Ursprunglig källa: Houcheng Liu. Utvecklingsstatus och trend för LED-växtbelysningsindustrin[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Artikelkälla: Material Once Deep

Ljus är den grundläggande miljöfaktorn för växternas tillväxt och utveckling. Ljus ger inte bara energi för växttillväxt genom fotosyntes, utan är också en viktig regulator av växternas tillväxt och utveckling. Artificiellt ljustillskott eller full artificiell ljusbestrålning kan främja växttillväxt, öka avkastningen, förbättra produktens form, färg, förbättra funktionella komponenter och minska förekomsten av sjukdomar och skadedjur. Idag kommer jag att dela med dig av utvecklingsstatusen och trenden för växtbelysningsindustrin.
Teknik för artificiell ljuskälla används mer och mer inom området för växtbelysning. LED har många fördelar som hög ljuseffektivitet, låg värmeutveckling, liten storlek, lång livslängd och många andra fördelar. Det har uppenbara fördelar inom odlingsbelysning. Grow-belysningsindustrin kommer gradvis att anta LED-belysningsarmaturer för växtodling.

A. Utvecklingsstatusen för LED-växtbelysningsindustrin 

1.LED-paket för odlingsbelysning

Inom området för LED-förpackningar för växande belysning finns det många typer av förpackningsenheter, och det finns inget enhetligt standardsystem för mätning och utvärdering. Därför, jämfört med inhemska produkter, fokuserar utländska tillverkare huvudsakligen på högeffekts-, kolv- och modulriktningar, med hänsyn till den vita ljusserien av odlingsbelysning, med tanke på växttillväxtegenskaper och humaniserad belysningsmiljö, har större tekniska fördelar i tillförlitlighet, ljus effektivitet, fotosyntetiska strålningsegenskaper hos olika växter i olika tillväxtcykler, inklusive olika typer av högeffekts-, medeleffekt- och lågeffektanläggningar av olika storlekar produkter, för att möta behoven hos en mängd olika växter i olika tillväxtmiljöer, som förväntar sig att uppnå målet att maximera växttillväxt och energibesparing.

Ett stort antal kärnpatent för chipepitaxialwafers finns fortfarande i händerna på tidiga ledande företag som Japans Nichia och American Career. Inhemska chiptillverkare saknar fortfarande patenterade produkter med konkurrenskraft på marknaden. Samtidigt utvecklar många företag också ny teknik inom området för förpackningschips för växande belysning. Osrams tunnfilmschipteknologi gör till exempel att chips kan packas tätt tillsammans för att skapa en belysningsyta med stor yta. Baserat på denna teknik kan ett högeffektivt LED-belysningssystem med en våglängd på 660nm minska 40 % av energiförbrukningen i odlingsområdet.

2. Öka belysningsspektrum och enheter
Spektrum av växtbelysning är mer komplext och mångsidigt. Olika växter har stora skillnader i de spektra som krävs i olika växtcykler och även i olika växtmiljöer. För att möta dessa differentierade behov finns det för närvarande följande system i branschen: ①Flera monokromatiska ljuskombinationsscheman. De tre mest effektiva spektra för växtfotosyntes är främst spektrumet med toppar vid 450nm och 660nm, 730nm-bandet för att inducera växtblomning, plus det gröna ljuset på 525nm och det ultravioletta bandet under 380nm. Kombinera dessa typer av spektra enligt växternas olika behov för att bilda det mest lämpliga spektrumet. ②Fullspektrumsystem för att uppnå full täckning av anläggningens efterfrågespektrum. Den här typen av spektrum som motsvarar SUNLIKE-chippet som representeras av Seoul Semiconductor och Samsung är kanske inte det mest effektiva, men det är lämpligt för alla växter, och kostnaden är mycket lägre än för monokromatiska ljuskombinationslösningar. ③Använd helspektrum vitt ljus som grundpelare, plus 660nm rött ljus som kombinationsschema för att förbättra effektiviteten av spektrumet. Detta system är mer ekonomiskt och praktiskt.

