المصدر الأصلي: هوتشنغ ليو. حالة التطوير واتجاه صناعة إضاءة النباتات LED [J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
مصدر المقال : المادة مرة واحدة عميقة

الضوء هو العامل البيئي الأساسي لنمو النبات وتطوره. لا يوفر الضوء الطاقة اللازمة لنمو النبات من خلال عملية التمثيل الضوئي فحسب، بل يعد أيضًا منظمًا مهمًا لنمو النبات وتطوره. يمكن لمكملات الضوء الاصطناعي أو تشعيع الضوء الاصطناعي الكامل أن يعزز نمو النبات، ويزيد الغلة، ويحسن شكل المنتج، ولونه، ويعزز المكونات الوظيفية، ويقلل من حدوث الأمراض والآفات. اليوم، سوف أشارككم حالة التطوير والاتجاه في صناعة إضاءة النباتات.
يتم استخدام تقنية مصدر الضوء الاصطناعي على نطاق واسع في مجال إضاءة النباتات. يتمتع LED بالعديد من المزايا مثل كفاءة الإضاءة العالية وتوليد الحرارة المنخفضة والحجم الصغير والعمر الطويل والعديد من المزايا الأخرى. لها مزايا واضحة في مجال إضاءة النمو. ستعتمد صناعة الإضاءة المتنامية تدريجيًا تركيبات الإضاءة LED لزراعة النباتات.

أ.حالة تطوير صناعة الإضاءة LED 

1. حزمة LED لإضاءة النمو

في مجال التعبئة والتغليف LED لإضاءة النمو، هناك أنواع عديدة من أجهزة التغليف، ولا يوجد نظام موحد للقياس والتقييم. لذلك، بالمقارنة مع المنتجات المحلية، يركز المصنعون الأجانب بشكل أساسي على اتجاهات الطاقة العالية والقطعة والوحدة، مع الأخذ في الاعتبار سلسلة الضوء الأبيض لإضاءة النمو، مع الأخذ في الاعتبار خصائص نمو النبات وبيئة الإضاءة المتوافقة مع البشر، ويتمتعون بمزايا تقنية أكبر في الموثوقية والضوء الكفاءة وخصائص الإشعاع الضوئي للنباتات المختلفة في دورات النمو المختلفة، بما في ذلك أنواع مختلفة من المحطات عالية الطاقة والمتوسطة ومنخفضة الطاقة ذات أحجام مختلفة من المنتجات، لتلبية احتياجات مجموعة متنوعة من النباتات في بيئات النمو المختلفة، متوقعًا تحقيقها هدف تعظيم نمو النبات وتوفير الطاقة.

لا يزال هناك عدد كبير من براءات الاختراع الأساسية للرقائق الفوقية في أيدي الشركات الرائدة المبكرة مثل Nichia اليابانية وAmerican Career. لا يزال مصنعو الرقائق المحليون يفتقرون إلى المنتجات الحاصلة على براءة اختراع ذات القدرة التنافسية في السوق. وفي الوقت نفسه، تعمل العديد من الشركات أيضًا على تطوير تقنيات جديدة في مجال رقائق تعبئة الإضاءة المتنامية. على سبيل المثال، تتيح تقنية شرائح الأغشية الرقيقة من أوسرام إمكانية تعبئة الرقائق معًا بشكل وثيق لإنشاء سطح إضاءة بمساحة كبيرة. واستنادًا إلى هذه التقنية، يمكن لنظام الإضاءة LED عالي الكفاءة بطول موجة يبلغ 660 نانومتر أن يقلل 40% من استهلاك الطاقة في منطقة الزراعة.

