Opprinnelig kilde: Houcheng Liu. Utviklingsstatus og trend i LED-plantebelysningsindustrien [J]. Journal of Illumination Engineering, 2018, 29 (04): 8-9.
Artikkelkilde: Material Once Deep

Lys er den grunnleggende miljøfaktoren for plantevekst og -utvikling. Lys forsyner ikke bare plantevekst med energi gjennom fotosyntese, men er også en viktig regulator av plantevekst og -utvikling. Kunstig lystilskudd eller full kunstig lysbestråling kan fremme plantevekst, øke avlingen, forbedre produktets form og farge, forbedre funksjonelle komponenter og redusere forekomsten av sykdommer og skadedyr. I dag vil jeg dele utviklingsstatusen og trenden innen plantebelysningsindustrien med dere.
Kunstig lyskildeteknologi blir stadig mer utbredt innen plantebelysning. LED har mange fordeler som høy lyseffektivitet, lav varmeutvikling, liten størrelse, lang levetid og mange andre fordeler. Det har åpenbare fordeler innen dyrkingsbelysning. Dyrkingsbelysningsindustrien vil gradvis ta i bruk LED-belysningsarmaturer for plantedyrking.

A. Utviklingsstatusen til LED-vekstbelysningsindustrien 

1. LED-pakke for vekstbelysning

Innen LED-emballasje for vekstbelysning finnes det mange typer emballasjeenheter, og det finnes ikke noe enhetlig standardsystem for måling og evaluering. Sammenlignet med innenlandske produkter fokuserer derfor utenlandske produsenter hovedsakelig på høyeffekts-, COB- og modulretninger. Med tanke på hvitt lys i vekstbelysningen, med tanke på plantevekstegenskaper og humanisert lysmiljø, har de større tekniske fordelene med hensyn til pålitelighet, lyseffektivitet og fotosyntetiske strålingsegenskaper for forskjellige planter i forskjellige vekstsykluser, inkludert ulike typer høyeffekts-, mellomeffekts- og laveffektanlegg i forskjellige størrelser, for å møte behovene til en rekke planter i forskjellige vekstmiljøer, og forventer å oppnå målet om å maksimere plantevekst og energisparing.

Et stort antall kjernepatenter for epitaksiale wafere for brikker er fortsatt i hendene på tidlige ledende selskaper som japanske Nichia og amerikanske Career. Innenlandske brikkeprodusenter mangler fortsatt patenterte produkter med markedskonkurranseevne. Samtidig utvikler mange selskaper også nye teknologier innen pakkebrikker for dyrkingsbelysning. For eksempel gjør Osrams tynnfilmbrikketeknologi det mulig å pakke brikker tett sammen for å skape en stor belysningsflate. Basert på denne teknologien kan et høyeffektivt LED-belysningssystem med en bølgelengde på 660 nm redusere energiforbruket i dyrkingsområdet med 40 %.

2. Øk belysningsspekteret og -enhetene
Spekteret for plantebelysning er mer komplekst og mangfoldig. Ulike planter har store forskjeller i de nødvendige spektrene i forskjellige vekstsykluser og til og med i forskjellige vekstmiljøer. For å møte disse differensierte behovene finnes det for tiden følgende ordninger i bransjen: ① Flere monokromatiske lyskombinasjonsordninger. De tre mest effektive spektrene for plantefotosyntese er hovedsakelig spekteret med topper ved 450 nm og 660 nm, 730 nm-båndet for å indusere planteblomstring, pluss grønt lys på 525 nm og ultrafiolettbåndet under 380 nm. Kombiner disse typene spektre i henhold til plantenes ulike behov for å danne det mest passende spekteret. ② Fullspektret ordning for å oppnå full dekning av plantenes behovsspektrum. Denne typen spektrum som tilsvarer SUNLIKE-brikken representert av Seoul Semiconductor og Samsung er kanskje ikke den mest effektive, men den er egnet for alle planter, og kostnaden er mye lavere enn for monokromatiske lyskombinasjonsløsninger. ③ Bruk fullspektret hvitt lys som hovedpille, pluss 660 nm rødt lys som kombinasjonsordning for å forbedre spekterets effektivitet. Denne ordningen er mer økonomisk og praktisk.

