Fonte originale: Houcheng Liu.Stato di sviluppo e tendenza del settore dell'illuminazione degli impianti a LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Fonte dell'articolo: materiale una volta profondo

La luce è il fattore ambientale fondamentale per la crescita e lo sviluppo delle piante.La luce non solo fornisce energia per la crescita delle piante attraverso la fotosintesi, ma è anche un importante regolatore della crescita e dello sviluppo delle piante.L'integrazione di luce artificiale o l'irradiazione completa della luce artificiale possono favorire la crescita delle piante, aumentare la resa, migliorare la forma e il colore del prodotto, migliorare i componenti funzionali e ridurre l'insorgenza di malattie e parassiti.Oggi condividerò con voi lo stato di sviluppo e la tendenza del settore dell'illuminazione degli impianti.
La tecnologia delle sorgenti luminose artificiali è sempre più utilizzata nel campo dell'illuminazione degli impianti.Il LED ha molti vantaggi come l'elevata efficienza luminosa, la bassa generazione di calore, le dimensioni ridotte, la lunga durata e molti altri vantaggi.Ha evidenti vantaggi nel campo dell'illuminazione per la coltivazione.L'industria dell'illuminazione in crescita adotterà gradualmente apparecchi di illuminazione a LED per la coltivazione delle piante.

A. Lo stato di sviluppo del settore dell'illuminazione a LED 

Pacchetto 1.LED per l'illuminazione della coltivazione

Nel campo dell'imballaggio a LED per l'illuminazione della coltivazione, esistono molti tipi di dispositivi di imballaggio e non esiste un sistema standard di misurazione e valutazione unificato.Pertanto, rispetto ai prodotti nazionali, i produttori stranieri si concentrano principalmente su indicazioni ad alta potenza, pannocchia e modulo, tenendo conto della serie di luci bianche di illuminazione crescente, considerando le caratteristiche di crescita delle piante e l'ambiente di illuminazione umanizzato, hanno maggiori vantaggi tecnici in termini di affidabilità, luce efficienza, caratteristiche di radiazione fotosintetica di diverse piante in diversi cicli di crescita, compresi vari tipi di piante ad alta potenza, media potenza e bassa potenza di prodotti di diverse dimensioni, per soddisfare le esigenze di una varietà di piante in diversi ambienti di crescita, aspettandosi di raggiungere l'obiettivo di massimizzare la crescita delle piante e il risparmio energetico.

Un gran numero di brevetti di base per i wafer epitassiali di chip è ancora nelle mani delle prime aziende leader come la giapponese Nichia e l'americana Career.I produttori di chip nazionali mancano ancora di prodotti brevettati con competitività sul mercato.Allo stesso tempo, molte aziende stanno anche sviluppando nuove tecnologie nel campo dei chip di imballaggio per l'illuminazione in crescita.Ad esempio, la tecnologia dei chip a film sottile di Osram consente di confezionare i chip uno vicino all'altro per creare una superficie di illuminazione di ampia area.Sulla base di questa tecnologia, un sistema di illuminazione a LED ad alta efficienza con una lunghezza d'onda di 660 nm può ridurre del 40% il consumo energetico nell'area di coltivazione.

2. Aumenta lo spettro e i dispositivi di illuminazione
Lo spettro dell'illuminazione degli impianti è più complesso e diversificato.Piante diverse hanno grandi differenze negli spettri richiesti in diversi cicli di crescita e anche in diversi ambienti di crescita.Al fine di soddisfare queste esigenze differenziate, esistono attualmente i seguenti schemi nel settore: ① Schemi multipli di combinazione di luci monocromatiche.I tre spettri più efficaci per la fotosintesi delle piante sono principalmente lo spettro con picchi a 450 nm e 660 nm, la banda a 730 nm per indurre la fioritura delle piante, più la luce verde a 525 nm e la banda ultravioletta inferiore a 380 nm.Combina questi tipi di spettri in base alle diverse esigenze delle piante per formare lo spettro più adatto.② Schema a spettro completo per ottenere una copertura completa dello spettro della domanda dell'impianto.Questo tipo di spettro corrispondente al chip SUNLIKE rappresentato da Seoul Semiconductor e Samsung potrebbe non essere il più efficiente, ma è adatto a tutti gli impianti e il costo è molto inferiore a quello delle soluzioni di combinazione di luce monocromatica.③Usa la luce bianca a spettro completo come pilastro, più la luce rossa a 660 nm come schema di combinazione per migliorare l'efficacia dello spettro.Questo schema è più economico e pratico.

