Orihinal na Pinagmulan: Houcheng Liu. Katayuan ng pag-unlad at kalakaran ng industriya ng pag-iilaw ng halaman ng LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Pinagmulan ng Artikulo: Materyal Kapag Malalim

Ang liwanag ang pangunahing salik sa kapaligiran ng paglaki at pag-unlad ng halaman. Ang liwanag ay hindi lamang nagbibigay ng enerhiya para sa paglaki ng halaman sa pamamagitan ng potosintesis, kundi isa ring mahalagang regulator ng paglaki at pag-unlad ng halaman. Ang artipisyal na suplemento ng liwanag o ganap na artipisyal na pag-iilaw ng liwanag ay maaaring magpasulong ng paglaki ng halaman, magpapataas ng ani, mapabuti ang hugis at kulay ng produkto, mapahusay ang mga bahaging gumagana, at mabawasan ang paglitaw ng mga sakit at peste. Ngayon, ibabahagi ko sa inyo ang katayuan ng pag-unlad at trend ng industriya ng pag-iilaw ng halaman.
Ang teknolohiyang artipisyal na pinagmumulan ng liwanag ay lalong ginagamit sa larangan ng pag-iilaw ng halaman. Ang LED ay may maraming bentahe tulad ng mataas na kahusayan sa liwanag, mababang pagbuo ng init, maliit na sukat, mahabang buhay at marami pang ibang bentahe. Mayroon itong malinaw na bentahe sa larangan ng pag-iilaw sa mga halaman. Unti-unting iaangkop ng industriya ng pag-iilaw sa mga halaman ang mga LED lighting fixtures para sa pagtatanim.

A. Ang katayuan ng pag-unlad ng industriya ng LED grow lighting 

1.LED package para sa pag-iilaw ng halaman

Sa larangan ng LED packaging para sa mga grow lighting, maraming uri ng mga kagamitan sa packaging, at walang pinag-isang sistema ng pamantayan sa pagsukat at pagsusuri. Samakatuwid, kumpara sa mga produktong lokal, ang mga dayuhang tagagawa ay pangunahing nakatuon sa mga direksyon ng high-power, cob, at module. Isinasaalang-alang ang serye ng white light ng grow lighting, isinasaalang-alang ang mga katangian ng paglaki ng halaman at humanized na kapaligiran ng pag-iilaw, at may mas malaking teknikal na bentahe sa pagiging maaasahan, kahusayan ng liwanag, at mga katangian ng photosynthetic radiation ng iba't ibang halaman sa iba't ibang cycle ng paglaki, kabilang ang iba't ibang uri ng high-power, medium power, at low-power na halaman na may iba't ibang laki ng produkto, upang matugunan ang mga pangangailangan ng iba't ibang halaman sa iba't ibang kapaligiran ng paglaki, at inaasahang makamit ang layuning mapakinabangan ang paglaki at pagtitipid ng enerhiya ng halaman.

Malaking bilang ng mga pangunahing patente para sa mga chip epitaxial wafer ang nasa kamay pa rin ng mga naunang nangungunang kumpanya tulad ng Nichia at American Career ng Japan. Kulang pa rin sa mga lokal na tagagawa ng chip ang mga patentadong produkto na may kakayahang makipagkumpitensya sa merkado. Kasabay nito, maraming kumpanya rin ang bumubuo ng mga bagong teknolohiya sa larangan ng mga grow lighting packaging chip. Halimbawa, ang teknolohiya ng thin film chip ng Osram ay nagbibigay-daan sa mga chip na maibalot nang magkakalapit upang lumikha ng isang malawak na lugar na ilaw. Batay sa teknolohiyang ito, ang isang high-efficiency na LED lighting system na may wavelength na 660nm ay maaaring mabawasan ang 40% ng pagkonsumo ng enerhiya sa lugar ng pagtatanim.