Mange innenlandske og utenlandske emballasjeprodusenter dekker pakkeenheter for monokromatisk lys for plantebelysning (hovedbølgelengdene er 450 nm, 660 nm og 730 nm). Innenlandske produkter er mer varierte og har flere spesifikasjoner, og utenlandske produsenters produkter er mer standardiserte. Samtidig er det fortsatt et stort gap mellom innenlandske og utenlandske emballasjeprodusenter når det gjelder fotosyntetisk fotonfluks, lyseffektivitet osv. For pakkeenheter for monokromatisk lys for plantebelysning, i tillegg til produkter med hovedbølgelengdebåndene 450 nm, 660 nm og 730 nm, utvikler mange produsenter også nye produkter i andre bølgelengdebånd for å oppnå fullstendig dekning for fotosyntetisk aktiv stråling (PAR) bølgelengde (450-730 nm).

Monokromatiske LED-plantevekstlamper er ikke egnet for vekst av alle planter. Derfor fremheves fordelene med fullspektrede LED-er. Fullspektret må først oppnå full dekning av hele spekteret av synlig lys (400-700 nm), og deretter øke ytelsen til disse to båndene: blågrønt lys (470-510 nm) og dyprødt lys (660-700 nm). Bruk vanlig blå LED eller ultrafiolett LED-brikke med fosfor for å oppnå "fullt" spektrum, og fotosyntetisk effektivitet har sin egen høye og lave intensitet. De fleste produsenter av hvite LED-pakkeenheter for plantebelysning bruker blåbrikke + fosfor for å oppnå fullt spektrum. I tillegg til pakkemodusen for monokromatisk lys og blått lys eller ultrafiolett brikke pluss fosfor for å oppnå hvitt lys, har pakkeenheter for plantebelysning også en komposittpakkemodus som bruker to eller flere bølgelengdebrikker, for eksempel rød ti blå/ultrafiolett, RGB, RGBW. Denne pakkemodusen har store fordeler med dimming.

Når det gjelder LED-produkter med smal bølgelengde, kan de fleste emballasjeleverandører tilby kundene produkter med forskjellige bølgelengder i båndet 365–740 nm. Når det gjelder plantebelysningsspekteret konvertert av fosfor, har de fleste emballasjeprodusenter et utvalg av spektre kundene kan velge mellom. Sammenlignet med 2016 har salgsveksten i 2017 økt betydelig. Blant disse er vekstraten for 660 nm LED-lyskilder konsentrert på 20–50 %, og salgsveksten for fosforkonverterte plante-LED-lyskilder når 50–200 %, det vil si at salget av fosforkonverterte plante-LED-lyskilder vokser raskere.

Alle emballasjeselskaper kan tilby generelle emballasjeprodukter på 0,2–0,9 W og 1–3 W. Disse lyskildene gir belysningsprodusenter god fleksibilitet i belysningsdesign. I tillegg tilbyr noen produsenter også integrerte emballasjeprodukter med høyere effekt. For tiden er mer enn 80 % av forsendelsene fra de fleste produsenter på 0,2–0,9 W eller 1–3 W. Blant dem er forsendelsene fra ledende internasjonale emballasjeselskaper konsentrert på 1–3 W, mens forsendelsene fra små og mellomstore emballasjeselskaper er konsentrert på 0,2–0,9 W.

3. Bruksområder for plantevekstbelysning

Fra bruksområdet brukes plantedyrkingsbelysningsarmaturer hovedsakelig i drivhusbelysning, kunstig belysning i plantefabrikker, plantevevskultur, utendørs jordbruksbelysning, planting av grønnsaker og blomster i husholdningen og laboratorieforskning.

