Sumber Asli: Houcheng Liu. Status perkembangan dan tren industri penerangan tanaman LED[J].Jurnal Teknik Penerangan,2018,29(04):8-9.
Sumber Artikel: Material Once Deep

Cahaya adalah faktor lingkungan dasar bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Cahaya tidak hanya menyediakan energi untuk pertumbuhan tanaman melalui fotosintesis, tetapi juga merupakan pengatur penting pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Penambahan cahaya buatan atau penyinaran cahaya buatan sepenuhnya dapat mendorong pertumbuhan tanaman, meningkatkan hasil panen, memperbaiki bentuk dan warna produk, meningkatkan komponen fungsional, dan mengurangi terjadinya penyakit dan hama. Hari ini, saya akan berbagi dengan Anda status perkembangan dan tren industri pencahayaan tanaman.
Teknologi sumber cahaya buatan semakin banyak digunakan di bidang pencahayaan tanaman. LED memiliki banyak keunggulan seperti efisiensi cahaya tinggi, produksi panas rendah, ukuran kecil, umur panjang, dan banyak keunggulan lainnya. Teknologi ini memiliki keunggulan yang jelas di bidang pencahayaan pertumbuhan tanaman. Industri pencahayaan pertumbuhan tanaman secara bertahap akan mengadopsi perlengkapan pencahayaan LED untuk budidaya tanaman.

A. Status perkembangan industri lampu LED untuk pertumbuhan tanaman 

1. Paket LED untuk penerangan pertumbuhan tanaman

Di bidang pengemasan LED lampu pertumbuhan, terdapat banyak jenis perangkat pengemasan, dan belum ada sistem standar pengukuran dan evaluasi yang terpadu. Oleh karena itu, dibandingkan dengan produk dalam negeri, produsen asing terutama berfokus pada arah daya tinggi, COB, dan modul, dengan mempertimbangkan seri lampu pertumbuhan cahaya putih, dengan memperhatikan karakteristik pertumbuhan tanaman dan lingkungan pencahayaan yang manusiawi, memiliki keunggulan teknis yang lebih besar dalam hal keandalan, efisiensi cahaya, karakteristik radiasi fotosintesis dari berbagai tanaman dalam siklus pertumbuhan yang berbeda, termasuk berbagai jenis produk daya tinggi, daya menengah, dan daya rendah dengan berbagai ukuran, untuk memenuhi kebutuhan berbagai tanaman di lingkungan pertumbuhan yang berbeda, dengan harapan mencapai tujuan memaksimalkan pertumbuhan tanaman dan penghematan energi.

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

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

Perangkat kemasan chip LED cahaya monokromatik untuk pertumbuhan tanaman (panjang gelombang utama 450nm, 660nm, 730nm) banyak diproduksi oleh perusahaan dalam dan luar negeri. Meskipun produk dalam negeri lebih beragam dan memiliki lebih banyak spesifikasi, produk dari produsen asing lebih terstandarisasi, pada saat yang sama, dalam hal fluks foton fotosintesis, efisiensi cahaya, dll., masih terdapat kesenjangan besar antara produsen kemasan dalam negeri dan luar negeri. Untuk perangkat kemasan cahaya monokromatik untuk pertumbuhan tanaman, selain produk dengan pita panjang gelombang utama 450nm, 660nm, dan 730nm, banyak produsen juga mengembangkan produk baru di pita panjang gelombang lain untuk mewujudkan cakupan lengkap panjang gelombang radiasi aktif fotosintesis (PAR) (450-730nm).

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

Dalam hal produk LED dengan panjang gelombang sempit, sebagian besar pemasok kemasan dapat menyediakan berbagai produk dengan panjang gelombang dalam rentang 365-740nm kepada pelanggan. Mengenai spektrum pencahayaan tanaman yang dikonversi oleh fosfor, sebagian besar produsen kemasan memiliki berbagai spektrum yang dapat dipilih pelanggan. Dibandingkan dengan tahun 2016, tingkat pertumbuhan penjualannya pada tahun 2017 telah mencapai peningkatan yang substansial. Di antaranya, tingkat pertumbuhan sumber cahaya LED 660nm terkonsentrasi pada 20%-50%, dan tingkat pertumbuhan penjualan sumber cahaya LED tanaman yang dikonversi fosfor mencapai 50%-200%, artinya, penjualan sumber cahaya LED tanaman yang dikonversi fosfor tumbuh lebih cepat.

