Sumber Asli: Houcheng Liu. Status perkembangan dan tren industri pencahayaan pabrik LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Sumber Artikel: Materi Sekali Dalam

Cahaya adalah faktor lingkungan dasar pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Cahaya tidak hanya menyuplai energi bagi pertumbuhan tanaman melalui fotosintesis, tetapi juga merupakan pengatur penting pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Suplemen cahaya buatan atau iradiasi cahaya buatan penuh dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman, meningkatkan hasil, memperbaiki bentuk produk, warna, meningkatkan komponen fungsional, dan mengurangi terjadinya penyakit dan hama. Hari ini, saya akan berbagi dengan Anda status perkembangan dan tren industri penerangan tanaman.
Teknologi sumber cahaya buatan semakin banyak digunakan dalam bidang penerangan tanaman. LED memiliki banyak keunggulan seperti efisiensi cahaya yang tinggi, pembangkitan panas yang rendah, ukuran yang kecil, umur yang panjang dan masih banyak lagi keunggulan lainnya. Ini memiliki keuntungan yang jelas di bidang pencahayaan tumbuh. Industri pencahayaan yang berkembang secara bertahap akan mengadopsi perlengkapan pencahayaan LED untuk budidaya tanaman.

A.Status perkembangan industri pencahayaan LED tumbuh 

1. Paket LED untuk pencahayaan tumbuh

Di bidang kemasan LED pencahayaan tumbuh, terdapat banyak jenis perangkat pengemasan, dan tidak ada sistem standar pengukuran dan evaluasi yang terpadu. Oleh karena itu, dibandingkan dengan produk dalam negeri, pabrikan asing terutama berfokus pada arah daya tinggi, tongkol, dan modul, dengan mempertimbangkan rangkaian cahaya putih dari pencahayaan tumbuh, mengingat karakteristik pertumbuhan tanaman dan lingkungan pencahayaan yang manusiawi, memiliki keunggulan teknis yang lebih besar dalam keandalan, cahaya efisiensi, karakteristik radiasi fotosintesis tanaman yang berbeda dalam siklus pertumbuhan yang berbeda, termasuk berbagai jenis produk pembangkit listrik berdaya tinggi, menengah dan rendah dengan ukuran berbeda, untuk memenuhi kebutuhan berbagai tanaman di lingkungan pertumbuhan yang berbeda, diharapkan dapat dicapai tujuan memaksimalkan pertumbuhan tanaman dan penghematan energi.

Sejumlah besar paten inti untuk wafer epitaxial chip masih berada di tangan perusahaan-perusahaan terkemuka seperti Nichia Jepang dan American Career. Produsen chip dalam negeri masih kekurangan produk yang dipatenkan dan memiliki daya saing pasar. Pada saat yang sama, banyak perusahaan juga mengembangkan teknologi baru di bidang pengembangan chip kemasan pencahayaan. Misalnya, teknologi chip film tipis Osram memungkinkan chip dikemas secara berdekatan untuk menciptakan permukaan pencahayaan dengan area yang luas. Berdasarkan teknologi ini, sistem pencahayaan LED efisiensi tinggi dengan panjang gelombang 660nm dapat mengurangi 40% konsumsi energi di area budidaya.

2. Meningkatkan spektrum dan perangkat pencahayaan
Spektrum pencahayaan tanaman lebih kompleks dan beragam. Tanaman yang berbeda memiliki perbedaan besar dalam spektrum yang dibutuhkan dalam siklus pertumbuhan yang berbeda dan bahkan dalam lingkungan pertumbuhan yang berbeda. Untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda-beda ini, saat ini terdapat skema berikut di industri: ①Beberapa skema kombinasi cahaya monokromatik. Tiga spektrum yang paling efektif untuk fotosintesis tanaman terutama adalah spektrum dengan puncak pada 450nm dan 660nm, pita 730nm untuk menginduksi pembungaan tanaman, ditambah lampu hijau pada 525nm dan pita ultraviolet di bawah 380nm. Gabungkan jenis spektrum ini sesuai dengan kebutuhan tanaman yang berbeda untuk membentuk spektrum yang paling sesuai. ②Skema spektrum penuh untuk mencapai cakupan penuh spektrum permintaan pembangkit. Jenis spektrum yang sesuai dengan chip SUNLIKE yang diwakili oleh Seoul Semiconductor dan Samsung mungkin bukan yang paling efisien, tetapi cocok untuk semua pabrik, dan biayanya jauh lebih rendah dibandingkan solusi kombinasi cahaya monokromatik. ③Gunakan cahaya putih spektrum penuh sebagai andalan, ditambah lampu merah 660nm sebagai skema kombinasi untuk meningkatkan efektivitas spektrum. Skema ini lebih ekonomis dan praktis.