2. تنمية طيف الإضاءة والأجهزة
طيف إضاءة النباتات أكثر تعقيدًا وتنوعًا. تختلف النباتات المختلفة بشكل كبير في الأطياف المطلوبة في دورات النمو المختلفة وحتى في بيئات النمو المختلفة. من أجل تلبية هذه الاحتياجات المتمايزة، يوجد حاليًا المخططات التالية في الصناعة: ①مخططات تركيب الضوء أحادية اللون المتعددة. الأطياف الثلاثة الأكثر فعالية لعملية التمثيل الضوئي للنبات هي بشكل أساسي الطيف الذي يبلغ ذروته عند 450 نانومتر و660 نانومتر، والنطاق 730 نانومتر لتحفيز ازدهار النباتات، بالإضافة إلى الضوء الأخضر البالغ 525 نانومتر ونطاق الأشعة فوق البنفسجية أقل من 380 نانومتر. قم بدمج هذه الأنواع من الأطياف وفقًا للاحتياجات المختلفة للنباتات لتكوين الطيف الأكثر ملاءمة. ②مخطط الطيف الكامل لتحقيق التغطية الكاملة لطيف طلب النبات. قد لا يكون هذا النوع من الطيف المطابق لشريحة SUNLIKE التي تمثلها شركتي سيول لأشباه الموصلات وسامسونج هو الأكثر كفاءة، ولكنه مناسب لجميع المصانع، والتكلفة أقل بكثير من حلول تركيبة الضوء أحادية اللون. ③استخدم الضوء الأبيض كامل الطيف باعتباره الدعامة الأساسية، بالإضافة إلى الضوء الأحمر 660 نانومتر كمخطط مركب لتحسين فعالية الطيف. هذا المخطط أكثر اقتصادا وعمليا.

رقائق LED للضوء أحادية اللون لنمو النباتات (الأطوال الموجية الرئيسية هي 450 نانومتر، 660 نانومتر، 730 نانومتر) يتم تغطية أجهزة التغليف من قبل العديد من الشركات المحلية والأجنبية، في حين أن المنتجات المحلية أكثر تنوعًا ولها مواصفات أكثر، ومنتجات الشركات المصنعة الأجنبية أكثر توحيدًا. في الوقت نفسه، من حيث تدفق الفوتون الضوئي، وكفاءة الضوء، وما إلى ذلك، لا تزال هناك فجوة كبيرة بين الشركات المصنعة للتغليف المحلية والأجنبية. بالنسبة لأجهزة التعبئة الضوئية أحادية اللون لإضاءة المصانع، بالإضافة إلى المنتجات ذات نطاقات الطول الموجي الرئيسية البالغة 450 نانومتر و660 نانومتر و730 نانومتر، تعمل العديد من الشركات المصنعة أيضًا على تطوير منتجات جديدة في نطاقات طول موجية أخرى لتحقيق التغطية الكاملة للإشعاع النشط ضوئيًا (PAR) الطول الموجي (450-730 نانومتر).

مصابيح نمو النباتات LED أحادية اللون ليست مناسبة لنمو جميع النباتات. لذلك، تم تسليط الضوء على مزايا مصابيح LED كاملة الطيف. يجب أن يحقق الطيف الكامل أولاً تغطية كاملة للطيف الكامل للضوء المرئي (400-700 نانومتر)، وزيادة أداء هذين النطاقين: الضوء الأزرق والأخضر (470-510 نانومتر)، والضوء الأحمر العميق (660-700 نانومتر). استخدم شريحة LED الزرقاء العادية أو رقاقة LED فوق البنفسجية مع الفوسفور لتحقيق الطيف "الكامل"، كما أن كفاءتها في التمثيل الضوئي لها مستوياتها العالية والمنخفضة. تستخدم معظم الشركات المصنعة لأجهزة التعبئة والتغليف LED البيضاء لإضاءة المصانع الرقاقة الزرقاء + الفوسفور لتحقيق الطيف الكامل. بالإضافة إلى وضع التعبئة للضوء أحادي اللون والضوء الأزرق أو شريحة الأشعة فوق البنفسجية بالإضافة إلى الفوسفور لتحقيق الضوء الأبيض، فإن أجهزة تعبئة الإضاءة النباتية لديها أيضًا وضع تعبئة مركب يستخدم شريحتين أو أكثر من الطول الموجي، مثل الأحمر العشرة الأزرق / فوق البنفسجي، RGB، RGBW . يتمتع وضع التغليف هذا بمزايا رائعة في التعتيم.

