Fonte original: Houcheng Liu.Status de desenvolvimento e tendência da indústria de iluminação de plantas de LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Fonte do artigo: Material Once Deep

A luz é o fator ambiental básico do crescimento e desenvolvimento das plantas.A luz não apenas fornece energia para o crescimento das plantas através da fotossíntese, mas também é um importante regulador do crescimento e desenvolvimento das plantas.Suplemento de luz artificial ou irradiação de luz artificial total pode promover o crescimento da planta, aumentar o rendimento, melhorar a forma e a cor do produto, melhorar os componentes funcionais e reduzir a ocorrência de doenças e pragas.Hoje, compartilharei com você o status de desenvolvimento e a tendência da indústria de iluminação de plantas.
A tecnologia de fonte de luz artificial é cada vez mais amplamente utilizada no campo da iluminação de plantas.O LED tem muitas vantagens, como alta eficiência de luz, baixa geração de calor, tamanho pequeno, longa vida útil e muitas outras vantagens.Tem vantagens óbvias no campo da iluminação de cultivo.A crescente indústria de iluminação adotará gradualmente luminárias LED para cultivo de plantas.

A. O estado de desenvolvimento da indústria de iluminação LED cresce 

1. Pacote de LED para iluminação de crescimento

No campo de embalagens de LED para iluminação de crescimento, existem muitos tipos de dispositivos de embalagem e não há um sistema padrão unificado de medição e avaliação.Portanto, em comparação com os produtos nacionais, os fabricantes estrangeiros se concentram principalmente nas direções de alta potência, espiga e módulo, levando em consideração a série de luz branca da iluminação de crescimento, considerando as características de crescimento da planta e o ambiente de iluminação humanizado, têm maiores vantagens técnicas em confiabilidade, luz eficiência, características de radiação fotossintética de diferentes plantas em diferentes ciclos de crescimento, incluindo vários tipos de plantas de alta, média e baixa potência de produtos de diferentes tamanhos, para atender às necessidades de uma variedade de plantas em diferentes ambientes de crescimento, esperando alcançar o objetivo de maximizar o crescimento da planta e economia de energia.

Um grande número de patentes de núcleo para wafers epitaxiais de chip ainda está nas mãos de empresas líderes iniciais, como a Nichia do Japão e a American Career.Os fabricantes nacionais de chips ainda carecem de produtos patenteados com competitividade no mercado.Ao mesmo tempo, muitas empresas também estão desenvolvendo novas tecnologias na área de cultivo de chips de embalagem de iluminação.Por exemplo, a tecnologia de chip de película fina da Osram permite que os chips sejam empacotados juntos para criar uma superfície de iluminação de grande área.Com base nessa tecnologia, um sistema de iluminação LED de alta eficiência com comprimento de onda de 660 nm pode reduzir em 40% o consumo de energia na área de cultivo.

2. Aumente o espectro de iluminação e os dispositivos
O espectro da iluminação das plantas é mais complexo e diversificado.Plantas diferentes têm grandes diferenças nos espectros necessários em diferentes ciclos de crescimento e até mesmo em diferentes ambientes de crescimento.Para atender a essas necessidades diferenciadas, existem atualmente os seguintes esquemas na indústria: ①Esquemas de combinação de luz monocromática múltipla.Os três espectros mais efetivos para fotossíntese de plantas são principalmente o espectro com picos em 450nm e 660nm, a banda de 730nm para induzir o florescimento das plantas, mais a luz verde de 525nm e a banda ultravioleta abaixo de 380nm.Combine esses tipos de espectros de acordo com as diferentes necessidades das plantas para formar o espectro mais adequado.②Esquema de espectro completo para obter cobertura total do espectro de demanda da planta.Este tipo de espectro correspondente ao chip SUNLIKE representado pela Seoul Semiconductor e Samsung pode não ser o mais eficiente, mas é adequado para todas as plantas, e o custo é muito menor do que o das soluções monocromáticas de combinação de luz.③Use luz branca de espectro total como esteio, além de luz vermelha de 660 nm como esquema de combinação para melhorar a eficácia do espectro.Este esquema é mais econômico e prático.