2. Palakihin ang spectrum at mga aparato ng ilaw
Ang spectrum ng pag-iilaw ng halaman ay mas kumplikado at magkakaiba. Ang iba't ibang halaman ay may malalaking pagkakaiba sa kinakailangang spectra sa iba't ibang siklo ng paglago at maging sa iba't ibang kapaligiran ng paglago. Upang matugunan ang mga magkakaibang pangangailangang ito, kasalukuyang may mga sumusunod na pamamaraan sa industriya: ①Maraming kombinasyon ng monochromatic light. Ang tatlong pinakaepektibong spectra para sa photosynthesis ng halaman ay pangunahin na ang spectrum na may mga peak sa 450nm at 660nm, ang 730nm band para sa pag-udyok ng pamumulaklak ng halaman, kasama ang berdeng ilaw na 525nm at ang ultraviolet band na mas mababa sa 380nm. Pagsamahin ang mga ganitong uri ng spectra ayon sa iba't ibang pangangailangan ng mga halaman upang mabuo ang pinakaangkop na spectrum. ②Full spectrum scheme upang makamit ang buong saklaw ng spectrum ng demand ng halaman. Ang ganitong uri ng spectrum na tumutugma sa SUNLIKE chip na kinakatawan ng Seoul Semiconductor at Samsung ay maaaring hindi ang pinaka-epektibo, ngunit ito ay angkop para sa lahat ng halaman, at ang gastos ay mas mababa kaysa sa mga solusyon sa kombinasyon ng monochromatic light. ③Gamitin ang full-spectrum white light bilang pangunahing, kasama ang 660nm red light bilang kombinasyon upang mapabuti ang bisa ng spectrum. Ang pamamaraang ito ay mas matipid at praktikal.

Ang mga kagamitan sa packaging para sa mga plant grow lighting monochromatic light LED chips (ang pangunahing wavelength ay 450nm, 660nm, 730nm) ay sakop ng maraming lokal at dayuhang kumpanya, habang ang mga lokal na produkto ay mas magkakaiba at may mas maraming detalye, at ang mga produkto ng mga dayuhang tagagawa ay mas standardized. Kasabay nito, sa mga tuntunin ng photosynthetic photon flux, kahusayan ng liwanag, atbp., mayroon pa ring malaking agwat sa pagitan ng mga lokal at dayuhang tagagawa ng packaging. Para sa mga kagamitan sa packaging para sa mga plant lighting monochromatic light, bilang karagdagan sa mga produktong may pangunahing wavelength band na 450nm, 660nm, at 730nm, maraming tagagawa din ang bumubuo ng mga bagong produkto sa iba pang wavelength band upang maisakatuparan ang kumpletong saklaw para sa photo-synthetically active radiation (PAR) wavelength (450-730nm).

Hindi angkop ang mga monochromatic LED plant growth light para sa paglaki ng lahat ng halaman. Samakatuwid, binibigyang-diin ang mga bentahe ng full-spectrum LEDs. Dapat munang makamit ng full spectrum ang buong saklaw ng buong spectrum ng nakikitang liwanag (400-700nm), at pataasin ang performance ng dalawang banda na ito: blue-green light (470-510nm), deep red light (660-700nm). Gumamit ng ordinaryong blue LED o ultraviolet LED chip na may phosphor upang makamit ang "full" spectrum, at ang photosynthetic efficiency nito ay may kanya-kanyang high at low. Karamihan sa mga tagagawa ng plant lighting white LED packaging device ay gumagamit ng Blue chip + phosphors upang makamit ang full spectrum. Bukod sa packaging mode ng monochromatic light at blue light o ultraviolet chip plus phosphor upang makamit ang white light, ang mga plant lighting packaging device ay mayroon ding composite packaging mode na gumagamit ng dalawa o higit pang wavelength chips, tulad ng red ten blue/ultraviolet, RGB, RGBW. Ang packaging mode na ito ay may malaking bentahe sa dimming.

Pagdating sa mga produktong LED na may makitid na wavelength, karamihan sa mga supplier ng packaging ay maaaring magbigay sa mga customer ng iba't ibang produktong wavelength sa 365-740nm band. Tungkol naman sa spectrum ng pag-iilaw ng halaman na kino-convert ng mga phosphor, karamihan sa mga tagagawa ng packaging ay may iba't ibang spectrum na mapagpipilian ng mga customer. Kung ikukumpara sa 2016, ang rate ng paglago ng benta nito noong 2017 ay nakamit ang isang malaking pagtaas. Sa mga ito, ang rate ng paglago ng 660nm LED light source ay nakatuon sa 20%-50%, at ang rate ng paglago ng benta ng phosphor-converted plant LED light source ay umaabot sa 50%-200%, ibig sabihin, ang benta ng phosphor-converted plant LED light source ay mas mabilis na lumalaki.