Växtodlingsbelysning monokromatiskt ljus LED-chips (de huvudsakliga våglängderna är 450nm, 660nm, 730nm) förpackningsenheter täcks av många inhemska och utländska företag, medan inhemska produkter är mer olika och har fler specifikationer, och utländska tillverkares produkter är mer standardiserade. Samtidigt, när det gäller fotosyntetisk fotonflöde, ljuseffektivitet, etc, finns det fortfarande ett stort gap mellan inhemska och utländska förpackningstillverkare. För monokromatisk ljusförpackningsanordningar för växtbelysning, utöver produkter med huvudvåglängdsbanden 450nm, 660nm och 730nm, utvecklar många tillverkare också nya produkter i andra våglängdsband för att uppnå fullständig täckning för fotosyntetiskt aktiv strålning (PAR) våglängd (450-730 nm).

Monokromatiska LED-plantodlingslampor är inte lämpliga för tillväxt av alla växter. Därför lyfts fördelarna med fullspektrum-LED fram. Hela spektrumet måste först uppnå full täckning av hela spektrumet av synligt ljus (400-700nm), och öka prestandan för dessa två band: blågrönt ljus (470-510nm), djuprött ljus (660-700nm). Använd vanligt blått LED- eller ultraviolett LED-chip med fosfor för att uppnå "fullt" spektrum, och dess fotosyntetiska effektivitet har sin egen höga och låga. De flesta tillverkare av vit LED-förpackningsenheter för växtbelysning använder Blue chip + fosfor för att uppnå fullt spektrum. Förutom förpackningsläget för monokromatiskt ljus och blått ljus eller ultraviolett chip plus fosfor för att realisera vitt ljus, har växtbelysningsförpackningsenheter också ett kompositförpackningsläge som använder två eller flera våglängdschips, såsom röd tio blå/ultraviolett, RGB, RGBW . Detta förpackningsläge har stora fördelar vid dimning.

När det gäller LED-produkter med smal våglängd kan de flesta förpackningsleverantörer förse kunder med olika våglängdsprodukter i 365-740nm-bandet. När det gäller växtbelysningsspektrumet omvandlat av fosfor, har de flesta förpackningstillverkare en mängd olika spektrum som kunderna kan välja mellan. Jämfört med 2016 har försäljningstillväxten under 2017 ökat markant. Bland dem är tillväxthastigheten för 660nm LED-ljuskälla koncentrerad till 20% -50%, och försäljningstillväxthastigheten för fosforkonverterad växt LED-ljuskälla når 50% -200%, det vill säga försäljningen av fosforkonverterad växt LED-ljuskällor växer snabbare.

Alla förpackningsföretag kan tillhandahålla 0,2-0,9 W och 1-3 W allmänna förpackningsprodukter. Dessa ljuskällor tillåter belysningstillverkarna att ha god flexibilitet i ljusdesign. Vissa tillverkare tillhandahåller dessutom integrerade förpackningsprodukter med högre effekt. För närvarande är mer än 80 % av de flesta tillverkares försändelser 0,2-0,9 W eller 1-3 W. Bland dem är transporterna från ledande internationella förpackningsföretag koncentrerade till 1-3 W, medan transporterna från små och medelstora stora förpackningsföretag är koncentrerade till 0,2-0,9 W.

3. Användningsområden för växtbelysning

Från användningsområdet används belysningsarmaturer för växtodling huvudsakligen i växthusbelysning, växthusfabriker för helt artificiell belysning, växtvävnadsodling, fältbelysning för utomhusbruk, hushållsgrönsaker och blomplantering och laboratorieforskning.