Os chips de LED de luz monocromática para cultivo de plantas (os principais comprimentos de onda são 450nm, 660nm, 730nm) os dispositivos de embalagem são cobertos por muitas empresas nacionais e estrangeiras, enquanto os produtos domésticos são mais diversos e têm mais especificações, e os produtos dos fabricantes estrangeiros são mais padronizados.Ao mesmo tempo, em termos de fluxo de fótons fotossintéticos, eficiência de luz, etc., ainda há uma grande lacuna entre fabricantes de embalagens nacionais e estrangeiros.Para dispositivos de embalagem de luz monocromática de iluminação de plantas, além de produtos com as principais bandas de comprimento de onda de 450 nm, 660 nm e 730 nm, muitos fabricantes também estão desenvolvendo novos produtos em outras bandas de comprimento de onda para obter a cobertura completa para radiação fotossinteticamente ativa (PAR). comprimento de onda (450-730nm).

As luzes de crescimento de plantas LED monocromáticas não são adequadas para o crescimento de todas as plantas.Portanto, as vantagens dos LEDs de espectro total são destacadas.O espectro completo deve primeiro atingir a cobertura total de todo o espectro de luz visível (400-700 nm) e aumentar o desempenho dessas duas bandas: luz verde-azulada (470-510 nm), luz vermelha profunda (660-700 nm).Use LED azul comum ou chip de LED ultravioleta com fósforo para obter espectro “completo” e sua eficiência fotossintética tem seu próprio alto e baixo.A maioria dos fabricantes de dispositivos de embalagem de LED branco para iluminação de plantas usa Blue chip + fósforos para alcançar o espectro completo.Além do modo de empacotamento de luz monocromática e luz azul ou chip ultravioleta mais fósforo para realizar a luz branca, os dispositivos de empacotamento de iluminação de plantas também possuem um modo de empacotamento composto que usa dois ou mais chips de comprimento de onda, como vermelho dez azul/ultravioleta, RGB, RGBW .Este modo de embalagem tem grandes vantagens no escurecimento.

Em termos de produtos LED de comprimento de onda estreito, a maioria dos fornecedores de embalagens pode fornecer aos clientes vários produtos de comprimento de onda na faixa de 365-740 nm.Em relação ao espectro de iluminação da planta convertido por fósforo, a maioria dos fabricantes de embalagens tem uma variedade de espectros para os clientes escolherem.Em comparação com 2016, sua taxa de crescimento de vendas em 2017 alcançou um aumento substancial.Entre eles, a taxa de crescimento da fonte de luz LED de 660nm está concentrada em 20%-50%, e a taxa de crescimento das vendas da fonte de luz LED da planta convertida em fósforo atinge 50%-200%, ou seja, as vendas da planta convertida em fósforo As fontes de luz LED estão crescendo mais rapidamente.

Todas as empresas de embalagem podem fornecer produtos de embalagem geral de 0,2-0,9 W e 1-3 W.Essas fontes de luz permitem que os fabricantes de iluminação tenham boa flexibilidade no projeto de iluminação.Além disso, alguns fabricantes também fornecem produtos de embalagem integrados de maior potência.Atualmente, mais de 80% dos embarques da maioria dos fabricantes são de 0,2-0,9 W ou 1-3 W. Entre eles, os embarques das principais empresas internacionais de embalagens concentram-se em 1-3 W, enquanto os embarques de pequenas e médias empresas empresas de embalagens de grande porte estão concentradas em 0,2-0,9 W.

3. Campos de aplicação da iluminação para cultivo de plantas

Do campo de aplicação, as luminárias de cultivo de plantas são usadas principalmente em iluminação de estufas, fábricas de plantas de iluminação totalmente artificial, cultura de tecidos vegetais, iluminação de campo agrícola ao ar livre, vegetais domésticos e plantio de flores e pesquisa de laboratório.

