Nguồn gốc: Houcheng Liu.Hiện trạng và xu hướng phát triển của ngành chiếu sáng nhà máy bằng đèn LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Nguồn Bài Viết: Tư Liệu Một Lần Sâu

Ánh sáng là yếu tố môi trường cơ bản của sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.Ánh sáng không chỉ cung cấp năng lượng cho sự phát triển của thực vật thông qua quá trình quang hợp mà còn là yếu tố điều tiết quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.Bổ sung ánh sáng nhân tạo hoặc chiếu xạ ánh sáng nhân tạo hoàn toàn có thể thúc đẩy sự phát triển của cây trồng, tăng năng suất, cải thiện hình dạng, màu sắc của sản phẩm, tăng cường các thành phần chức năng và giảm sự xuất hiện của bệnh tật và sâu bệnh.Hôm nay, tôi sẽ chia sẻ với các bạn về tình trạng và xu hướng phát triển của ngành chiếu sáng nhà máy.
Công nghệ nguồn sáng nhân tạo ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực chiếu sáng nhà máy.Đèn LED có nhiều ưu điểm như hiệu suất ánh sáng cao, ít tỏa nhiệt, kích thước nhỏ, tuổi thọ cao và nhiều ưu điểm khác.Nó có lợi thế rõ ràng trong lĩnh vực chiếu sáng phát triển.Ngành công nghiệp chiếu sáng phát triển sẽ dần dần áp dụng các thiết bị chiếu sáng LED để canh tác cây trồng.

A. Tình trạng phát triển của ngành công nghiệp chiếu sáng LED phát triển 

Gói 1.LED để chiếu sáng phát triển

Trong lĩnh vực đóng gói đèn LED chiếu sáng trồng trọt, có rất nhiều loại thiết bị đóng gói và không có hệ thống tiêu chuẩn đo lường và đánh giá thống nhất.Do đó, so với các sản phẩm trong nước, các nhà sản xuất nước ngoài chủ yếu tập trung vào các hướng công suất cao, lõi ngô và mô-đun, có tính đến loạt ánh sáng trắng của đèn chiếu sáng trồng trọt, xem xét đặc điểm sinh trưởng của cây trồng và môi trường chiếu sáng nhân tạo, có lợi thế kỹ thuật cao hơn về độ tin cậy, ánh sáng hiệu quả, đặc điểm bức xạ quang hợp của các loại thực vật khác nhau trong các chu kỳ sinh trưởng khác nhau, bao gồm các loại sản phẩm công suất cao, công suất trung bình và công suất thấp khác nhau với các kích cỡ sản phẩm khác nhau, để đáp ứng nhu cầu của nhiều loại thực vật trong các môi trường sinh trưởng khác nhau, mong muốn đạt được mục tiêu tối đa hóa sự tăng trưởng của cây trồng và tiết kiệm năng lượng.

Một số lượng lớn các bằng sáng chế cốt lõi cho các tấm wafer epiticular chip vẫn nằm trong tay các công ty hàng đầu như Nichia của Nhật Bản và American Career.Các nhà sản xuất chip trong nước vẫn thiếu các sản phẩm được cấp bằng sáng chế có khả năng cạnh tranh trên thị trường.Đồng thời, nhiều công ty cũng đang phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực phát triển chip đóng gói chiếu sáng.Ví dụ, công nghệ chip màng mỏng của Osram cho phép các chip được đóng gói sát nhau để tạo ra bề mặt chiếu sáng diện rộng.Dựa trên công nghệ này, hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED hiệu suất cao với bước sóng 660nm có thể giảm 40% năng lượng tiêu thụ trong khu vực canh tác.

