Fuente original: Houcheng Liu.Estado de desarrollo y tendencia de la industria de iluminación de plantas LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Fuente del artículo: Material Once Deep

La luz es el factor ambiental básico del crecimiento y desarrollo de las plantas.La luz no solo suministra energía para el crecimiento de las plantas a través de la fotosíntesis, sino que también es un importante regulador del crecimiento y desarrollo de las plantas.El suplemento de luz artificial o la irradiación de luz artificial completa pueden promover el crecimiento de las plantas, aumentar el rendimiento, mejorar la forma y el color del producto, mejorar los componentes funcionales y reducir la aparición de enfermedades y plagas.Hoy, compartiré con ustedes el estado de desarrollo y la tendencia de la industria de iluminación de plantas.
La tecnología de fuente de luz artificial se utiliza cada vez más en el campo de la iluminación de plantas.El LED tiene muchas ventajas, como alta eficiencia de luz, baja generación de calor, tamaño pequeño, larga vida útil y muchas otras ventajas.Tiene ventajas obvias en el campo de la iluminación de cultivo.La industria de iluminación Grow adoptará gradualmente accesorios de iluminación LED para el cultivo de plantas.

A. El estado de desarrollo de la industria de iluminación LED para cultivo. 

Paquete 1.LED para iluminación de cultivo.

En el campo de los empaques LED para iluminación de crecimiento, existen muchos tipos de dispositivos de empaque y no existe un sistema estándar unificado de medición y evaluación.Por lo tanto, en comparación con los productos nacionales, los fabricantes extranjeros se centran principalmente en las direcciones de alta potencia, mazorcas y módulos, teniendo en cuenta la serie de luz blanca de iluminación de crecimiento, teniendo en cuenta las características de crecimiento de las plantas y el entorno de iluminación humanizado, tienen mayores ventajas técnicas en confiabilidad, luz Eficiencia, características de radiación fotosintética de diferentes plantas en diferentes ciclos de crecimiento, incluidos varios tipos de plantas de alta potencia, potencia media y baja potencia de productos de diferentes tamaños, para satisfacer las necesidades de una variedad de plantas en diferentes entornos de crecimiento, esperando lograr el objetivo de maximizar el crecimiento de las plantas y el ahorro de energía.

Una gran cantidad de patentes principales para obleas epitaxiales de chip todavía están en manos de las primeras empresas líderes, como Nichia de Japón y American Career.Los fabricantes nacionales de chips todavía carecen de productos patentados con competitividad en el mercado.Al mismo tiempo, muchas empresas también están desarrollando nuevas tecnologías en el campo de los chips de embalaje de iluminación de crecimiento.Por ejemplo, la tecnología de chips de película delgada de Osram permite empaquetar chips muy juntos para crear una superficie de iluminación de área grande.Basado en esta tecnología, un sistema de iluminación LED de alta eficiencia con una longitud de onda de 660nm puede reducir el 40% del consumo de energía en el área de cultivo.

2. Aumentar el espectro de iluminación y los dispositivos
El espectro de iluminación de las plantas es más complejo y diverso.Diferentes plantas tienen grandes diferencias en los espectros requeridos en diferentes ciclos de crecimiento e incluso en diferentes entornos de crecimiento.Para satisfacer estas necesidades diferenciadas, actualmente existen en la industria los siguientes esquemas: ①Múltiples esquemas de combinación de luces monocromáticas.Los tres espectros más efectivos para la fotosíntesis de las plantas son principalmente el espectro con picos a 450nm y 660nm, la banda de 730nm para inducir la floración de las plantas, más la luz verde de 525nm y la banda ultravioleta por debajo de 380nm.Combine este tipo de espectros según las diferentes necesidades de las plantas para formar el espectro más adecuado.②Esquema de espectro completo para lograr una cobertura completa del espectro de demanda de la planta.Este tipo de espectro correspondiente al chip SUNLIKE representado por Seoul Semiconductor y Samsung puede no ser el más eficiente, pero es adecuado para todas las plantas y el costo es mucho menor que el de las soluciones de combinación de luz monocromática.③Utilice luz blanca de espectro completo como base, más luz roja de 660 nm como esquema combinado para mejorar la eficacia del espectro.Este esquema es más económico y práctico.

