Upprunaleg heimild: Houcheng Liu. Þróunarstaða og þróun LED-ljósaiðnaðarins fyrir plöntur [J]. Journal of Illumination Engineering, 2018, 29 (04): 8-9.
Heimild greinar: Material Once Deep

Ljós er undirstöðuþáttur umhverfisins í vexti og þroska plantna. Ljós veitir ekki aðeins orku fyrir vöxt plantna með ljóstillífun, heldur er það einnig mikilvægur stjórnandi á vexti og þroska plantna. Viðbót við gerviljós eða full geislun gerviljóss getur stuðlað að vexti plantna, aukið uppskeru, bætt lögun og lit afurða, aukið virkni og dregið úr sjúkdómum og meindýrum. Í dag mun ég deila með ykkur þróunarstöðu og þróun í lýsingariðnaði plantna.
Gerviljósatækni er sífellt meira notuð á sviði lýsingar fyrir plöntur. LED hefur marga kosti eins og mikla ljósnýtni, litla hitamyndun, litla stærð, langan líftíma og marga aðra kosti. Það hefur augljósa kosti á sviði lýsingar fyrir ræktun. Lýsingariðnaðurinn mun smám saman taka upp LED-ljósabúnað fyrir ræktun plantna.

A. Þróunarstaða LED vaxtarlýsingariðnaðarins 

1.LED pakki fyrir ræktunarlýsingu

Á sviði LED-umbúða fyrir ræktunarlýsingu eru margar gerðir af umbúðabúnaði og ekkert sameinað mæli- og matsstaðlakerfi er til. Þess vegna, samanborið við innlendar vörur, einbeita erlendir framleiðendur sér aðallega að háafls-, COB- og einingastefnum. Með hliðsjón af hvítu ljósi ræktunarlýsingar, með hliðsjón af vaxtareiginleikum plantna og mannvæddu lýsingarumhverfi, hafa þeir meiri tæknilega kosti hvað varðar áreiðanleika, ljósnýtni og ljóstillífunareiginleika mismunandi plantna í mismunandi vaxtarferlum, þar á meðal ýmsar gerðir af háafls-, meðalafls- og lágaflsstöðvum af mismunandi stærðum, til að mæta þörfum fjölbreyttra plantna í mismunandi vaxtarumhverfi og vonast til að ná markmiðinu um að hámarka vöxt plantna og spara orku.

Fjöldi kjarna einkaleyfa fyrir flísaplássa er enn í höndum leiðandi fyrirtækja á borð við japanska Nichia og bandaríska Career. Innlendir flísframleiðendur skortir enn einkaleyfisverndaðar vörur sem eru samkeppnishæfar á markaði. Á sama tíma eru mörg fyrirtæki einnig að þróa nýja tækni á sviði umbúða fyrir flísar fyrir ræktunarlýsingu. Til dæmis gerir þunnfilmutækni Osram kleift að pakka flísunum þétt saman til að búa til stórt lýsingarflöt. Byggt á þessari tækni getur háafkastamikið LED lýsingarkerfi með bylgjulengd 660nm dregið úr orkunotkun á ræktunarsvæðinu um 40%.

2. Ræktaðu lýsingarsvið og tæki
Lýsingarróf plantna er flóknara og fjölbreyttara. Mismunandi plöntur hafa mikinn mun á þörfum litrófa í mismunandi vaxtarferlum og jafnvel í mismunandi vaxtarumhverfi. Til að mæta þessum mismunandi þörfum eru eftirfarandi aðferðir í greininni: ①Marghliða einlita ljóssamsetningaraðferðir. Þrjú áhrifaríkustu litrófin fyrir ljóstillífun plantna eru aðallega litróf með tindum við 450 nm og 660 nm, 730 nm bandið til að örva blómgun plantna, ásamt grænu ljósi við 525 nm og útfjólubláu ljósi undir 380 nm. Sameinið þessar tegundir litrófa í samræmi við mismunandi þarfir plantna til að mynda hentugasta litrófið. ②Fullt litrófskerfi til að ná fullri þekju á þörfum plantna. Þessi tegund litrófs sem samsvarar SUNLIKE flísinni frá Seoul Semiconductor og Samsung er kannski ekki sú skilvirkasta, en hún hentar öllum plöntum og kostnaðurinn er mun lægri en einlita ljóssamsetningarlausnir. ③Notið hvítt ljós með öllu litrófinu sem meginstoð, ásamt 660 nm rauðu ljósi sem samsetningarkerfi til að bæta skilvirkni litrófsins. Þessi áætlun er hagkvæmari og hagkvæmari.