I chip LED a luce monocromatica per l'illuminazione delle piante (le lunghezze d'onda principali sono 450 nm, 660 nm, 730 nm) sono coperti da molte aziende nazionali ed estere, mentre i prodotti nazionali sono più diversi e hanno più specifiche e i prodotti dei produttori stranieri sono più standardizzati.Allo stesso tempo, in termini di flusso di fotoni fotosintetici, efficienza luminosa, ecc., c'è ancora un grande divario tra i produttori di imballaggi nazionali ed esteri.Per i dispositivi di imballaggio leggero monocromatico per l'illuminazione degli impianti, oltre ai prodotti con le principali bande di lunghezza d'onda di 450 nm, 660 nm e 730 nm, molti produttori stanno sviluppando anche nuovi prodotti in altre bande di lunghezze d'onda per realizzare la copertura completa per la radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) lunghezza d'onda (450-730 nm).

Le luci di crescita delle piante a LED monocromatiche non sono adatte alla crescita di tutte le piante.Pertanto, vengono evidenziati i vantaggi dei LED a spettro completo.Lo spettro completo deve prima raggiungere la copertura completa dell'intero spettro della luce visibile (400-700 nm) e aumentare le prestazioni di queste due bande: luce blu-verde (470-510 nm), luce rosso intenso (660-700 nm).Usa un normale LED blu o un chip LED ultravioletto con fosforo per ottenere uno spettro "completo" e la sua efficienza fotosintetica ha i suoi alti e bassi.La maggior parte dei produttori di dispositivi di imballaggio a LED bianchi per l'illuminazione degli impianti utilizza Blue chip + fosfori per ottenere lo spettro completo.Oltre alla modalità di confezionamento di luce monocromatica e luce blu o chip ultravioletto più fosforo per realizzare luce bianca, i dispositivi di confezionamento per l'illuminazione degli impianti hanno anche una modalità di confezionamento composita che utilizza due o più chip di lunghezza d'onda, come rosso dieci blu/ultravioletto, RGB, RGBW.Questa modalità di confezionamento presenta grandi vantaggi nell'oscuramento.

In termini di prodotti LED a lunghezza d'onda stretta, la maggior parte dei fornitori di imballaggi può fornire ai clienti vari prodotti a lunghezza d'onda nella banda 365-740 nm.Per quanto riguarda lo spettro di illuminazione dell'impianto convertito dai fosfori, la maggior parte dei produttori di imballaggi dispone di una varietà di spettri tra cui i clienti possono scegliere.Rispetto al 2016, il tasso di crescita delle vendite nel 2017 ha registrato un aumento sostanziale.Tra questi, il tasso di crescita della sorgente luminosa a LED da 660 nm è concentrato nel 20% -50% e il tasso di crescita delle vendite della sorgente luminosa a LED per piante convertite al fosforo raggiunge il 50% -200%, ovvero le vendite della pianta convertita al fosforo Le sorgenti luminose a LED stanno crescendo più velocemente.

Tutte le aziende di imballaggio possono fornire prodotti di imballaggio generici da 0,2-0,9 W e 1-3 W.Queste sorgenti luminose consentono ai produttori di illuminazione di avere una buona flessibilità nella progettazione dell'illuminazione.Inoltre, alcuni produttori forniscono anche prodotti di imballaggio integrati di maggiore potenza.Attualmente, oltre l'80% delle spedizioni della maggior parte dei produttori è di 0,2-0,9 W o 1-3 W. Tra questi, le spedizioni delle principali aziende internazionali di packaging si concentrano in 1-3 W, mentre le spedizioni di piccole e medie le aziende di imballaggio di dimensioni maggiori sono concentrate in 0,2-0,9 W.

3.Campi di applicazione dell'illuminazione per la crescita delle piante

Dal campo di applicazione, gli apparecchi di illuminazione per la coltivazione delle piante sono utilizzati principalmente nell'illuminazione di serre, fabbriche di piante di illuminazione artificiale, coltura di tessuti vegetali, illuminazione di campi agricoli all'aperto, ortaggi domestici e piantagioni di fiori e ricerca di laboratorio.