①Em estufas solares e estufas multi-span, a proporção de luz artificial para iluminação suplementar ainda é baixa, e as lâmpadas de iodetos metálicos e lâmpadas de sódio de alta pressão são as principais.A taxa de penetração dos sistemas de iluminação de LED é relativamente baixa, mas a taxa de crescimento começa a acelerar à medida que o custo cai.O principal motivo é que os usuários têm uma experiência de longo prazo no uso de lâmpadas de iodetos metálicos e lâmpadas de sódio de alta pressão, e o uso de lâmpadas de iodetos metálicos e lâmpadas de sódio de alta pressão pode fornecer cerca de 6% a 8% da energia térmica para o estufa, evitando queimaduras nas plantas.O sistema de iluminação LED para cultivo não fornecia instruções específicas e efetivas e suporte de dados, o que atrasou sua aplicação em estufas com luz natural e multi-span.No momento, aplicações de demonstração em pequena escala ainda são o esteio.Como o LED é uma fonte de luz fria, pode ficar relativamente próximo ao dossel das plantas, resultando em menor impacto de temperatura.Em estufas diurnas e multi-span, a iluminação de cultivo de LED é mais comumente usada no cultivo entre plantas.

②Aplicação de campo agrícola ao ar livre.A penetração e aplicação de iluminação de plantas em instalações agrícolas tem sido relativamente lenta, enquanto a aplicação de sistemas de iluminação de plantas de LED (controle de fotoperíodo) para cultivos externos de longo dia com alto valor econômico (como pitaia) alcançou um rápido desenvolvimento.

③Fábricas de plantas.Atualmente, o sistema de iluminação de plantas mais rápido e amplamente utilizado é a fábrica de plantas de luz totalmente artificial, que é dividida em fábricas de plantas móveis centralizadas multicamadas e distribuídas por categoria.O desenvolvimento de fábricas de plantas de luz artificial na China é muito rápido.O principal corpo de investimento da fábrica centralizada de usinas de luz artificial multicamada não são empresas agrícolas tradicionais, mas são mais empresas envolvidas em produtos eletrônicos de consumo e semicondutores, como Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong e também COFCO e Xi Cui e outras novas empresas agrícolas modernas.Em fábricas de plantas distribuídas e móveis, os contêineres de transporte (contêineres novos ou reconstrução de contêineres usados) ainda são usados ​​como transportadores padrão.Os sistemas de iluminação de todas as plantas artificiais usam principalmente sistemas de iluminação de painel linear ou plano, e o número de variedades plantadas continua a se expandir.Várias fontes de luz LED de fórmula de luz experimental começaram a ser amplamente utilizadas.Os produtos no mercado são principalmente vegetais de folhas verdes.

④Plantação de plantas domésticas.O LED pode ser usado em candeeiros de mesa para plantas domésticas, estantes de plantação de plantas domésticas, máquinas domésticas de cultivo de vegetais, etc.

⑤Cultivo de plantas medicinais.O cultivo de plantas medicinais envolve plantas como Anoectochilus e Lithospermum.Os produtos desses mercados têm maior valor econômico e são atualmente uma indústria com mais aplicações de iluminação de plantas.Além disso, a legalização do cultivo de cannabis na América do Norte e em partes da Europa promoveu a aplicação de iluminação LED para cultivo no campo do cultivo de cannabis.

⑥Luzes de flores.Como uma ferramenta indispensável para ajustar o tempo de floração das flores na indústria de jardinagem, a primeira aplicação das luzes de floração foram as lâmpadas incandescentes, seguidas pelas lâmpadas fluorescentes economizadoras de energia.Com o desenvolvimento da industrialização do LED, mais luminárias de flores do tipo LED substituíram gradualmente as lâmpadas tradicionais.

⑦Cultura de tecidos vegetais.As fontes de luz tradicionais da cultura de tecidos são principalmente lâmpadas fluorescentes brancas, que possuem baixa eficiência luminosa e grande geração de calor.Os LEDs são mais adequados para a cultura de tecidos vegetais eficiente, controlável e compacta devido às suas excelentes características, como baixo consumo de energia, baixa geração de calor e longa vida útil.Atualmente, os tubos de LED brancos estão substituindo gradualmente as lâmpadas fluorescentes brancas.