①I solcellsväxthus och flerspansväxthus är andelen artificiellt ljus för kompletterande belysning fortfarande låg, och metallhalogenlampor och högtrycksnatriumlampor är de viktigaste. Penetrationshastigheten för LED-växtbelysningssystem är relativt låg, men tillväxttakten börjar accelerera när kostnaden sjunker. Det främsta skälet är att användarna har lång erfarenhet av att använda metallhalogenlampor och högtrycksnatriumlampor, och användningen av metallhalogenlampor och högtrycksnatriumlampor kan ge cirka 6 % till 8 % av värmeenergin för växthus samtidigt som du undviker brännskador på växter. LED-växtbelysningssystemet tillhandahöll inga specifika och effektiva instruktioner och datastöd, vilket försenade dess tillämpning i dagsljus och växthus med flera spann. För närvarande är småskaliga demonstrationsapplikationer fortfarande grundpelaren. Eftersom LED är en kall ljuskälla kan den vara relativt nära växternas tak, vilket resulterar i mindre temperaturpåverkan. I dagsljus och växthus med flera spann är LED-odlingsbelysning vanligare vid odling mellan växter.

②Fältapplikation för utomhusbruk. Inträngningen och appliceringen av växtbelysning i anläggningsjordbruk har varit relativt långsam, medan tillämpningen av LED-växtbelysningssystem (fotoperiodstyrning) för långdagsgrödor utomhus med högt ekonomiskt värde (som drakfrukt) har uppnått en snabb utveckling.

③ Anläggningsfabriker. För närvarande är det snabbaste och mest använda växtbelysningssystemet den helt konstgjorda ljusfabriken, som är indelad i centraliserade flerskikts- och distribuerade rörliga växtfabriker efter kategori. Utvecklingen av fabriker för artificiellt ljus i Kina går mycket snabbt. Det huvudsakliga investeringsorganet för den centraliserade flerskiktsfabriken för konstgjord ljus är inte traditionella jordbruksföretag, utan är fler företag som är engagerade i halvledar- och konsumentelektronikprodukter, såsom Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong och även COFCO och Xi Cui och andra nya moderna jordbruksföretag. I distribuerade och mobila anläggningsfabriker används fortfarande fraktcontainrar (nya containrar eller rekonstruktion av begagnade containrar) som standardbärare. Växtbelysningssystemen för alla konstgjorda växter använder mestadels linjära eller platta belysningssystem, och antalet planterade sorter fortsätter att expandera. Olika experimentella ljusformler LED-ljuskällor har börjat användas brett och brett. Produkterna på marknaden är främst gröna bladgrönsaker.

④Plantering av hushållsväxter. LED kan användas i bordslampor för hushållsväxter, planteringsställ för hushållsväxter, hushållsmaskiner för odling av grönsaker, etc.

⑤ Odling av medicinalväxter. Odlingen av medicinalväxter involverar växter som Anoectochilus och Lithospermum. Produkter på dessa marknader har högre ekonomiskt värde och är för närvarande en industri med fler anläggningsbelysningstillämpningar. Dessutom har legaliseringen av cannabisodling i Nordamerika och delar av Europa främjat tillämpningen av LED-odlingsbelysning inom cannabisodlingen.

⑥ Blommande ljus. Som ett oumbärligt verktyg för att justera blomningstiden för blommor i blomsterträdgårdsindustrin, var den tidigaste användningen av blommande lampor glödlampor, följt av energibesparande lysrör. Med utvecklingen av LED-industrialiseringen har fler blommande belysningsarmaturer av LED-typ gradvis ersatt traditionella lampor.

⑦ Växtvävnadskultur. Traditionella ljuskällor för vävnadsodling är främst vita lysrör, som har låg ljuseffektivitet och stor värmealstring. Lysdioder är mer lämpade för effektiv, kontrollerbar och kompakt växtvävnadsodling på grund av deras enastående egenskaper som låg strömförbrukning, låg värmegenerering och lång livslängd. För närvarande ersätter vita LED-rör gradvis vita lysrör.