① Nelle serre solari e nelle serre a più campate, la percentuale di luce artificiale per l'illuminazione supplementare è ancora bassa e le lampade ad alogenuri metallici e le lampade al sodio ad alta pressione sono le principali.Il tasso di penetrazione dei sistemi di illuminazione a LED per la coltivazione è relativamente basso, ma il tasso di crescita inizia ad accelerare man mano che il costo diminuisce.Il motivo principale è che gli utenti hanno un'esperienza a lungo termine nell'uso di lampade ad alogenuri metallici e lampade al sodio ad alta pressione e l'uso di lampade ad alogenuri metallici e lampade al sodio ad alta pressione può fornire dal 6% all'8% circa dell'energia termica per il serra evitando ustioni alle piante.Il sistema di illuminazione a LED per la coltivazione non ha fornito istruzioni e dati specifici ed efficaci, il che ha ritardato la sua applicazione alla luce del giorno e nelle serre a più campate.Al momento, le applicazioni dimostrative su piccola scala sono ancora il cardine.Poiché il LED è una fonte di luce fredda, può essere relativamente vicino alla chioma delle piante, con conseguente minore impatto della temperatura.Nelle serre a luce diurna e a più campate, l'illuminazione di coltivazione a LED è più comunemente utilizzata nella coltivazione tra piante.

②Applicazione in campo agricolo all'aperto.La penetrazione e l'applicazione dell'illuminazione delle piante nell'agricoltura industriale è stata relativamente lenta, mentre l'applicazione dei sistemi di illuminazione delle piante a LED (controllo del fotoperiodo) per le colture a giornata lunga all'aperto ad alto valore economico (come il dragon fruit) ha raggiunto un rapido sviluppo.

③Fabbriche vegetali.Attualmente, il sistema di illuminazione degli impianti più veloce e più utilizzato è la fabbrica di impianti di luce completamente artificiale, che è suddivisa in fabbriche di impianti mobili centralizzate multistrato e distribuite per categoria.Lo sviluppo di fabbriche di piante di luce artificiale in Cina è molto rapido.Il principale corpo di investimento della fabbrica di impianti di luce artificiale multistrato centralizzata non è costituito da società agricole tradizionali, ma sono più società impegnate in semiconduttori e prodotti elettronici di consumo, come Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong e anche COFCO e Xi Cui e altre nuove aziende agricole moderne.Nelle fabbriche di piante distribuite e mobili, i container di spedizione (container nuovi o ricostruzione di container di seconda mano) sono ancora utilizzati come vettori standard.I sistemi di illuminazione delle piante di tutte le piante artificiali utilizzano principalmente sistemi di illuminazione a matrice lineare oa schermo piatto e il numero di varietà piantate continua ad espandersi.Varie sorgenti luminose a LED a formula di luce sperimentale hanno iniziato ad essere ampiamente e ampiamente utilizzate.I prodotti in commercio sono principalmente ortaggi a foglia verde.

④ Piantagione di piante domestiche.Il LED può essere utilizzato in lampade da tavolo per piante domestiche, rastrelliere per piante domestiche, macchine per la coltivazione di ortaggi domestici, ecc.

⑤Coltivazione di piante medicinali.La coltivazione delle piante medicinali coinvolge piante come Anoectochilus e Lithospermum.I prodotti in questi mercati hanno un valore economico più elevato e sono attualmente un settore con più applicazioni di illuminazione degli impianti.Inoltre, la legalizzazione della coltivazione della cannabis in Nord America e in alcune parti d'Europa ha promosso l'applicazione dell'illuminazione a LED nel campo della coltivazione della cannabis.

⑥ Luci in fiore.Come strumento indispensabile per regolare il tempo di fioritura dei fiori nell'industria del florovivaismo, la prima applicazione delle luci a fioritura sono state le lampade a incandescenza, seguite dalle lampade fluorescenti a risparmio energetico.Con lo sviluppo dell'industrializzazione dei LED, più apparecchi di illuminazione a fioritura di tipo LED hanno gradualmente sostituito le lampade tradizionali.

⑦Coltura di tessuti vegetali.Le sorgenti luminose tradizionali per colture tissutali sono principalmente lampade fluorescenti bianche, che hanno una bassa efficienza luminosa e una grande generazione di calore.I LED sono più adatti per colture di tessuti vegetali efficienti, controllabili e compatte grazie alle loro eccezionali caratteristiche come il basso consumo energetico, la bassa generazione di calore e la lunga durata.Attualmente, i tubi LED bianchi stanno gradualmente sostituendo le lampade fluorescenti bianche.