Einlita LED ljósflísar fyrir plöntur (helstu bylgjulengdir eru 450nm, 660nm, 730nm) eru framleiddar af mörgum innlendum og erlendum fyrirtækjum, en innlendar vörur eru fjölbreyttari og hafa fleiri forskriftir, og vörur erlendra framleiðenda eru staðlaðari. Á sama tíma, hvað varðar ljóstillífunarflæði, ljósnýtni o.s.frv., er enn stórt bil á milli innlendra og erlendra umbúðaframleiðenda. Fyrir einlita ljósflísar fyrir plöntur, auk vara með helstu bylgjulengdarsviðin 450nm, 660nm og 730nm, eru margir framleiðendur einnig að þróa nýjar vörur í öðrum bylgjulengdarsviðum til að ná fullri þekju fyrir ljóstillífunarvirka geislun (PAR) bylgjulengd (450-730nm).

Einlita LED ljós fyrir plöntur henta ekki fyrir vöxt allra plantna. Þess vegna eru kostir LED ljósa með öllu litrófi undirstrikaðir. Fyrst verður allt litrófið að ná fullri þekju yfir allt sýnilegt ljósróf (400-700nm) og auka afköst þessara tveggja litrófa: blágrænt ljós (470-510nm) og djúprautt ljós (660-700nm). Notið venjulega bláa LED ljós eða útfjólubláa LED flís með fosfór til að ná „fullu“ litrófi og ljóstillífunarvirkni þeirra hefur sína eigin hámarks- og lágmarksnýtingu. Flestir framleiðendur hvítra LED pökkunartækja fyrir plöntur nota bláa flís + fosfór til að ná fullu litrófi. Auk pökkunarham með einlita ljósi og bláu ljósi eða útfjólubláum flísum ásamt fosfór til að ná hvítu ljósi, hafa pökkunartæki fyrir plöntur einnig samsetta pökkunarham sem notar tvær eða fleiri bylgjulengdar flísar, svo sem rauðan tíu bláan/útfjólubláan, RGB, RGBW. Þessi pökkunarhamur hefur mikla kosti við dimmun.

Hvað varðar LED-ljós með þröngum bylgjulengdum geta flestir umbúðabirgjar boðið viðskiptavinum sínum vörur með mismunandi bylgjulengdum á bilinu 365-740nm. Hvað varðar lýsingarsvið plantna sem eru umbreytt með fosfór, þá bjóða flestir umbúðaframleiðendur upp á fjölbreytt úrval litrófa fyrir viðskiptavini að velja úr. Samanborið við 2016 hefur söluaukningin árið 2017 aukist verulega. Meðal þeirra er vöxtur 660nm LED-ljósgjafa einbeittur á bilinu 20%-50% og söluaukning fosfórumbreyttra LED-ljósgjafa fyrir plöntur nær 50%-200%, það er að segja, sala á fosfórumbreyttum LED-ljósgjöfum fyrir plöntur er að aukast hraðar.

Öll umbúðafyrirtæki geta boðið upp á almennar umbúðir með 0,2-0,9 W og 1-3 W afkastagetu. Þessar ljósgjafar gera lýsingarframleiðendum kleift að hafa góðan sveigjanleika í hönnun lýsingar. Að auki bjóða sumir framleiðendur einnig upp á öflugri samþættar umbúðir. Sem stendur eru meira en 80% af sendingum flestra framleiðenda með 0,2-0,9 W eða 1-3 W. Meðal þeirra eru sendingar leiðandi alþjóðlegra umbúðafyrirtækja með 1-3 W afkastagetu, en sendingar lítilla og meðalstórra umbúðafyrirtækja með 0,2-0,9 W afkastagetu.

3. Notkunarsvið lýsingar fyrir plöntur

Hvað varðar notkun eru ljósabúnaður fyrir plönturækt aðallega notaður í gróðurhúsalýsingu, verksmiðjum sem nota eingöngu til gervilýsingu, vefjaræktun plantna, lýsingu á ræktunarsvæðum utandyra, gróðursetningu grænmetis og blóma til heimilisnota og rannsóknarstofum.