4. Regional distribution av tillväxtbelysningsföretag

Enligt statistik finns det för närvarande mer än 300 växande belysningsföretag i mitt land, och växande belysningsföretag i Pearl River Delta-området står för mer än 50 %, och de har redan en stor position. Grow-belysningsföretag i Yangtze River Delta står för cirka 30 %, och det är fortfarande ett viktigt produktionsområde för odlingsbelysningsprodukter. Traditionella odlingslampsföretag är huvudsakligen distribuerade i Yangtze River Delta, Pearl River Delta och Bohai Rim, av vilka Yangtze River Delta står för 53 %, och Pearl River Delta och Bohai Rim står för 24 % respektive 22 % . De huvudsakliga distributionsområdena för tillverkare av LED-växtbelysning är Pearl River Delta (62 %), Yangtze River Delta (20 %) och Bohai Rim (12 %).

B. Utvecklingstrend för LED växande belysningsindustrin

1. Specialisering

LED-växtbelysning har egenskaperna justerbart spektrum och ljusintensitet, låg total värmegenerering och bra vattentät prestanda, så den är lämplig för odlingsbelysning i olika scener. Samtidigt har förändringar i den naturliga miljön och människors strävan efter livsmedelskvalitet främjat den kraftfulla utvecklingen av anläggningsjordbruk och odlingsfabriker, och lett LED-växtbelysningsindustrin in i en period av snabb utveckling. I framtiden kommer LED-odlingsbelysning att spela en viktig roll för att förbättra jordbruksproduktionens effektivitet, förbättra livsmedelssäkerheten och förbättra kvaliteten på frukt och grönsaker. LED-ljuskällan för odlingsbelysning kommer att vidareutvecklas med branschens gradvisa specialisering och gå i en mer riktad riktning.

2. Hög effektivitet

Förbättring av ljuseffektivitet och energieffektivitet är nyckeln till att kraftigt minska driftskostnaderna för anläggningsbelysning. Användningen av lysdioder för att ersätta traditionella lampor och dynamisk optimering och justering av ljusmiljön enligt växternas ljusformelkrav från planteringsstadiet till skördestadiet är de oundvikliga trenderna för raffinerat jordbruk i framtiden. När det gäller att förbättra avkastningen kan den odlas i etapper och regioner i kombination med lätt formel enligt växternas utvecklingsegenskaper för att förbättra produktionseffektiviteten och skörden i varje steg. När det gäller att förbättra kvaliteten kan näringsreglering och ljusreglering användas för att öka innehållet av näringsämnen och andra hälsovårdsfunktionella ingredienser.

Enligt uppskattningar är den nuvarande nationella efterfrågan på grönsaksplantor 680 miljarder, medan produktionskapaciteten för fabriksplantor är mindre än 10%. Plantindustrin har högre miljökrav. Produktionssäsongen är mestadels vinter och vår. Naturligt ljus är svagt och artificiellt kompletterande ljus behövs. Växtodlingsbelysning har en relativt hög input och output och en hög grad av acceptans för input. LED har unika fördelar, eftersom frukt och grönsaker (tomater, gurkor, meloner, etc.) behöver ympas, och det specifika spektrumet av ljustillskott under hög luftfuktighet kan främja läkningen av ympade plantor. Växthusplantering av grönsaker kan kompensera för bristen på naturligt ljus, förbättra växternas fotosyntetiska effektivitet, främja blomning och fruktsättning, öka avkastningen och förbättra produktkvaliteten. LED-odlingsbelysning har breda tillämpningsmöjligheter inom grönsaksplantor och växthusproduktion.

3. Intelligent

Växtodlingsbelysning har ett starkt krav på realtidskontroll av ljuskvalitet och ljuskvantitet. Med förbättringen av intelligent styrteknik och tillämpningen av Internet of Things kan en mängd olika monokromatiska spektrum och intelligenta styrsystem realisera tidskontroll, ljusstyrning och i enlighet med växternas tillväxtstatus, snabb justering av ljuskvalitet och ljuseffekt kommer definitivt att bli den främsta trenden i den framtida utvecklingen av belysningsteknik för växtodling.