①I solcelledrivhus og flerspenndrivhus er andelen kunstig lys for tilleggsbelysning fortsatt lav, og metallhalogenlamper og høytrykksnatriumlamper er de viktigste. Penetrasjonsraten for LED-dyrkebelysningssystemer er relativt lav, men vekstraten begynner å akselerere etter hvert som kostnadene synker. Hovedårsaken er at brukerne har lang erfaring med bruk av metallhalogenlamper og høytrykksnatriumlamper, og bruk av metallhalogenlamper og høytrykksnatriumlamper kan gi omtrent 6 % til 8 % av varmeenergien til drivhuset, samtidig som man unngår brannskader på planter. LED-dyrkebelysningssystemet ga ikke spesifikke og effektive instruksjoner og datastøtte, noe som forsinket bruken i dagslys- og flerspenndrivhus. For tiden er småskala demonstrasjonsapplikasjoner fortsatt hovedrollen. Siden LED er en kald lyskilde, kan den være relativt nær plantenes baldakin, noe som resulterer i mindre temperaturpåvirkning. I dagslys- og flerspenndrivhus er LED-dyrkebelysning mer vanlig i dyrking mellom planter.

②Anvendelse i utendørs landbruk. Utbredelsen og bruken av plantebelysning i anleggslandbruk har vært relativt langsom, mens bruken av LED-plantebelysningssystemer (fotoperiodekontroll) for utendørs langdagsavlinger med høy økonomisk verdi (som dragefrukt) har oppnådd en rask utvikling.

③Plantefabrikker. For tiden er det raskeste og mest brukte plantebelysningssystemet fabrikker for helkunstig lys, som er delt inn i sentraliserte flerlagsfabrikker og distribuerte flyttbare plantefabrikker etter kategori. Utviklingen av fabrikker for kunstig lys i Kina går veldig raskt. Hovedinvesteringen i den sentraliserte flerlagsfabrikken for helkunstig lys er ikke tradisjonelle landbruksselskaper, men er flere selskaper som driver med halvleder- og forbrukerelektronikkprodukter, som Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, og også COFCO og Xi Cui og andre nye moderne landbruksselskaper. I distribuerte og mobile plantefabrikker brukes fortsatt fraktcontainere (nye containere eller rekonstruksjon av brukte containere) som standardbærere. Plantebelysningssystemene til alle kunstige planter bruker for det meste lineære eller flatpanel-array-belysningssystemer, og antallet plantede varianter fortsetter å øke. Ulike eksperimentelle LED-lyskilder med lysformler har begynt å bli mye og mye brukt. Produktene på markedet er hovedsakelig grønne bladgrønnsaker.

④Planting av husholdningsplanter. LED kan brukes i bordlamper for husholdningsplanter, plantestativer for husholdningsplanter, maskiner for grønnsaksdyrking osv.

⑤Dyrking av medisinplanter. Dyrking av medisinplanter involverer planter som Anoectochilus og Lithospermum. Produktene i disse markedene har høyere økonomisk verdi og er for tiden en industri med flere bruksområder for plantebelysning. I tillegg har legaliseringen av cannabisdyrking i Nord-Amerika og deler av Europa fremmet bruken av LED-dyrkebelysning innen cannabisdyrking.

⑥Blomsterlys. Som et uunnværlig verktøy for å justere blomstringstiden til blomster i blomsterhageindustrien, var den tidligste bruken av blomsterlys glødelamper, etterfulgt av energisparende lysrør. Med utviklingen av LED-industrialiseringen har flere LED-lignende blomsterlysarmaturer gradvis erstattet tradisjonelle lamper.

⑦Plantevevskultur. Tradisjonelle vevskulturlyskilder er hovedsakelig hvite lysrør, som har lav lysutbytte og stor varmeutvikling. LED-pærer er mer egnet for effektiv, kontrollerbar og kompakt plantevevskultur på grunn av deres enestående egenskaper som lavt strømforbruk, lav varmeutvikling og lang levetid. For tiden erstatter hvite LED-rør gradvis hvite lysrør.