2. Phát triển quang phổ và thiết bị chiếu sáng
Quang phổ của ánh sáng thực vật phức tạp và đa dạng hơn.Các loài thực vật khác nhau có sự khác biệt lớn về quang phổ cần thiết trong các chu kỳ sinh trưởng khác nhau và thậm chí trong các môi trường sinh trưởng khác nhau.Để đáp ứng các nhu cầu khác nhau này, hiện tại có các sơ đồ sau trong ngành: ①Nhiều sơ đồ kết hợp ánh sáng đơn sắc.Ba quang phổ hiệu quả nhất cho quá trình quang hợp của thực vật chủ yếu là quang phổ có cực đại ở 450nm và 660nm, dải 730nm để kích thích sự ra hoa của cây, cộng với ánh sáng xanh 525nm và dải cực tím dưới 380nm.Kết hợp các loại quang phổ này theo nhu cầu khác nhau của thực vật để tạo thành quang phổ phù hợp nhất.②Sơ đồ phổ đầy đủ để đạt được phạm vi bao phủ toàn bộ phổ nhu cầu của nhà máy.Loại phổ này tương ứng với chip SUNLIKE do Seoul Semiconductor và Samsung đại diện có thể không hiệu quả nhất nhưng phù hợp với mọi nhà máy và chi phí thấp hơn nhiều so với các giải pháp kết hợp ánh sáng đơn sắc.③Sử dụng ánh sáng trắng toàn phổ làm nền chính, cộng với ánh sáng đỏ 660nm làm sơ đồ kết hợp để nâng cao hiệu quả của quang phổ.Đề án này là kinh tế và thiết thực hơn.

Chip LED ánh sáng đơn sắc chiếu sáng nhà máy (bước sóng chính là 450nm, 660nm, 730nm) được nhiều công ty trong và ngoài nước bao phủ, trong khi sản phẩm trong nước đa dạng hơn, có nhiều thông số kỹ thuật hơn, còn sản phẩm của nhà sản xuất nước ngoài được tiêu chuẩn hóa hơn.Đồng thời, xét về thông lượng photon quang hợp, Hiệu suất ánh sáng, v.v., vẫn còn một khoảng cách lớn giữa các nhà sản xuất bao bì trong và ngoài nước.Đối với các thiết bị đóng gói ánh sáng đơn sắc chiếu sáng nhà máy, ngoài các sản phẩm có dải bước sóng chính là 450nm, 660nm và 730nm, nhiều nhà sản xuất cũng đang phát triển các sản phẩm mới ở các dải bước sóng khác để nhận ra phạm vi phủ sóng hoàn toàn cho bức xạ hoạt động tổng hợp quang học (PAR) bước sóng (450-730nm).

Đèn tăng trưởng thực vật LED đơn sắc không phù hợp với sự phát triển của tất cả các loại cây.Do đó, những ưu điểm của đèn LED toàn phổ được làm nổi bật.Toàn phổ trước tiên phải đạt được độ bao phủ toàn bộ phổ ánh sáng nhìn thấy được (400-700nm) và tăng hiệu suất của hai dải này: ánh sáng xanh lam-lục (470-510nm), ánh sáng đỏ đậm (660-700nm).Sử dụng đèn LED màu xanh thông thường hoặc chip LED cực tím với phốt pho để đạt được phổ “đầy đủ” và hiệu quả quang hợp của nó có mức cao và thấp riêng.Hầu hết các nhà sản xuất thiết bị đóng gói đèn LED trắng chiếu sáng nhà máy đều sử dụng chip Blue chip + phốt pho để đạt được quang phổ đầy đủ.Ngoài chế độ đóng gói của ánh sáng đơn sắc và ánh sáng xanh lam hoặc chip cực tím cộng với phốt pho để nhận ra ánh sáng trắng, các thiết bị đóng gói chiếu sáng nhà máy còn có chế độ đóng gói hỗn hợp sử dụng hai hoặc nhiều chip bước sóng, chẳng hạn như đỏ mười xanh dương/cực tím, RGB, RGBW .Chế độ đóng gói này có lợi thế lớn trong việc làm mờ.

