% do 8% toplinske energije za staklenik, a istovremeno izbjeći opekotine biljaka. LED sistem rasvjete za uzgoj nije pružao specifična i efikasna uputstva i podršku podacima, što je odgodilo njegovu primjenu u staklenicima s dnevnim svjetlom i više raspona. Trenutno su demonstracijske primjene malog obima 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 se češće koristi u međubiljnom uzgoju.

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

③Fabrike biljaka. Trenutno, najbrži i najšire korišteni sistem rasvjete biljaka je fabrika biljaka sa potpuno vještačkom rasvjetom, koja je po kategorijama podijeljena na centralizirane višeslojne i distribuirane pokretne fabrike biljaka. Razvoj fabrika biljaka sa vještačkom rasvjetom u Kini je vrlo brz. Glavno investicijsko tijelo centraliziranih višeslojnih fabrika biljaka sa potpuno vještačkom rasvjetom nisu tradicionalne poljoprivredne kompanije, već su to kompanije koje se bave poluprovodničkim i potrošačkim elektronskim proizvodima, kao što su Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, a također i COFCO i Xi Cui i druge nove moderne poljoprivredne kompanije. U distribuiranim i mobilnim fabrikama biljaka, transportni kontejneri (novi kontejneri ili rekonstrukcija polovnih kontejnera) se i dalje koriste kao standardni nosači. Sistemi rasvjete biljaka svih vještačkih biljaka uglavnom koriste linearne ili ravne panelne sisteme rasvjete, a broj zasađenih sorti nastavlja da se širi. Različiti eksperimentalni LED izvori svjetlosti sa formulom svjetlosti počeli su se 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 mašinama za uzgoj povrća itd.

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

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

⑦Kultura biljnog tkiva. Tradicionalni izvori svjetlosti za kulturu tkiva su uglavnom bijele fluorescentne lampe, koje imaju nisku svjetlosnu efikasnost i veliko stvaranje toplote. LED diode su pogodnije za efikasnu, kontrolisanu i kompaktnu kulturu biljnog tkiva zbog svojih izvanrednih karakteristika kao što su niska potrošnja energije, nisko stvaranje toplote i dug vijek trajanja. Trenutno, bijele LED cijevi postepeno zamjenjuju bijele fluorescentne lampe.

4. Regionalna distribucija kompanija za rasvjetu za uzgoj biljaka

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

B. Trend razvoja industrije LED rasvjete

1. Specijalizacija

LED rasvjeta za uzgoj ima karakteristike podesivog spektra i intenziteta svjetlosti, niskog ukupnog generiranja topline i dobrih vodootpornih performansi, tako da je pogodna 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 fabrika za uzgoj, te dovele industriju LED rasvjete za uzgoj u period brzog razvoja. U budućnosti, LED rasvjeta za uzgoj će igrati važnu ulogu u poboljšanju efikasnosti poljoprivredne proizvodnje, poboljšanju sigurnosti hrane i poboljšanju kvalitete voća i povrća. LED izvor svjetlosti za rasvjetu za uzgoj će se dalje razvijati s postepenom specijalizacijom industrije i kretati se u ciljanijem smjeru.

2. Visoka efikasnost

Poboljšanje svjetlosne efikasnosti i energetske efikasnosti ključno je za značajno smanjenje operativnih troškova rasvjete biljaka. Upotreba LED dioda za zamjenu tradicionalnih lampi i dinamička optimizacija i prilagođavanje svjetlosnog okruženja prema zahtjevima biljaka za svjetlosnom formulom od faze sadnice do faze žetve neizbježni su trendovi rafinirane poljoprivrede u budućnosti. Što se tiče poboljšanja prinosa, može se uzgajati u fazama i regijama kombinovano sa svjetlosnom formulom prema razvojnim karakteristikama biljaka kako bi se poboljšala efikasnost proizvodnje i prinos u svakoj fazi. Što se tiče poboljšanja kvaliteta, regulacija ishrane i regulacija svjetlosti 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 fabričkih sadnica manji od 10%. Industrija sadnica ima veće ekološke zahtjeve. Sezona proizvodnje je uglavnom zima i proljeće. Prirodno svjetlo je slabo i potrebna je dodatna umjetna rasvjeta. Rasvjeta za uzgoj biljaka ima relativno visok ulazni i izlazni kapacitet i visok stepen prihvatanja ulaznog kapaciteta. LED rasvjeta ima jedinstvene prednosti, jer voće i povrće (paradajz, krastavci, dinje itd.) treba kalemiti, a specifični spektar dodavanja svjetlosti u uslovima visoke vlažnosti može podstaći zacjeljivanje kalemljenih sadnica. Dodatna svjetlost za sadnju povrća u plastenicima može nadoknaditi nedostatak prirodnog svjetla, poboljšati efikasnost fotosinteze biljaka, podstaći cvjetanje i plodonošenje, povećati prinos i poboljšati kvalitet proizvoda. LED rasvjeta za uzgoj ima široku primjenu u sadnicama povrća i proizvodnji u plastenicima.

3. Inteligentan

Rasvjeta za uzgoj biljaka ima snažnu potražnju za kontrolom kvaliteta i količine svjetlosti u realnom vremenu. S poboljšanjem tehnologije inteligentnog upravljanja i primjenom Interneta stvari, različiti monohromatski spektri i inteligentni sistemi upravljanja mogu ostvariti vremensku kontrolu i kontrolu svjetlosti, a u skladu sa statusom rasta biljaka, pravovremeno podešavanje kvaliteta svjetlosti i svjetlosnog izlaza će sigurno postati glavni trend u budućem razvoju tehnologije rasvjete za uzgoj biljaka.