Chip LED cahaya monokromatik pencahayaan pertumbuhan tanaman (panjang gelombang utama adalah 450nm, 660nm, 730nm) perangkat pengemasan dilindungi oleh banyak perusahaan dalam dan luar negeri, sedangkan produk dalam negeri lebih beragam dan memiliki spesifikasi lebih banyak, dan produk pabrikan asing lebih terstandarisasi. Pada saat yang sama, dalam hal fluks foton fotosintesis, efisiensi cahaya, dll, masih terdapat kesenjangan besar antara produsen kemasan dalam dan luar negeri. Untuk perangkat pengemasan cahaya monokromatik penerangan pabrik, selain produk dengan pita panjang gelombang utama 450nm, 660nm, dan 730nm, banyak produsen juga mengembangkan produk baru dalam pita panjang gelombang lain untuk mewujudkan cakupan lengkap radiasi aktif fotosintesis (PAR) panjang gelombang (450-730nm).

Lampu pertumbuhan tanaman LED monokromatik tidak cocok untuk pertumbuhan semua tanaman. Oleh karena itu, keunggulan LED spektrum penuh ditonjolkan. Spektrum penuh pertama-tama harus mencapai cakupan penuh dari spektrum penuh cahaya tampak (400-700nm), dan meningkatkan kinerja kedua pita ini: cahaya biru-hijau (470-510nm), lampu merah tua (660-700nm). Gunakan chip LED biru atau LED ultraviolet biasa dengan fosfor untuk mencapai spektrum "penuh", dan efisiensi fotosintesisnya memiliki tinggi dan rendahnya masing-masing. Sebagian besar produsen perangkat pengemasan LED putih penerangan tanaman menggunakan Blue chip + fosfor untuk mencapai spektrum penuh. Selain mode pengemasan cahaya monokromatik dan cahaya biru atau chip ultraviolet ditambah fosfor untuk mewujudkan cahaya putih, perangkat pengemasan penerangan tanaman juga memiliki mode pengemasan komposit yang menggunakan dua atau lebih chip panjang gelombang, seperti merah sepuluh biru/ultraviolet, RGB, RGBW. Mode pengemasan ini memiliki keuntungan besar dalam peredupan.

Dalam hal produk LED dengan panjang gelombang sempit, sebagian besar pemasok pengemasan dapat menyediakan berbagai produk panjang gelombang kepada pelanggan dalam pita 365-740nm. Mengenai spektrum pencahayaan pabrik yang dikonversi oleh fosfor, sebagian besar produsen kemasan memiliki beragam spektrum yang dapat dipilih oleh pelanggan. Dibandingkan dengan tahun 2016, tingkat pertumbuhan penjualan pada tahun 2017 mengalami peningkatan yang cukup besar. Diantaranya, tingkat pertumbuhan sumber cahaya LED 660nm terkonsentrasi pada 20%-50%, dan tingkat pertumbuhan penjualan sumber cahaya LED tanaman yang dikonversi fosfor mencapai 50%-200%, yaitu penjualan tanaman yang dikonversi fosfor Sumber cahaya LED berkembang lebih cepat.

Semua perusahaan pengemasan dapat menyediakan produk kemasan umum 0,2-0,9 W dan 1-3 W. Sumber cahaya ini memungkinkan produsen pencahayaan memiliki fleksibilitas yang baik dalam desain pencahayaan. Selain itu, beberapa produsen juga menyediakan produk kemasan terintegrasi berkekuatan lebih tinggi. Saat ini, lebih dari 80% pengiriman sebagian besar produsen adalah 0,2-0,9 W atau 1-3 W. Diantaranya, pengiriman perusahaan pengemasan internasional terkemuka terkonsentrasi pada 1-3 W, sedangkan pengiriman kecil dan menengah- perusahaan pengemasan berukuran terkonsentrasi pada 0,2-0,9 W.

3. Bidang penerapan pencahayaan pertumbuhan tanaman

Dari bidang penerapannya, perlengkapan pencahayaan pertumbuhan tanaman terutama digunakan dalam penerangan rumah kaca, pabrik tanaman penerangan buatan, kultur jaringan tanaman, penerangan lapangan pertanian luar ruangan, penanaman sayuran dan bunga rumah tangga, dan penelitian laboratorium.