Lahat ng kompanya ng packaging ay maaaring magbigay ng 0.2-0.9 W at 1-3 W na pangkalahatang produkto ng packaging. Ang mga pinagmumulan ng liwanag na ito ay nagbibigay-daan sa mga tagagawa ng ilaw na magkaroon ng mahusay na kakayahang umangkop sa disenyo ng ilaw. Bukod pa rito, ang ilang tagagawa ay nagbibigay din ng mas mataas na lakas na pinagsamang mga produkto ng packaging. Sa kasalukuyan, mahigit 80% ng mga kargamento ng karamihan sa mga tagagawa ay 0.2-0.9 W o 1-3 W. Kabilang sa mga ito, ang mga kargamento ng mga nangungunang internasyonal na kompanya ng packaging ay puro sa 1-3 W, habang ang mga kargamento ng maliliit at katamtamang laki ng mga kompanya ng packaging ay puro sa 0.2-0.9 W.

3. Mga larangan ng aplikasyon ng pag-iilaw para sa paglaki ng halaman

Sa larangan ng aplikasyon, ang mga plant grow lighting fixture ay pangunahing ginagamit sa mga greenhouse lighting, mga pabrika ng halaman na puro artipisyal na ilaw, plant tissue culture, outdoor farming field lighting, pagtatanim ng mga gulay at bulaklak sa bahay, at pananaliksik sa laboratoryo.

①Sa mga solar greenhouse at multi-span greenhouse, mababa pa rin ang proporsyon ng artipisyal na liwanag para sa karagdagang pag-iilaw, at ang mga metal halide lamp at high pressure sodium lamp ang pangunahin. Medyo mababa ang penetration rate ng mga LED grow lighting system, ngunit nagsisimulang bumilis ang paglago habang bumababa ang gastos. Ang pangunahing dahilan ay ang mga gumagamit ay may mahabang karanasan sa paggamit ng mga metal halide lamp at high-pressure sodium lamp, at ang paggamit ng mga metal halide lamp at high-pressure sodium lamp ay maaaring magbigay ng humigit-kumulang 6% hanggang 8% ng enerhiya ng init para sa greenhouse habang iniiwasan ang pagkasunog sa mga halaman. Ang LED grow lighting system ay hindi nagbigay ng tiyak at epektibong mga tagubilin at suporta sa datos, na nagpaantala sa aplikasyon nito sa mga daylight at multi-span greenhouse. Sa kasalukuyan, ang maliliit na demonstrasyon na aplikasyon pa rin ang pangunahing ginagamit. Dahil ang LED ay isang pinagmumulan ng malamig na liwanag, maaari itong maging medyo malapit sa canopy ng mga halaman, na nagreresulta sa mas kaunting epekto sa temperatura. Sa mga daylight at multi-span greenhouse, ang LED grow lighting ay mas karaniwang ginagamit sa pagtatanim sa pagitan ng mga halaman.

②Aplikasyon sa pagsasaka sa labas. Medyo mabagal ang pagpasok at paggamit ng mga ilaw ng halaman sa mga pasilidad ng agrikultura, habang ang paggamit ng mga sistema ng ilaw ng halaman na LED (photoperiod control) para sa mga panlabas na pananim na may mahabang araw na mataas ang halagang pang-ekonomiya (tulad ng dragon fruit) ay mabilis na nakamit ang pag-unlad.

③Mga pabrika ng halaman. Sa kasalukuyan, ang pinakamabilis at pinakamalawak na ginagamit na sistema ng pag-iilaw ng halaman ay ang all-artificial light plant factory, na nahahati sa centralized multi-layer at distributed movable plant factories ayon sa kategorya. Napakabilis ng pag-unlad ng mga artipisyal na pabrika ng ilaw sa Tsina. Ang pangunahing katawan ng pamumuhunan ng centralized multi-layer all-artificial light plant factory ay hindi mga tradisyunal na kumpanya ng agrikultura, kundi mas maraming kumpanya ang nakikibahagi sa mga semiconductor at consumer electronic products, tulad ng Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, at pati na rin ang COFCO at Xi Cui at iba pang mga bagong modernong kumpanya ng agrikultura. Sa mga distributed at mobile plant factory, ang mga shipping container (mga bagong container o muling pagtatayo ng mga segunda-manong container) ay ginagamit pa rin bilang mga standard carrier. Ang mga sistema ng pag-iilaw ng halaman ng lahat ng artipisyal na halaman ay kadalasang gumagamit ng linear o flat-panel array lighting systems, at ang bilang ng mga itinanim na uri ay patuloy na lumalawak. Iba't ibang experimental light formula LED light sources ang nagsimulang maging malawakan at malawakang ginagamit. Ang mga produkto sa merkado ay pangunahing mga berdeng madahong gulay.