①Í sólarljósgróðurhúsum og fjölþvera gróðurhúsum er hlutfall gerviljóss fyrir viðbótarlýsingu enn lágt og málmhalíðlampar og háþrýstivarnatríumlampar eru þær helstu. Gagnrýni LED ræktunarlýsingarkerfanna er tiltölulega lág, en vaxtarhraðinn byrjar að aukast eftir því sem kostnaðurinn lækkar. Helsta ástæðan er sú að notendur hafa langa reynslu af notkun málmhalíðlampa og háþrýstivarnatríumlampa og notkun málmhalíðlampa og háþrýstivarnatríumlampa getur veitt um 6% til 8% af varmaorkunni fyrir gróðurhúsið og komið í veg fyrir bruna á plöntum. LED ræktunarlýsingarkerfið veitti ekki sértækar og árangursríkar leiðbeiningar og gagnastuðning, sem tafði notkun þess í dagsbirtu- og fjölþvera gróðurhúsum. Eins og er eru smá sýnikennsluforrit enn aðalatriðið. Þar sem LED er köld ljósgjafi getur það verið tiltölulega nálægt laufþaki plantnanna, sem leiðir til minni áhrifa á hitastig. Í dagsbirtu- og fjölþvera gróðurhúsum er LED ræktunarlýsing algengari í ræktun milli plantna.

② Notkun á ökrum utandyra í landbúnaði. Útbreiðsla og notkun lýsingar fyrir plöntur í landbúnaði hefur verið tiltölulega hæg, en notkun LED lýsingarkerfa fyrir plöntur (ljóstímabilsstýring) fyrir útiræktun með hátt efnahagslegt gildi (eins og drekaávexti) hefur náð hraðri þróun.

③Verksmiðjur. Eins og er er hraðasta og mest notaða lýsingarkerfið fyrir plöntur verksmiðjur sem nota gerviljós, sem eru flokkaðar í miðlægar fjöllaga og dreifðar færanlegar verksmiðjur. Þróun verksmiðja fyrir gerviljós í Kína er mjög hröð. Helstu fjárfestingaraðilar miðlægra fjöllaga gerviljósverksmiðja eru ekki hefðbundin landbúnaðarfyrirtæki, heldur eru fleiri fyrirtæki sem stunda hálfleiðara og neytenda rafeindabúnað, svo sem Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, og einnig COFCO og Xi Cui og önnur ný nútíma landbúnaðarfyrirtæki. Í dreifðum og færanlegum verksmiðjum eru flutningagámar (nýir gámar eða endurgerðir notaðra gáma) enn notaðir sem staðalbúnaður. Lýsingarkerfi allra gerviplantna nota aðallega línuleg eða flatskjáslýsingarkerfi og fjöldi plantaðra afbrigða heldur áfram að aukast. Ýmsar tilraunakenndar LED ljósgjafar með ljósformúlum hafa byrjað að vera mikið notaðar. Vörurnar á markaðnum eru aðallega græn laufgrænmeti.

④Gróðursetning heimilisplantna. LED ljós má nota í borðlampa fyrir heimilisplöntur, gróðursetningarhillur fyrir heimilisplöntur, grænmetisræktunarvélar fyrir heimili o.s.frv.

⑤Ræktun lækningajurta. Ræktun lækningajurta felur í sér plöntur eins og Anoectochilus og Lithospermum. Afurðir á þessum mörkuðum hafa hærra efnahagslegt gildi og eru nú iðnaður með fleiri notkunarmöguleika í plöntulýsingu. Að auki hefur lögleiðing kannabisræktunar í Norður-Ameríku og hlutum Evrópu stuðlað að notkun LED lýsingar á sviði kannabisræktunar.

⑥Blómstrandi ljós. Sem ómissandi tæki til að stilla blómgunartíma blóma í blómagarðyrkjuiðnaðinum voru fyrstu notkun blómstrandi ljósa glóperur og síðan orkusparandi flúrperur. Með þróun LED iðnvæðingar hafa fleiri LED blómstrandi ljósabúnaður smám saman komið í stað hefðbundinna lampa.

⑦Vefjaræktun plantna. Hefðbundnar ljósgjafar fyrir vefjaræktun eru aðallega hvítar flúrperur, sem hafa lága ljósnýtni og mikla varmamyndun. LED perur henta betur fyrir skilvirka, stýranlega og samþjappaða vefjaræktun plantna vegna framúrskarandi eiginleika eins og lágrar orkunotkunar, lágrar varmamyndunar og langs líftíma. Eins og er eru hvít LED perur smám saman að koma í stað hvítra flúrpera.