①Di rumah kaca tenaga surya dan rumah kaca multi-bentang, proporsi cahaya buatan untuk penerangan tambahan masih rendah, dan lampu halida logam dan lampu natrium tekanan tinggi adalah yang utama. Tingkat penetrasi sistem pencahayaan pertumbuhan LED relatif rendah, namun tingkat pertumbuhan mulai meningkat seiring dengan turunnya biaya. Alasan utamanya adalah pengguna memiliki pengalaman jangka panjang dalam menggunakan lampu halida logam dan lampu natrium tekanan tinggi, dan penggunaan lampu halida logam dan lampu natrium tekanan tinggi dapat menyediakan sekitar 6% hingga 8% energi panas untuk lampu tersebut. rumah kaca sambil menghindari luka bakar pada tanaman. Sistem pencahayaan pertumbuhan LED tidak memberikan instruksi dan dukungan data yang spesifik dan efektif, sehingga menunda penerapannya di siang hari dan rumah kaca multi-bentang. Saat ini, aplikasi demonstrasi skala kecil masih menjadi andalan. Karena LED adalah sumber cahaya dingin, maka lokasinya relatif dekat dengan kanopi tanaman, sehingga dampak suhunya lebih kecil. Di siang hari dan rumah kaca multi-bentang, lampu pertumbuhan LED lebih umum digunakan dalam budidaya antar tanaman.

②Aplikasi lapangan pertanian luar ruangan. Penetrasi dan penerapan pencahayaan tanaman di fasilitas pertanian relatif lambat, sementara penerapan sistem pencahayaan tanaman LED (kontrol fotoperiode) untuk tanaman luar ruangan yang berumur panjang dengan nilai ekonomi tinggi (seperti buah naga) telah mencapai perkembangan pesat.

③Pabrik tanaman. Saat ini, sistem penerangan pabrik yang tercepat dan paling banyak digunakan adalah pabrik pabrik lampu buatan, yang dibagi menjadi pabrik pabrik bergerak multi-lapis dan terdistribusi terpusat berdasarkan kategori. Perkembangan pabrik tanaman lampu buatan di China sangat pesat. Badan investasi utama dari pabrik pembangkit listrik lampu buatan multi-lapis terpusat bukanlah perusahaan pertanian tradisional, tetapi lebih banyak perusahaan yang bergerak di bidang semikonduktor dan produk elektronik konsumen, seperti Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, dan juga COFCO dan Xi Cui serta perusahaan pertanian modern baru lainnya. Di pabrik pabrik terdistribusi dan bergerak, kontainer pengiriman (kontainer baru atau rekonstruksi kontainer bekas) masih digunakan sebagai pengangkut standar. Sistem pencahayaan tanaman dari semua tanaman buatan sebagian besar menggunakan sistem pencahayaan linier atau panel datar, dan jumlah varietas yang ditanam terus bertambah. Berbagai sumber cahaya LED formula cahaya eksperimental sudah mulai digunakan secara luas dan luas. Produk yang dipasarkan sebagian besar adalah sayuran berdaun hijau.

④Penanaman tanaman rumah tangga. LED dapat digunakan pada lampu meja tanaman rumah tangga, rak penanaman tanaman rumah tangga, mesin penanam sayuran rumah tangga, dll.

⑤Budidaya tanaman obat. Budidaya tanaman obat melibatkan tanaman seperti Anoectochilus dan Lithospermum. Produk di pasar ini memiliki nilai ekonomi yang lebih tinggi dan saat ini merupakan industri dengan lebih banyak aplikasi penerangan pabrik. Selain itu, legalisasi budidaya ganja di Amerika Utara dan sebagian Eropa telah mendorong penerapan lampu pertumbuhan LED di bidang budidaya ganja.

⑥Lampu berbunga. Sebagai alat yang sangat diperlukan untuk mengatur waktu pembungaan bunga di industri berkebun bunga, penerapan lampu Berbunga yang paling awal adalah lampu pijar, diikuti oleh lampu neon hemat energi. Dengan berkembangnya industrialisasi LED, semakin banyak perlengkapan pencahayaan berbunga jenis LED yang secara bertahap menggantikan lampu tradisional.

⑦Kultur jaringan tanaman. Sumber cahaya kultur jaringan tradisional sebagian besar adalah lampu neon putih, yang memiliki efisiensi cahaya rendah dan pembangkitan panas yang besar. LED lebih cocok untuk kultur jaringan tanaman yang efisien, terkendali, dan kompak karena fitur-fiturnya yang luar biasa seperti konsumsi daya yang rendah, pembangkitan panas yang rendah, dan umur yang panjang. Saat ini, tabung LED putih secara bertahap menggantikan lampu neon putih.