④Pagtatanim ng mga halaman sa bahay. Ang LED ay maaaring gamitin sa mga lampara sa mesa ng halaman sa bahay, mga rack ng pagtatanim ng halaman sa bahay, mga makinang pangtanim ng gulay sa bahay, atbp.

⑤Pagtatanim ng mga halamang gamot. Ang pagtatanim ng mga halamang gamot ay kinabibilangan ng mga halamang tulad ng Anoectochilus at Lithospermum. Ang mga produkto sa mga pamilihang ito ay may mas mataas na halagang pang-ekonomiya at kasalukuyang isang industriya na may mas maraming aplikasyon sa pag-iilaw ng halaman. Bukod pa rito, ang legalisasyon ng pagtatanim ng cannabis sa Hilagang Amerika at ilang bahagi ng Europa ay nagtaguyod sa paggamit ng LED grow lighting sa larangan ng pagtatanim ng cannabis.

⑥Mga ilaw na namumulaklak. Bilang isang kailangang-kailangan na kagamitan para sa pagsasaayos ng oras ng pamumulaklak ng mga bulaklak sa industriya ng paghahalaman ng bulaklak, ang pinakaunang paggamit ng mga ilaw na namumulaklak ay mga incandescent lamp, na sinundan ng mga fluorescent lamp na nakakatipid ng enerhiya. Kasabay ng pag-unlad ng industriyalisasyon ng LED, mas maraming LED-type na mga ilaw na namumulaklak ang unti-unting pumalit sa mga tradisyonal na lampara.

⑦Pag-culture ng tissue culture ng halaman. Ang mga tradisyonal na pinagmumulan ng liwanag sa tissue culture ay kadalasang mga puting fluorescent lamp, na may mababang luminous efficiency at malaking heat generation. Ang mga LED ay mas angkop para sa mahusay, kontrolado, at siksik na tissue culture ng halaman dahil sa kanilang mga natatanging katangian tulad ng mababang konsumo ng kuryente, mababang heat generation, at mahabang buhay. Sa kasalukuyan, unti-unting pinapalitan ng mga puting LED tube ang mga puting fluorescent lamp.

4. Panrehiyong distribusyon ng mga kompanya ng grow lighting

Ayon sa estadistika, kasalukuyang mayroong mahigit 300 kompanya ng mga grow lighting sa aking bansa, at ang mga kompanya ng grow lighting sa lugar ng Pearl River Delta ay bumubuo ng mahigit 50%, at nasa malaking posisyon na sila. Ang mga kompanya ng grow lighting sa Yangtze River Delta ay bumubuo ng humigit-kumulang 30%, at ito pa rin ay isang mahalagang lugar ng produksyon para sa mga produktong grow lighting. Ang mga tradisyunal na kompanya ng grow lamp ay pangunahing ipinamamahagi sa Yangtze River Delta, Pearl River Delta at Bohai Rim, kung saan ang Yangtze River Delta ay bumubuo ng 53%, at ang Pearl River Delta at Bohai Rim ay bumubuo ng 24% at 22% ayon sa pagkakabanggit. Ang mga pangunahing lugar ng distribusyon ng mga tagagawa ng LED grow lighting ay ang Pearl River Delta (62%), Yangtze River Delta (20%) at Bohai Rim (12%).