4. Distribuzione regionale delle società di illuminazione in crescita

Secondo le statistiche, attualmente ci sono più di 300 società di illuminazione in crescita nel mio paese e le società di illuminazione in crescita nell'area del delta del fiume Pearl rappresentano oltre il 50% e sono già in una posizione importante.Le aziende di illuminazione in crescita nel delta del fiume Yangtze rappresentano circa il 30% ed è ancora un'importante area di produzione per prodotti di illuminazione in crescita.Le aziende tradizionali di lampade da coltivazione sono distribuite principalmente nel delta del fiume Yangtze, nel delta del fiume Pearl e nel bordo di Bohai, di cui il delta del fiume Yangtze rappresenta il 53%, e il delta del fiume Pearl e il bordo di Bohai rappresentano rispettivamente il 24% e il 22%. .Le principali aree di distribuzione dei produttori di illuminazione a LED per la coltivazione sono il Pearl River Delta (62%), il Yangtze River Delta (20%) e il Bohai Rim (12%).

B. La tendenza allo sviluppo dell'industria dell'illuminazione a LED

1. Specializzazione

L'illuminazione di coltivazione a LED ha le caratteristiche di spettro e intensità della luce regolabili, bassa generazione di calore complessiva e buone prestazioni di impermeabilità, quindi è adatta per l'illuminazione di coltivazione in varie scene.Allo stesso tempo, i cambiamenti nell'ambiente naturale e la ricerca della qualità del cibo da parte delle persone hanno promosso il vigoroso sviluppo dell'agricoltura delle strutture e delle fabbriche di coltivazione e hanno portato l'industria dell'illuminazione a LED in un periodo di rapido sviluppo.In futuro, l'illuminazione a LED per la coltivazione svolgerà un ruolo importante nel migliorare l'efficienza della produzione agricola, migliorare la sicurezza alimentare e migliorare la qualità di frutta e verdura.La sorgente luminosa a LED per l'illuminazione in crescita si svilupperà ulteriormente con la progressiva specializzazione del settore e si muoverà in una direzione più mirata.

2. Alta efficienza

Il miglioramento dell'efficienza luminosa e dell'efficienza energetica è la chiave per ridurre notevolmente i costi di esercizio dell'illuminazione degli impianti.L'uso dei LED per sostituire le lampade tradizionali e l'ottimizzazione dinamica e la regolazione dell'ambiente luminoso secondo i requisiti di formula luminosa delle piante dalla fase della semina alla fase del raccolto sono le tendenze inevitabili dell'agricoltura raffinata in futuro.In termini di miglioramento della resa, può essere coltivato in fasi e regioni combinato con una formula leggera in base alle caratteristiche di sviluppo delle piante per migliorare l'efficienza produttiva e la resa in ogni fase.In termini di miglioramento della qualità, la regolazione della nutrizione e la regolazione della luce possono essere utilizzate per aumentare il contenuto di nutrienti e altri ingredienti funzionali per la salute.

Secondo le stime, l'attuale domanda nazionale di piantine di ortaggi è di 680 miliardi, mentre la capacità produttiva delle piantine di fabbrica è inferiore al 10%.L'industria delle piantine ha requisiti ambientali più elevati.La stagione di produzione è prevalentemente invernale e primaverile.La luce naturale è debole ed è necessaria luce supplementare artificiale.L'illuminazione per la crescita delle piante ha un input e un output relativamente elevati e un alto grado di accettazione degli input.Il LED ha vantaggi unici, perché frutta e verdura (pomodori, cetrioli, meloni, ecc.) devono essere innestati e lo specifico spettro di integrazione della luce in condizioni di elevata umidità può favorire la guarigione delle piantine innestate.La luce supplementare per la semina di ortaggi in serra può compensare la mancanza di luce naturale, migliorare l'efficienza fotosintetica delle piante, promuovere la fioritura e la fruttificazione, aumentare la resa e migliorare la qualità del prodotto.L'illuminazione a LED per la coltivazione ha ampie prospettive di applicazione nelle piantine di ortaggi e nella produzione in serra.

3. Intelligente

L'illuminazione per la coltivazione delle piante ha una forte richiesta di controllo in tempo reale della qualità e della quantità della luce.Con il miglioramento della tecnologia di controllo intelligente e l'applicazione dell'Internet of Things, una varietà di spettri monocromatici e sistemi di controllo intelligenti possono realizzare il controllo del tempo, il controllo della luce e, in base allo stato di crescita delle piante, la regolazione tempestiva della qualità della luce e dell'emissione luminosa è destinato a diventare la tendenza principale nello sviluppo futuro della tecnologia di illuminazione per la coltivazione delle piante.