Los chips LED de luz monocromática para iluminación de cultivo de plantas (las longitudes de onda principales son 450nm, 660nm, 730nm) los dispositivos de embalaje están cubiertos por muchas empresas nacionales y extranjeras, mientras que los productos nacionales son más diversos y tienen más especificaciones, y los productos de los fabricantes extranjeros están más estandarizados.Al mismo tiempo, en términos de flujo de fotones fotosintéticos, eficiencia de la luz, etc., todavía existe una gran brecha entre los fabricantes de envases nacionales y extranjeros.Para la iluminación de plantas, dispositivos de empaque de luz monocromática, además de productos con las principales bandas de longitud de onda de 450nm, 660nm y 730nm, muchos fabricantes también están desarrollando nuevos productos en otras bandas de longitud de onda para lograr la cobertura completa de la radiación fotosintéticamente activa (PAR). longitud de onda (450-730nm).

Las luces de crecimiento de plantas LED monocromáticas no son adecuadas para el crecimiento de todas las plantas.Por lo tanto, se destacan las ventajas de los LED de espectro completo.El espectro completo primero debe lograr una cobertura completa del espectro completo de luz visible (400-700nm) y aumentar el rendimiento de estas dos bandas: luz azul-verde (470-510nm), luz roja profunda (660-700nm).Use un LED azul ordinario o un chip LED ultravioleta con fósforo para lograr un espectro "completo", y su eficiencia fotosintética tiene sus propios altos y bajos.La mayoría de los fabricantes de dispositivos de embalaje de LED blanco para iluminación de plantas utilizan chips azules + fósforos para lograr un espectro completo.Además del modo de empaque de luz monocromática y luz azul o chip ultravioleta más fósforo para generar luz blanca, los dispositivos de empaque de iluminación de plantas también tienen un modo de empaque compuesto que utiliza dos o más chips de longitud de onda, como rojo diez azul/ultravioleta, RGB, RGBW.Este modo de empaquetado tiene grandes ventajas en la regulación.

En términos de productos LED de longitud de onda estrecha, la mayoría de los proveedores de empaques pueden ofrecer a los clientes varios productos de longitud de onda en la banda de 365-740 nm.Con respecto al espectro de iluminación de la planta convertido por fósforos, la mayoría de los fabricantes de empaques tienen una variedad de espectros para que los clientes elijan.En comparación con 2016, su tasa de crecimiento de ventas en 2017 ha logrado un aumento sustancial.Entre ellos, la tasa de crecimiento de la fuente de luz LED de 660nm se concentra en 20%-50%, y la tasa de crecimiento de las ventas de fuente de luz LED de planta convertida con fósforo alcanza el 50%-200%, es decir, las ventas de planta convertida con fósforo Las fuentes de luz LED están creciendo más rápido.

Todas las empresas de envasado pueden proporcionar productos de envasado general de 0,2-0,9 W y 1-3 W.Estas fuentes de luz permiten a los fabricantes de iluminación tener una buena flexibilidad en el diseño de iluminación.Además, algunos fabricantes también ofrecen productos de envasado integrados de mayor potencia.En la actualidad, más del 80% de los envíos de la mayoría de los fabricantes son de 0,2-0,9 W o 1-3 W. Entre ellos, los envíos de las principales empresas internacionales de envasado se concentran en 1-3 W, mientras que los envíos de pequeñas y medianas empresas de envasado de tamaño se concentran en 0,2-0,9 W.

3. Campos de aplicación de la iluminación para el cultivo de plantas.

Desde el campo de aplicación, los accesorios de iluminación para el cultivo de plantas se utilizan principalmente en la iluminación de invernaderos, fábricas de plantas de iluminación artificial, cultivo de tejidos vegetales, iluminación de campos de cultivo al aire libre, plantación de flores y vegetales domésticos e investigación de laboratorio.