B. Trend ng pag-unlad ng industriya ng LED grow lighting

1. Espesyalisasyon

Ang LED grow lighting ay may mga katangian ng adjustable spectrum at intensity ng liwanag, mababang pangkalahatang init na nalilikha, at mahusay na waterproof performance, kaya angkop ito para sa pag-iilaw ng mga halaman sa iba't ibang lugar. Kasabay nito, ang mga pagbabago sa natural na kapaligiran at ang paghahangad ng mga tao sa kalidad ng pagkain ay nagtaguyod ng masiglang pag-unlad ng mga pasilidad sa agrikultura at mga pabrika ng halaman, at humantong sa industriya ng LED grow lighting sa isang panahon ng mabilis na pag-unlad. Sa hinaharap, ang LED grow lighting ay gaganap ng mahalagang papel sa pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon ng agrikultura, pagpapabuti ng kaligtasan ng pagkain, at pagpapabuti ng kalidad ng mga prutas at gulay. Ang LED light source para sa pag-iilaw ng mga halaman ay lalong uunlad kasabay ng unti-unting espesyalisasyon ng industriya at kikilos sa mas naka-target na direksyon.

2. Mataas na kahusayan

Ang pagpapabuti ng kahusayan sa liwanag at kahusayan sa enerhiya ang susi sa lubos na pagbabawas ng mga gastos sa pagpapatakbo ng pag-iilaw ng mga halaman. Ang paggamit ng mga LED upang palitan ang mga tradisyonal na lampara at ang pabago-bagong pag-optimize at pagsasaayos ng kapaligiran ng liwanag ayon sa mga kinakailangan sa pormula ng liwanag ng mga halaman mula sa yugto ng punla hanggang sa yugto ng pag-aani ay hindi maiiwasang mga uso ng pinong agrikultura sa hinaharap. Sa mga tuntunin ng pagpapabuti ng ani, maaari itong linangin sa mga yugto at rehiyon na sinamahan ng pormula ng liwanag ayon sa mga katangian ng pag-unlad ng mga halaman upang mapabuti ang kahusayan sa produksyon at ani sa bawat yugto. Sa mga tuntunin ng pagpapabuti ng kalidad, ang regulasyon sa nutrisyon at regulasyon sa liwanag ay maaaring gamitin upang mapataas ang nilalaman ng mga sustansya at iba pang mga sangkap na may kaugnayan sa pangangalagang pangkalusugan.

Ayon sa mga pagtatantya, ang kasalukuyang pambansang pangangailangan para sa mga punla ng gulay ay 680 bilyon, habang ang kapasidad ng produksyon ng mga punla ng pabrika ay wala pang 10%. Ang industriya ng punla ay may mas mataas na mga kinakailangan sa kapaligiran. Ang panahon ng produksyon ay kadalasang taglamig at tagsibol. Mahina ang natural na liwanag at kailangan ang artipisyal na karagdagang liwanag. Ang mga ilaw sa pagtatanim ng halaman ay may medyo mataas na input at output at mataas na antas ng pagtanggap ng input. Ang LED ay may mga natatanging bentahe, dahil ang mga prutas at gulay (kamatis, pipino, melon, atbp.) ay kailangang i-graft, at ang partikular na spectrum ng pagdaragdag ng liwanag sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na humidity ay maaaring magsulong ng paggaling ng mga iginuhit na punla. Ang mga ilaw sa pagtatanim ng gulay sa greenhouse ay maaaring makabawi sa kakulangan ng natural na liwanag, mapabuti ang kahusayan ng photosynthesis ng halaman, mapabilis ang pamumulaklak at pamumunga, mapataas ang ani, at mapabuti ang kalidad ng produkto. Ang mga ilaw sa pagtatanim ng LED ay may malawak na posibilidad ng aplikasyon sa mga punla ng gulay at produksyon sa greenhouse.

3. Matalino

Ang mga ilaw na pantanim ay may malakas na pangangailangan para sa real-time na pagkontrol ng kalidad ng liwanag at dami ng liwanag. Sa pag-unlad ng teknolohiya ng matalinong pagkontrol at paggamit ng Internet of Things, ang iba't ibang monochromatic spectrum at mga matalinong sistema ng pagkontrol ay maaaring makapagpatupad ng kontrol sa oras at kontrol sa liwanag, at ayon sa katayuan ng paglaki ng mga halaman, ang napapanahong pagsasaayos ng kalidad ng liwanag at output ng liwanag ay tiyak na magiging pangunahing trend sa hinaharap na pag-unlad ng teknolohiya ng ilaw na pantanim.