4. Svæðisbundin dreifing lýsingarfyrirtækja í ræktun

Samkvæmt tölfræði eru nú yfir 300 fyrirtæki sem framleiða lýsingar fyrir ræktun í mínu landi, og lýsingarfyrirtæki á Perlufljótssvæðinu eru með meira en 50% hlutdeild og eru þegar komin í stórt horf. Lýsingarfyrirtæki á Jangtse-fljótssvæðinu eru með um 30% hlutdeild og það er enn mikilvægt framleiðslusvæði fyrir lýsingarvörur fyrir ræktun. Hefðbundin ræktunarlampafyrirtæki eru aðallega staðsett á Jangtse-fljótssvæðinu, Perlufljótssvæðinu og Bohai-svæðinu, þar sem Jangtse-fljótssvæðið er með 53% hlutdeild, og Perlufljótssvæðið og Bohai-svæðið eru með 24% og 22%, talið í sömu röð. Helstu dreifingarsvæði LED-lýsingarframleiðenda eru Perlufljótssvæðið (62%), Jangtse-fljótssvæðið (20%) og Bohai-svæðið (12%).

B. Þróunarþróun LED vaxtarlýsingariðnaðarins

1. Sérhæfing

LED ræktunarlýsing hefur eiginleika stillanlegrar litrófs og ljósstyrks, lágrar heildarhitamyndunar og góðrar vatnsheldni, þannig að hún hentar vel fyrir ræktunarlýsingu í ýmsum umhverfi. Á sama tíma hafa breytingar á náttúrulegu umhverfi og leit fólks að matvælagæðum stuðlað að kröftugri þróun landbúnaðar og ræktunarverksmiðja og leitt LED ræktunarlýsingariðnaðinn inn í tímabil hraðrar þróunar. Í framtíðinni mun LED ræktunarlýsing gegna mikilvægu hlutverki í að bæta skilvirkni landbúnaðarframleiðslu, bæta matvælaöryggi og bæta gæði ávaxta og grænmetis. LED ljósgjafar fyrir ræktunarlýsingu munu þróast frekar með smám saman sérhæfingu iðnaðarins og færast í markvissari átt.

2. Mikil afköst

Að bæta ljósnýtni og orkunýtni er lykillinn að því að draga verulega úr rekstrarkostnaði við lýsingu plantna. Notkun LED-ljósa í stað hefðbundinna pera og kraftmikil hagræðing og aðlögun ljósumhverfisins í samræmi við kröfur um ljósformúlu plantnanna frá fræplöntustigi til uppskerustigs eru óhjákvæmileg þróun í framtíðinni í betrumbættri landbúnaði. Hvað varðar að bæta uppskeru er hægt að rækta hana í stigum og svæðum ásamt ljósformúlu í samræmi við þroskaeinkenni plantna til að bæta framleiðslugetu og uppskeru á hverju stigi. Hvað varðar að bæta gæði er hægt að nota næringarstjórnun og ljósstjórnun til að auka innihald næringarefna og annarra heilsufarslegra virkniþátta.

Samkvæmt áætlunum er núverandi þjóðarþörf fyrir grænmetisplöntur 680 milljarðar, en framleiðslugeta verksmiðjuplöntur er minni en 10%. Umhverfiskröfur eru miklar í plönturæktunariðnaðinum. Framleiðslutímabilið er að mestu leyti vetur og vor. Náttúrulegt ljós er veikt og þörf er á gervi viðbótarljósi. Lýsing fyrir plönturæktun hefur tiltölulega mikið inntak og úttak og mikla móttöku á inntaki. LED hefur einstaka kosti, þar sem ávextir og grænmeti (tómatar, gúrkur, melónur o.s.frv.) þurfa að vera grædd, og sértækt litróf ljósuppbótar við mikla raka getur stuðlað að græðslu græddra plöntu. Viðbótarljós fyrir gróðurhúsagrænmeti getur bætt upp fyrir skort á náttúrulegu ljósi, bætt ljóstillífun plantna, stuðlað að blómgun og ávaxtamyndun, aukið uppskeru og bætt gæði vöru. LED ræktunarlýsing hefur víðtæka notkunarmöguleika í grænmetisplöntum og gróðurhúsarækt.

3. Greindur

Mikil eftirspurn er eftir rauntíma stjórnun á ljósgæðum og ljósmagni í plönturæktunarlýsingu. Með framförum í greindri stjórntækni og notkun á „Interneti hlutanna“ geta fjölbreytt einlita litróf og greindar stjórnkerfi framkvæmt tímastjórnun og ljósastýringu. Tímabundin aðlögun á ljósgæðum og ljósafköstum verður aðalþróun framtíðarþróunar lýsingartækni fyrir plönturæktun, allt eftir vaxtarstöðu plantnanna.