①En los invernaderos solares y los invernaderos de varios tramos, la proporción de luz artificial para la iluminación adicional sigue siendo baja, y las lámparas de halogenuros metálicos y las lámparas de sodio de alta presión son las principales.La tasa de penetración de los sistemas de iluminación de cultivo LED es relativamente baja, pero la tasa de crecimiento comienza a acelerarse a medida que disminuye el costo.La razón principal es que los usuarios tienen una larga experiencia en el uso de lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de sodio de alta presión, y el uso de lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de sodio de alta presión puede proporcionar alrededor del 6% al 8% de la energía térmica para el invernadero evitando quemaduras a las plantas.El sistema de iluminación de cultivo LED no proporcionó instrucciones específicas y efectivas ni soporte de datos, lo que retrasó su aplicación en invernaderos de luz diurna y de varios tramos.En la actualidad, las aplicaciones de demostración a pequeña escala siguen siendo el pilar.Como el LED es una fuente de luz fría, puede estar relativamente cerca del dosel de las plantas, lo que resulta en un menor impacto de temperatura.En los invernaderos de luz diurna y de varios tramos, la iluminación de cultivo LED se usa más comúnmente en el cultivo entre plantas.

②Aplicación de campo de cultivo al aire libre.La penetración y aplicación de la iluminación de plantas en la agricultura de instalaciones ha sido relativamente lenta, mientras que la aplicación de sistemas de iluminación de plantas LED (control de fotoperíodo) para cultivos de día largo al aire libre con alto valor económico (como la fruta del dragón) ha logrado un rápido desarrollo.

③Fábricas de plantas.Actualmente, el sistema de iluminación de plantas más rápido y más utilizado es la fábrica de plantas de luz artificial, que se divide en fábricas de plantas móviles centralizadas de múltiples capas y distribuidas por categoría.El desarrollo de fábricas de plantas de luz artificial en China es muy rápido.El principal organismo de inversión de la fábrica centralizada de plantas de luz artificial multicapa no son empresas agrícolas tradicionales, sino más empresas dedicadas a productos electrónicos de consumo y semiconductores, como Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, y también COFCO y Xi Cui y otras nuevas empresas agrícolas modernas.En las fábricas de plantas móviles y distribuidas, los contenedores de envío (contenedores nuevos o reconstrucción de contenedores de segunda mano) todavía se utilizan como transporte estándar.Los sistemas de iluminación de plantas de todas las plantas artificiales utilizan principalmente sistemas de iluminación de matriz lineal o de panel plano, y la cantidad de variedades plantadas continúa expandiéndose.Varias fuentes de luz LED de fórmula de luz experimental han comenzado a ser ampliamente y ampliamente utilizadas.Los productos en el mercado son principalmente hortalizas de hoja verde.

④Plantación de plantas domésticas.El LED se puede usar en lámparas de mesa para plantas domésticas, estantes para plantar plantas domésticas, máquinas de cultivo de vegetales domésticos, etc.

⑤Cultivo de plantas medicinales.El cultivo de plantas medicinales involucra plantas como Anoectochilus y Lithospermum.Los productos en estos mercados tienen un mayor valor económico y actualmente son una industria con más aplicaciones de iluminación de plantas.Además, la legalización del cultivo de cannabis en América del Norte y partes de Europa ha promovido la aplicación de iluminación de cultivo LED en el campo del cultivo de cannabis.

⑥Luces de floración.Como herramienta indispensable para ajustar el tiempo de floración de las flores en la industria de la jardinería floral, las primeras aplicaciones de las luces de floración fueron las lámparas incandescentes, seguidas de las lámparas fluorescentes de bajo consumo.Con el desarrollo de la industrialización de LED, más accesorios de iluminación florecientes de tipo LED han reemplazado gradualmente a las lámparas tradicionales.

⑦ Cultivo de tejidos vegetales.Las fuentes de luz de cultivo de tejidos tradicionales son principalmente lámparas fluorescentes blancas, que tienen una baja eficiencia luminosa y una gran generación de calor.Los LED son más adecuados para el cultivo de tejidos vegetales eficiente, controlable y compacto debido a sus características sobresalientes, como el bajo consumo de energía, la baja generación de calor y la larga vida útil.En la actualidad, los tubos LED blancos están reemplazando gradualmente a las lámparas fluorescentes blancas.