4. Distribuição regional de empresas de iluminação em crescimento

De acordo com as estatísticas, existem atualmente mais de 300 empresas de iluminação em crescimento no meu país, e as empresas de iluminação em crescimento na área do Delta do Rio das Pérolas representam mais de 50% e já estão em uma posição importante.As empresas de iluminação crescentes no delta do rio Yangtze respondem por cerca de 30%, e ainda é uma importante área de produção para produtos de iluminação crescentes.As empresas tradicionais de lâmpadas de cultivo são distribuídas principalmente no Delta do Rio Yangtze, no Delta do Rio das Pérolas e no Bohai Rim, dos quais o Delta do Rio Yangtze representa 53%, e o Delta do Rio das Pérolas e o Bohai Rim representam 24% e 22%, respectivamente .As principais áreas de distribuição dos fabricantes de iluminação LED são o Delta do Rio das Pérolas (62%), o Delta do Rio Yangtze (20%) e o Bohai Rim (12%).

B. Tendência de desenvolvimento da indústria de iluminação LED crescer

1. Especialização

A iluminação de cultivo LED tem as características de espectro ajustável e intensidade de luz, baixa geração geral de calor e bom desempenho à prova d'água, por isso é adequada para iluminação de cultivo em várias cenas.Ao mesmo tempo, as mudanças no ambiente natural e a busca das pessoas pela qualidade dos alimentos promoveram o desenvolvimento vigoroso da agricultura de instalações e fábricas de cultivo, e levaram a indústria de iluminação LED a crescer em um período de rápido desenvolvimento.No futuro, a iluminação LED para cultivo desempenhará um papel importante na melhoria da eficiência da produção agrícola, na melhoria da segurança alimentar e na melhoria da qualidade das frutas e vegetais.A fonte de luz LED para iluminação de cultivo se desenvolverá ainda mais com a especialização gradual da indústria e se moverá em uma direção mais direcionada.

2. Alta eficiência

A melhoria da eficiência luminosa e da eficiência energética é a chave para reduzir significativamente os custos operacionais da iluminação da fábrica.O uso de LEDs para substituir as lâmpadas tradicionais e a otimização dinâmica e ajuste da luz ambiente de acordo com os requisitos da fórmula de luz das plantas desde a fase de muda até a fase de colheita são as tendências inevitáveis ​​da agricultura refinada no futuro.Para melhorar o rendimento, pode ser cultivado em etapas e regiões combinadas com fórmula leve de acordo com as características de desenvolvimento das plantas para melhorar a eficiência da produção e o rendimento em cada etapa.Em termos de melhoria da qualidade, a regulação nutricional e a regulação da luz podem ser usadas para aumentar o conteúdo de nutrientes e outros ingredientes funcionais para a saúde.

Segundo estimativas, a demanda nacional atual por mudas de hortaliças é de 680 bilhões, enquanto a capacidade de produção das mudas da fábrica é inferior a 10%.A indústria de mudas tem requisitos ambientais mais elevados.A estação de produção é principalmente inverno e primavera.A luz natural é fraca e a luz suplementar artificial é necessária.A iluminação para cultivo de plantas tem uma entrada e saída relativamente altas e um alto grau de aceitação de entrada.O LED tem vantagens únicas, porque frutas e vegetais (tomate, pepino, melão, etc.) precisam ser enxertados, e o espectro específico de suplementação de luz sob condições de alta umidade pode promover a cicatrização de mudas enxertadas.A luz suplementar do plantio de hortaliças com efeito de estufa pode compensar a falta de luz natural, melhorar a eficiência fotossintética das plantas, promover a floração e a frutificação, aumentar o rendimento e melhorar a qualidade do produto.A iluminação LED para cultivo tem amplas perspectivas de aplicação em mudas de hortaliças e produção de estufas.

3. Inteligente

A iluminação para cultivo de plantas tem uma forte demanda por controle em tempo real da qualidade e quantidade de luz.Com a melhoria da tecnologia de controle inteligente e a aplicação da Internet das Coisas, uma variedade de espectros monocromáticos e sistemas de controle inteligentes podem realizar controle de tempo, controle de luz e de acordo com o status de crescimento das plantas, ajuste oportuno da qualidade da luz e saída de luz é obrigado a se tornar a principal tendência no desenvolvimento futuro da tecnologia de iluminação de cultivo de plantas.