Semua perusahaan pengemasan dapat menyediakan produk pengemasan umum dengan daya 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 pengemasan terintegrasi dengan daya lebih tinggi. Saat ini, lebih dari 80% pengiriman sebagian besar produsen adalah produk dengan daya 0,2-0,9 W atau 1-3 W. Di antaranya, pengiriman perusahaan pengemasan internasional terkemuka terkonsentrasi pada daya 1-3 W, sedangkan pengiriman perusahaan pengemasan kecil dan menengah terkonsentrasi pada daya 0,2-0,9 W.

3. Bidang aplikasi pencahayaan pertumbuhan tanaman

Dari segi aplikasi, perlengkapan pencahayaan pertumbuhan tanaman terutama digunakan dalam penerangan rumah kaca, pabrik tanaman dengan penerangan buatan sepenuhnya, kultur jaringan tanaman, penerangan lahan pertanian luar ruangan, penanaman sayuran dan bunga di rumah tangga, serta penelitian laboratorium.

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

②Penerapan di lahan pertanian luar ruangan. Penetrasi dan penerapan pencahayaan tanaman di pertanian fasilitas relatif lambat, sementara penerapan sistem pencahayaan tanaman LED (pengendalian fotoperiode) untuk tanaman hari panjang luar ruangan dengan nilai ekonomi tinggi (seperti buah naga) telah mencapai perkembangan pesat.

③Pabrik tanaman. Saat ini, sistem pencahayaan tanaman yang paling cepat dan paling banyak digunakan adalah pabrik tanaman dengan pencahayaan buatan sepenuhnya, yang dibagi menjadi pabrik tanaman bertingkat terpusat dan pabrik tanaman bergerak terdistribusi berdasarkan kategori. Perkembangan pabrik tanaman dengan pencahayaan buatan di Tiongkok sangat pesat. Badan investasi utama pabrik tanaman dengan pencahayaan buatan bertingkat 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, serta COFCO dan Xi Cui dan perusahaan pertanian modern baru lainnya. Di pabrik tanaman terdistribusi dan bergerak, kontainer pengiriman (kontainer baru atau rekonstruksi kontainer bekas) masih digunakan sebagai media standar. Sistem pencahayaan tanaman buatan sepenuhnya sebagian besar menggunakan sistem pencahayaan linier atau susunan panel datar, dan jumlah varietas yang ditanam terus bertambah. Berbagai formula pencahayaan eksperimental sumber cahaya LED telah mulai digunakan secara luas. Produk di pasaran terutama adalah sayuran berdaun hijau.

④Penanaman tanaman hias di rumah. LED dapat digunakan pada lampu meja tanaman hias di rumah, rak tanam tanaman hias di rumah, mesin penanam sayuran di rumah, 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 pencahayaan tanaman. Selain itu, legalisasi budidaya ganja di Amerika Utara dan sebagian Eropa telah mendorong penerapan lampu pertumbuhan LED di bidang budidaya ganja.

⑥Lampu pembungaan. Sebagai alat yang sangat diperlukan untuk mengatur waktu pembungaan bunga dalam industri pertamanan, aplikasi paling awal dari lampu pembungaan adalah lampu pijar, diikuti oleh lampu neon hemat energi. Dengan perkembangan industrialisasi LED, semakin banyak perlengkapan pencahayaan pembungaan tipe 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 menghasilkan panas yang besar. LED lebih cocok untuk kultur jaringan tanaman yang efisien, terkontrol, dan ringkas karena fitur-fitur unggulannya seperti konsumsi daya rendah, produksi panas rendah, dan umur pakai yang panjang. Saat ini, tabung LED putih secara bertahap menggantikan lampu neon putih.