Đối với các sản phẩm LED có bước sóng hẹp, hầu hết các nhà cung cấp bao bì đều có thể cung cấp cho khách hàng các sản phẩm có bước sóng khác nhau trong dải 365-740nm.Về quang phổ chiếu sáng nhà máy được chuyển đổi bởi phốt pho, hầu hết các nhà sản xuất bao bì đều có nhiều loại quang phổ để khách hàng lựa chọn.So với năm 2016, tốc độ tăng trưởng doanh thu năm 2017 của Công ty đã có sự gia tăng đáng kể.Trong số đó, tốc độ tăng trưởng của nguồn sáng LED 660nm tập trung ở mức 20% -50% và tốc độ tăng trưởng doanh số của nguồn sáng LED thực vật chuyển đổi phốt pho đạt 50% -200%, nghĩa là doanh số bán hàng của nhà máy chuyển đổi phốt pho Nguồn sáng LED đang phát triển nhanh hơn.

Tất cả các công ty bao bì có thể cung cấp các sản phẩm bao bì chung 0,2-0,9 W và 1-3 W.Những nguồn sáng này cho phép các nhà sản xuất chiếu sáng có sự linh hoạt tốt trong thiết kế chiếu sáng.Ngoài ra, một số nhà sản xuất cũng cung cấp các sản phẩm đóng gói tích hợp công suất cao hơn.Hiện tại, hơn 80% lô hàng của hầu hết các nhà sản xuất là 0,2-0,9 W hoặc 1-3 W. Trong số đó, lô hàng của các công ty bao bì quốc tế hàng đầu tập trung ở loại 1-3 W, trong khi lô hàng của các công ty vừa và nhỏ- các công ty bao bì có kích thước tập trung ở 0,2-0,9 W.

3.Lĩnh vực ứng dụng chiếu sáng trồng cây

Từ lĩnh vực ứng dụng, thiết bị chiếu sáng trồng cây chủ yếu được sử dụng trong chiếu sáng nhà kính, nhà máy chiếu sáng nhân tạo hoàn toàn, nuôi cấy mô thực vật, chiếu sáng đồng ruộng ngoài trời, trồng rau và hoa gia đình, và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

①Trong nhà kính năng lượng mặt trời và nhà kính nhiều nhịp, tỷ lệ ánh sáng nhân tạo để chiếu sáng bổ sung vẫn còn thấp, và đèn halogen kim loại và đèn natri cao áp là những loại chính.Tỷ lệ thâm nhập của hệ thống chiếu sáng trồng trọt bằng đèn LED tương đối thấp, nhưng tốc độ tăng trưởng bắt đầu tăng tốc khi chi phí giảm xuống.Lý do chính là người dùng có kinh nghiệm sử dụng đèn halogen kim loại và đèn natri cao áp lâu năm, và việc sử dụng đèn halogen kim loại và đèn natri cao áp có thể cung cấp khoảng 6% đến 8% năng lượng nhiệt cho nhà kính trong khi tránh bỏng cho cây trồng.Hệ thống chiếu sáng trồng trọt bằng đèn LED không cung cấp hướng dẫn cụ thể và hiệu quả cũng như hỗ trợ dữ liệu, điều này đã làm chậm ứng dụng của nó trong ánh sáng ban ngày và nhà kính nhiều nhịp.Hiện tại, các ứng dụng trình diễn quy mô nhỏ vẫn là trụ cột.Vì đèn LED là nguồn sáng lạnh nên nó có thể tương đối gần với tán cây, dẫn đến tác động nhiệt độ ít hơn.Trong ánh sáng ban ngày và nhà kính nhiều nhịp, đèn LED trồng trọt được sử dụng phổ biến hơn trong canh tác giữa các nhà máy.

②Ứng dụng canh tác ngoài trời.Việc thâm nhập và ứng dụng chiếu sáng cây trồng trong nông nghiệp cơ sở còn tương đối chậm, trong khi việc ứng dụng hệ thống chiếu sáng cây trồng LED (điều khiển quang kỳ) cho cây trồng dài ngày ngoài trời có giá trị kinh tế cao (như thanh long) đã đạt được sự phát triển nhanh chóng.