4. Distribusi regional perusahaan penerangan yang sedang berkembang

Menurut statistik, saat ini terdapat lebih dari 300 perusahaan penerangan yang berkembang di negara saya, dan perusahaan penerangan yang berkembang di wilayah Pearl River Delta menyumbang lebih dari 50%, dan mereka sudah berada dalam posisi utama. Perusahaan lampu pertumbuhan di Delta Sungai Yangtze menyumbang sekitar 30%, dan kawasan ini masih merupakan area produksi penting untuk produk lampu pertumbuhan. Perusahaan lampu tanam tradisional sebagian besar tersebar di Delta Sungai Yangtze, Delta Sungai Mutiara, dan Lingkar Bohai, dimana Delta Sungai Yangtze menyumbang 53%, dan Delta Sungai Mutiara dan Lingkar Bohai masing-masing menyumbang 24% dan 22%. . Daerah distribusi utama produsen lampu pertumbuhan LED adalah Delta Sungai Mutiara (62%), Delta Sungai Yangtze (20%) dan Lingkar Bohai (12%).

B. Tren perkembangan industri pencahayaan LED tumbuh

1. Spesialisasi

Pencahayaan pertumbuhan LED memiliki karakteristik spektrum dan intensitas cahaya yang dapat disesuaikan, pembangkitan panas keseluruhan yang rendah, dan performa kedap air yang baik, sehingga cocok untuk pencahayaan pertumbuhan di berbagai pemandangan. Pada saat yang sama, perubahan lingkungan alam dan upaya masyarakat terhadap kualitas pangan telah mendorong pesatnya perkembangan fasilitas pertanian dan pertumbuhan pabrik, serta membawa industri lampu LED tumbuh ke dalam periode perkembangan pesat. Di masa depan, pencahayaan pertumbuhan LED akan memainkan peran penting dalam meningkatkan efisiensi produksi pertanian, meningkatkan keamanan pangan, dan meningkatkan kualitas buah-buahan dan sayuran. Sumber cahaya LED untuk pencahayaan tumbuh akan berkembang lebih lanjut seiring dengan spesialisasi industri secara bertahap dan bergerak ke arah yang lebih tepat sasaran.

2. Efisiensi tinggi

Peningkatan efisiensi cahaya dan efisiensi energi adalah kunci untuk mengurangi biaya pengoperasian penerangan pabrik. Penggunaan LED untuk menggantikan lampu tradisional dan optimalisasi dinamis serta penyesuaian lingkungan cahaya sesuai dengan kebutuhan formula cahaya tanaman mulai dari tahap pembibitan hingga tahap panen adalah tren pertanian olahan yang tak terelakkan di masa depan. Dalam hal peningkatan hasil, dapat dibudidayakan secara bertahap dan wilayah yang dipadukan dengan formula ringan sesuai dengan karakteristik perkembangan tanaman untuk meningkatkan efisiensi produksi dan hasil pada setiap tahap. Dalam hal peningkatan kualitas, regulasi nutrisi dan regulasi cahaya dapat digunakan untuk meningkatkan kandungan nutrisi dan bahan fungsional pelayanan kesehatan lainnya.

Diperkirakan kebutuhan bibit sayuran nasional saat ini sebesar 680 miliar, sedangkan kapasitas produksi bibit pabrik kurang dari 10%. Industri pembibitan memiliki persyaratan lingkungan yang lebih tinggi. Musim produksi sebagian besar adalah musim dingin dan musim semi. Cahaya alami lemah dan diperlukan cahaya tambahan buatan. Pencahayaan pertumbuhan tanaman memiliki input dan output yang relatif tinggi serta tingkat penerimaan input yang tinggi. LED memiliki keunggulan unik, karena buah-buahan dan sayuran (tomat, mentimun, melon, dll.) perlu dicangkok, dan penambahan spektrum cahaya spesifik dalam kondisi kelembapan tinggi dapat mempercepat penyembuhan bibit cangkok. Cahaya tambahan penanaman sayuran di rumah kaca dapat menutupi kekurangan cahaya alami, meningkatkan efisiensi fotosintesis tanaman, meningkatkan pembungaan dan pembuahan, meningkatkan hasil, dan meningkatkan kualitas produk. Pencahayaan pertumbuhan LED memiliki prospek penerapan yang luas dalam pembibitan sayuran dan produksi rumah kaca.

3. Cerdas

Pencahayaan pertumbuhan tanaman memiliki permintaan yang kuat untuk kontrol kualitas dan kuantitas cahaya secara real-time. Dengan peningkatan teknologi kendali cerdas dan penerapan Internet of Things, berbagai spektrum monokromatik dan sistem kendali cerdas dapat mewujudkan kendali waktu, kendali cahaya, dan sesuai dengan status pertumbuhan tanaman, penyesuaian kualitas cahaya dan keluaran cahaya yang tepat waktu pasti akan menjadi tren utama dalam pengembangan teknologi pencahayaan pertumbuhan tanaman di masa depan.