4. Distribución regional de las empresas de iluminación para cultivos

Según las estadísticas, actualmente hay más de 300 empresas de iluminación para cultivos en mi país, y las empresas de iluminación para cultivos en el área del delta del río Pearl representan más del 50%, y ya se encuentran en una posición importante.Las empresas de iluminación para cultivo en el delta del río Yangtze representan alrededor del 30%, y sigue siendo un área de producción importante para productos de iluminación para cultivo.Las empresas de lámparas de cultivo tradicionales se distribuyen principalmente en el delta del río Yangtze, el delta del río Pearl y el borde de Bohai, de los cuales el delta del río Yangtze representa el 53 %, y el delta del río Pearl y el borde de Bohai representan el 24 % y el 22 %, respectivamente. .Las principales áreas de distribución de los fabricantes de iluminación LED para cultivos son el delta del río Pearl (62 %), el delta del río Yangtze (20 %) y el borde de Bohai (12 %).

B. Tendencia de desarrollo de la industria de iluminación de crecimiento LED

1. Especialización

La iluminación de cultivo LED tiene las características de espectro e intensidad de luz ajustables, baja generación de calor general y buen rendimiento a prueba de agua, por lo que es adecuada para la iluminación de cultivo en varias escenas.Al mismo tiempo, los cambios en el entorno natural y la búsqueda de la calidad de los alimentos por parte de las personas han promovido el desarrollo vigoroso de la agricultura de instalaciones y las fábricas de cultivo, y han llevado a la industria de la iluminación LED a un período de rápido desarrollo.En el futuro, la iluminación LED para cultivos desempeñará un papel importante en la mejora de la eficiencia de la producción agrícola, la mejora de la seguridad alimentaria y la calidad de las frutas y verduras.La fuente de luz LED para iluminación de crecimiento se desarrollará aún más con la especialización gradual de la industria y se moverá en una dirección más específica.

2. Alta eficiencia

La mejora de la eficiencia de la luz y la eficiencia energética es la clave para reducir en gran medida los costos operativos de la iluminación de la planta.El uso de LED para reemplazar las lámparas tradicionales y la optimización dinámica y el ajuste del entorno de luz de acuerdo con los requisitos de la fórmula de luz de las plantas desde la etapa de plántula hasta la etapa de cosecha son las tendencias inevitables de la agricultura refinada en el futuro.En cuanto a mejorar el rendimiento, se puede cultivar en etapas y regiones combinadas con una fórmula ligera de acuerdo con las características de desarrollo de las plantas para mejorar la eficiencia de producción y el rendimiento en cada etapa.En términos de mejorar la calidad, la regulación de la nutrición y la regulación de la luz se pueden utilizar para aumentar el contenido de nutrientes y otros ingredientes funcionales para el cuidado de la salud.

Según estimaciones, la demanda nacional actual de plántulas de hortalizas es de 680 mil millones, mientras que la capacidad de producción de plántulas de fábrica es inferior al 10%.La industria de las plántulas tiene requisitos ambientales más altos.La temporada de producción es principalmente de invierno y primavera.La luz natural es débil y se necesita luz artificial suplementaria.La iluminación para el cultivo de plantas tiene una entrada y salida relativamente alta y un alto grado de aceptación de la entrada.El LED tiene ventajas únicas, porque las frutas y verduras (tomates, pepinos, melones, etc.) deben injertarse, y el espectro específico de suplementos de luz en condiciones de alta humedad puede promover la curación de las plántulas injertadas.La luz suplementaria para la siembra de vegetales en invernadero puede compensar la falta de luz natural, mejorar la eficiencia fotosintética de las plantas, promover la floración y la fructificación, aumentar el rendimiento y mejorar la calidad del producto.La iluminación LED para cultivo tiene amplias perspectivas de aplicación en plántulas de hortalizas y producción en invernadero.

3. inteligente

La iluminación para el cultivo de plantas tiene una fuerte demanda de control en tiempo real de la calidad y la cantidad de luz.Con la mejora de la tecnología de control inteligente y la aplicación de Internet de las cosas, una variedad de espectros monocromáticos y sistemas de control inteligente pueden realizar el control del tiempo, el control de la luz y, de acuerdo con el estado de crecimiento de las plantas, el ajuste oportuno de la calidad de la luz y la salida de luz. está destinada a convertirse en la principal tendencia en el desarrollo futuro de la tecnología de iluminación para el cultivo de plantas.