③Nhà máy xí nghiệp.Hiện nay, hệ thống chiếu sáng nhà máy nhanh nhất và được sử dụng rộng rãi nhất là nhà máy sản xuất đèn nhân tạo, được chia thành các nhà máy thực vật di động nhiều lớp tập trung và phân tán theo danh mục.Sự phát triển của các nhà máy sản xuất đèn nhân tạo ở Trung Quốc là rất nhanh.Cơ quan đầu tư chính của nhà máy sản xuất đèn nhân tạo đa lớp tập trung không phải là các công ty nông nghiệp truyền thống, mà là nhiều công ty tham gia vào các sản phẩm điện tử tiêu dùng và bán dẫn, chẳng hạn như Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, v.v. COFCO và Xi Cui và các công ty nông nghiệp hiện đại mới khác.Trong các nhà máy của nhà máy phân tán và di động, các công-te-nơ vận chuyển (công-ten-nơ mới hoặc công-te-nơ cũ đã qua sử dụng) vẫn được sử dụng làm chất vận chuyển tiêu chuẩn.Hệ thống chiếu sáng thực vật của tất cả các nhà máy nhân tạo hầu hết sử dụng hệ thống chiếu sáng mảng tuyến tính hoặc bảng phẳng, và số lượng giống được trồng tiếp tục mở rộng.Các nguồn sáng LED công thức ánh sáng thử nghiệm khác nhau đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi và rộng rãi.Các sản phẩm trên thị trường chủ yếu là rau ăn lá.

④Trồng cây trong nhà.Đèn LED có thể được sử dụng trong đèn bàn trồng cây gia đình, giá thể trồng cây gia đình, máy trồng rau gia đình, v.v.

⑤Trồng cây thuốc.Việc trồng cây thuốc liên quan đến các loại cây như Anoectochilus và Lithospermum.Sản phẩm tại các thị trường này có giá trị kinh tế cao hơn và hiện là ngành có nhiều ứng dụng chiếu sáng nhà máy hơn.Ngoài ra, việc hợp pháp hóa việc trồng cần sa ở Bắc Mỹ và một số khu vực của Châu Âu đã thúc đẩy việc áp dụng đèn LED chiếu sáng trồng trọt trong lĩnh vực trồng cần sa.

⑥Đèn kết hoa.Là một công cụ không thể thiếu để điều chỉnh thời gian ra hoa của hoa trong ngành làm vườn hoa, đèn Flowering được ứng dụng sớm nhất là đèn sợi đốt, sau đó là đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng.Với sự phát triển của công nghiệp hóa LED, nhiều thiết bị chiếu sáng hoa loại LED đã dần thay thế các loại đèn truyền thống.

⑦Cấy mô thực vật.Nguồn sáng nuôi cấy mô truyền thống chủ yếu là đèn huỳnh quang trắng, hiệu suất phát sáng thấp và sinh nhiệt lớn.Đèn LED phù hợp hơn cho việc nuôi cấy mô thực vật hiệu quả, có thể kiểm soát và nhỏ gọn do các tính năng nổi bật của chúng như tiêu thụ điện năng thấp, ít sinh nhiệt và tuổi thọ cao.Hiện nay, đèn tuýp LED trắng đang dần thay thế đèn huỳnh quang trắng.

4. Phân phối khu vực của các công ty chiếu sáng phát triển

Theo thống kê, hiện có hơn 300 công ty chiếu sáng đang phát triển ở nước tôi và các công ty chiếu sáng đang phát triển ở khu vực Đồng bằng sông Châu Giang chiếm hơn 50% và họ đã ở một vị trí quan trọng.Các công ty chiếu sáng phát triển ở Đồng bằng sông Dương Tử chiếm khoảng 30% và đây vẫn là khu vực sản xuất quan trọng đối với các sản phẩm chiếu sáng phát triển.Các công ty sản xuất đèn trồng trọt truyền thống chủ yếu phân bổ ở Đồng bằng sông Dương Tử, Đồng bằng sông Châu Giang và Vành đai Bột Hải, trong đó Đồng bằng sông Dương Tử chiếm 53%, Đồng bằng sông Châu Giang và Vành đai Bột Hải lần lượt chiếm 24% và 22%. .Các khu vực phân phối chính của các nhà sản xuất đèn LED trồng trọt là Đồng bằng sông Châu Giang (62%), Đồng bằng sông Dương Tử (20%) và Vành đai Bột Hải (12%).