4. Distribusi regional perusahaan lampu pertumbuhan tanaman

Menurut statistik, saat ini terdapat lebih dari 300 perusahaan lampu pertumbuhan tanaman di negara saya, dan perusahaan lampu pertumbuhan tanaman di wilayah Delta Sungai Mutiara menyumbang lebih dari 50%, dan mereka sudah berada di posisi utama. Perusahaan lampu pertumbuhan tanaman di Delta Sungai Yangtze menyumbang sekitar 30%, dan masih merupakan area produksi penting untuk produk lampu pertumbuhan tanaman. Perusahaan lampu pertumbuhan tanaman tradisional sebagian besar tersebar di Delta Sungai Yangtze, Delta Sungai Mutiara, dan sekitar Laut Bohai, di mana Delta Sungai Yangtze menyumbang 53%, dan Delta Sungai Mutiara serta sekitar Laut Bohai masing-masing menyumbang 24% dan 22%. Area distribusi utama produsen lampu pertumbuhan tanaman LED adalah Delta Sungai Mutiara (62%), Delta Sungai Yangtze (20%), dan sekitar Laut Bohai (12%).

B. Tren perkembangan industri lampu pertumbuhan LED

1. Spesialisasi

Lampu pertumbuhan LED memiliki karakteristik spektrum dan intensitas cahaya yang dapat disesuaikan, pembangkitan panas keseluruhan yang rendah, dan kinerja tahan air yang baik, sehingga cocok untuk penerangan pertumbuhan di berbagai lingkungan. Pada saat yang sama, perubahan lingkungan alam dan pengejaran kualitas pangan oleh masyarakat telah mendorong perkembangan pesat pertanian fasilitas dan pabrik budidaya, dan membawa industri lampu pertumbuhan LED ke periode perkembangan yang pesat. Di masa depan, lampu pertumbuhan LED akan memainkan peran penting dalam meningkatkan efisiensi produksi pertanian, meningkatkan keamanan pangan, dan meningkatkan kualitas buah dan sayuran. Sumber cahaya LED untuk penerangan pertumbuhan akan terus berkembang seiring dengan spesialisasi industri yang bertahap dan bergerak ke arah yang lebih terarah.

2. Efisiensi tinggi

Peningkatan efisiensi cahaya dan efisiensi energi adalah kunci untuk mengurangi biaya operasional penerangan tanaman secara signifikan. Penggunaan LED untuk menggantikan lampu tradisional dan optimasi serta penyesuaian lingkungan cahaya secara dinamis sesuai dengan kebutuhan formula cahaya tanaman dari tahap pembibitan hingga tahap panen merupakan tren yang tak terhindarkan dalam pertanian modern di masa depan. Dari segi peningkatan hasil panen, budidaya dapat dilakukan secara bertahap dan di berbagai wilayah dengan kombinasi formula cahaya sesuai dengan karakteristik perkembangan tanaman untuk meningkatkan efisiensi produksi dan hasil panen di setiap tahap. Dari segi peningkatan kualitas, pengaturan nutrisi dan pengaturan cahaya dapat digunakan untuk meningkatkan kandungan nutrisi dan bahan fungsional kesehatan lainnya.

Menurut perkiraan, permintaan nasional saat ini untuk bibit sayuran adalah 680 miliar, sementara kapasitas produksi bibit pabrik kurang dari 10%. Industri bibit memiliki persyaratan lingkungan yang lebih tinggi. Musim produksi sebagian besar adalah musim dingin dan musim semi. Cahaya alami lemah dan cahaya tambahan buatan diperlukan. Pencahayaan pertumbuhan tanaman memiliki input dan output yang relatif tinggi serta tingkat penerimaan input yang tinggi. LED memiliki keunggulan unik, karena buah dan sayuran (tomat, mentimun, melon, dll.) perlu dicangkok, dan spektrum cahaya tambahan spesifik dalam kondisi kelembaban tinggi dapat mendorong penyembuhan bibit yang dicangkok. Cahaya tambahan untuk penanaman sayuran di rumah kaca dapat menutupi kekurangan cahaya alami, meningkatkan efisiensi fotosintesis tanaman, mendorong pembungaan dan pembuahan, meningkatkan hasil panen, dan meningkatkan kualitas produk. Pencahayaan pertumbuhan LED memiliki prospek aplikasi yang luas dalam bibit 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 kontrol cerdas dan penerapan Internet of Things, berbagai spektrum monokromatik dan sistem kontrol cerdas dapat mewujudkan kontrol waktu, kontrol cahaya, dan sesuai dengan status pertumbuhan tanaman, penyesuaian kualitas dan keluaran cahaya secara tepat waktu pasti akan menjadi tren utama dalam pengembangan teknologi pencahayaan pertumbuhan tanaman di masa depan.