4. Regional fordeling av dyrkingsbelysningsselskaper

Ifølge statistikk finnes det for tiden mer enn 300 dyrkingsbelysningsselskaper i landet mitt, og dyrkingsbelysningsselskapene i Pearl River Delta-området står for mer enn 50 %, og de har allerede en betydelig posisjon. Dyrkingsbelysningsselskapene i Yangtze-elvedeltaet står for omtrent 30 %, og det er fortsatt et viktig produksjonsområde for dyrkingsbelysningsprodukter. Tradisjonelle dyrkingslampeselskaper er hovedsakelig distribuert i Yangtze-elvedeltaet, Pearl River Delta og Bohai Rim, hvorav Yangtze-elvedeltaet står for 53 %, og Pearl River Delta og Bohai Rim står for henholdsvis 24 % og 22 %. De viktigste distribusjonsområdene for LED-dyrkingsbelysningsprodusenter er Pearl River Delta (62 %), Yangtze-elvedeltaet (20 %) og Bohai Rim (12 %).

B. Utviklingstrend for LED-vekstbelysningsindustrien

1. Spesialisering

LED-dyrkebelysning har egenskapene justerbart spektrum og lysintensitet, lav total varmeutvikling og god vanntetthet, så den er egnet for dyrkebelysning i ulike scener. Samtidig har endringer i naturmiljøet og folks streben etter matkvalitet fremmet den kraftige utviklingen av anleggslandbruk og dyrkefabrikker, og ført LED-dyrkebelysningsindustrien inn i en periode med rask utvikling. I fremtiden vil LED-dyrkebelysning spille en viktig rolle i å forbedre effektiviteten i landbruksproduksjonen, forbedre mattryggheten og forbedre kvaliteten på frukt og grønnsaker. LED-lyskilden for dyrkebelysning vil videreutvikles med gradvis spesialisering av industrien og bevege seg i en mer målrettet retning.

2. Høy effektivitet

Forbedring av lyseffektivitet og energieffektivitet er nøkkelen til å redusere driftskostnadene for plantebelysning betraktelig. Bruk av LED-lys for å erstatte tradisjonelle lamper og dynamisk optimalisering og justering av lysmiljøet i henhold til plantenes lysformelkrav fra frøplantestadiet til høststadiet er de uunngåelige trendene innen raffinert landbruk i fremtiden. Når det gjelder å forbedre avlingen, kan det dyrkes i stadier og regioner kombinert med lysformel i henhold til plantenes utviklingsegenskaper for å forbedre produksjonseffektiviteten og avlingen i hvert trinn. Når det gjelder å forbedre kvaliteten, kan ernæringsregulering og lysregulering brukes til å øke innholdet av næringsstoffer og andre helsefunksjonelle ingredienser.

Ifølge estimater er den nåværende nasjonale etterspørselen etter grønnsaksplanter 680 milliarder, mens produksjonskapasiteten for fabrikkplanter er mindre enn 10 %. Planteplanteindustrien har høyere miljøkrav. Produksjonssesongen er for det meste vinter og vår. Naturlig lys er svakt, og kunstig tilleggslys er nødvendig. Plantedyrkingsbelysning har relativt høy tilførsel og utgang og en høy grad av aksept av tilførsel. LED har unike fordeler, fordi frukt og grønnsaker (tomater, agurker, meloner osv.) må podes, og det spesifikke lysspekteret under høye luftfuktighetsforhold kan fremme helbredelsen av podede frøplanter. Tilleggslys for planteing av grønnsaker i drivhus kan kompensere for mangelen på naturlig lys, forbedre plantens fotosynteseeffektivitet, fremme blomstring og frukting, øke avlingen og forbedre produktkvaliteten. LED-dyrkingsbelysning har brede bruksmuligheter innen grønnsaksplanter og drivhusproduksjon.

3. Intelligent

Det er stor etterspørsel etter sanntidskontroll av lyskvalitet og lysmengde for plantebelysning. Med forbedringen av intelligent kontrollteknologi og bruken av tingenes internett kan en rekke monokromatiske spektre og intelligente kontrollsystemer realisere tidskontroll og lyskontroll, og i henhold til plantenes vekststatus vil rettidig justering av lyskvalitet og lysutbytte bli hovedtrenden i fremtidig utvikling av plantebelysningsteknologi.