B. Xu hướng phát triển của ngành chiếu sáng LED tăng trưởng

1. Chuyên ngành

Đèn LED trồng trọt có các đặc tính về quang phổ và cường độ ánh sáng có thể điều chỉnh, tổng nhiệt sinh ra thấp và hiệu suất chống thấm nước tốt, vì vậy nó phù hợp để chiếu sáng trồng trọt trong nhiều cảnh khác nhau.Đồng thời, những thay đổi trong môi trường tự nhiên và việc mọi người theo đuổi chất lượng thực phẩm đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nông nghiệp cơ sở và phát triển nhà máy, đồng thời đưa ngành chiếu sáng LED phát triển nhanh chóng vào thời kỳ phát triển.Trong tương lai, đèn LED chiếu sáng tăng trưởng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, cải thiện an toàn thực phẩm và cải thiện chất lượng của trái cây và rau quả.Nguồn sáng LED để chiếu sáng trồng trọt sẽ phát triển hơn nữa với sự chuyên môn hóa dần dần của ngành và chuyển sang hướng có mục tiêu hơn.

2. Hiệu quả cao

Việc cải thiện hiệu quả ánh sáng và hiệu quả năng lượng là chìa khóa để giảm đáng kể chi phí vận hành chiếu sáng nhà máy.Việc sử dụng đèn LED để thay thế đèn truyền thống và tối ưu hóa năng động và điều chỉnh môi trường ánh sáng theo yêu cầu công thức ánh sáng của cây trồng từ giai đoạn cây con đến giai đoạn thu hoạch là xu hướng tất yếu của nền nông nghiệp tinh chế trong tương lai.Về nâng cao năng suất, có thể canh tác theo từng giai đoạn, từng vùng kết hợp với công thức nhẹ theo đặc điểm phát triển của cây trồng để nâng cao hiệu quả sản xuất và năng suất từng giai đoạn.Về mặt nâng cao chất lượng, có thể sử dụng điều tiết dinh dưỡng, điều tiết ánh sáng để tăng hàm lượng chất dinh dưỡng và các thành phần chức năng chăm sóc sức khỏe khác.

Theo ước tính, nhu cầu cây giống rau trên toàn quốc hiện nay là 680 tỷ cây, trong khi năng lực sản xuất cây giống của các nhà máy chưa đến 10%.Ngành cây giống có yêu cầu cao hơn về môi trường.Thời vụ sản xuất chủ yếu là vụ đông và xuân.Ánh sáng tự nhiên yếu và cần bổ sung ánh sáng nhân tạo.Chiếu sáng trồng cây có đầu vào và đầu ra tương đối cao và mức độ chấp nhận đầu vào cao.LED có những ưu điểm độc đáo, bởi vì trái cây và rau quả (cà chua, dưa chuột, dưa, v.v.) cần được ghép, và phổ bổ sung ánh sáng cụ thể trong điều kiện độ ẩm cao có thể thúc đẩy quá trình chữa bệnh của cây ghép.Ánh sáng bổ sung cho việc trồng rau trong nhà kính có thể bù đắp cho việc thiếu ánh sáng tự nhiên, cải thiện hiệu quả quang hợp của cây, thúc đẩy ra hoa và đậu quả, tăng năng suất và cải thiện chất lượng sản phẩm.Đèn LED trồng trọt có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất cây giống rau và nhà kính.

3. Thông minh

Hệ thống chiếu sáng trồng cây có nhu cầu cao về kiểm soát chất lượng ánh sáng và số lượng ánh sáng theo thời gian thực.Với sự cải tiến của công nghệ điều khiển thông minh và ứng dụng Internet vạn vật, nhiều loại quang phổ đơn sắc và hệ thống điều khiển thông minh có thể thực hiện điều khiển thời gian, điều khiển ánh sáng và theo tình trạng sinh trưởng của thực vật, điều chỉnh kịp thời chất lượng ánh sáng và sản lượng ánh sáng chắc chắn sẽ trở thành xu hướng chính trong sự phát triển tương lai của công nghệ chiếu sáng trồng cây.