فيما يتعلق بمنتجات LED ذات الطول الموجي الضيق، يمكن لمعظم موردي التغليف تزويد العملاء بمنتجات ذات أطوال موجية مختلفة في النطاق 365-740 نانومتر. فيما يتعلق بطيف إضاءة المصنع المحول بواسطة الفوسفور، فإن معظم الشركات المصنعة للتغليف لديها مجموعة متنوعة من الأطياف ليختار منها العملاء. وبالمقارنة مع عام 2016، فقد حقق معدل نمو مبيعاتها في عام 2017 زيادة كبيرة. من بينها، يتركز معدل نمو مصدر ضوء LED 660nm في 20%-50%، ويصل معدل نمو المبيعات لمصدر ضوء LED المصنع المحول بالفوسفور إلى 50%-200%، أي مبيعات المصنع المحول بالفوسفور تنمو مصادر ضوء LED بشكل أسرع.

يمكن لجميع شركات التعبئة والتغليف توفير منتجات التعبئة العامة بقدرة 0.2-0.9 واط و1-3 واط. تسمح مصادر الضوء هذه لمصنعي الإضاءة بالحصول على مرونة جيدة في تصميم الإضاءة. بالإضافة إلى ذلك، توفر بعض الشركات المصنعة أيضًا منتجات تعبئة متكاملة ذات طاقة أعلى. في الوقت الحاضر، أكثر من 80٪ من شحنات معظم الشركات المصنعة هي 0.2-0.9 واط أو 1-3 واط. ومن بينها، تتركز شحنات شركات التعبئة والتغليف العالمية الرائدة في 1-3 واط، في حين أن شحنات الشركات الصغيرة والمتوسطة تتركز شركات التعبئة والتغليف الحجمية في 0.2-0.9 واط.

3. مجالات تطبيق إضاءة نمو النبات

من مجال التطبيق، يتم استخدام تركيبات إضاءة نمو النباتات بشكل رئيسي في إضاءة الدفيئة، ومصانع الإضاءة الاصطناعية بالكامل، وزراعة الأنسجة النباتية، وإضاءة حقول الزراعة الخارجية، وزراعة الخضروات والزهور المنزلية، والأبحاث المعملية.

①في الدفيئات الشمسية والدفيئات متعددة الامتدادات، لا تزال نسبة الضوء الاصطناعي للإضاءة التكميلية منخفضة، ومصابيح الهاليد المعدنية ومصابيح الصوديوم عالية الضغط هي المصابيح الرئيسية. معدل اختراق أنظمة إضاءة LED للنمو منخفض نسبيًا، لكن معدل النمو يبدأ في التسارع مع انخفاض التكلفة. السبب الرئيسي هو أن المستخدمين لديهم خبرة طويلة الأمد في استخدام مصابيح الهاليد المعدنية ومصابيح الصوديوم عالية الضغط، ويمكن أن يوفر استخدام مصابيح الهاليد المعدنية ومصابيح الصوديوم عالية الضغط حوالي 6% إلى 8% من الطاقة الحرارية للمصابيح. الدفيئة مع تجنب حروق النباتات. لم يوفر نظام إضاءة LED للنمو تعليمات محددة وفعالة ودعم البيانات، مما أدى إلى تأخير تطبيقه في ضوء النهار والدفيئات متعددة الامتدادات. في الوقت الحاضر، لا تزال تطبيقات العرض التوضيحي على نطاق صغير هي الدعامة الأساسية. نظرًا لأن LED هو مصدر للضوء البارد، فيمكن أن يكون قريبًا نسبيًا من مظلة النباتات، مما يؤدي إلى تأثير أقل على درجة الحرارة. في ضوء النهار والدفيئات الزراعية متعددة الامتدادات، يتم استخدام إضاءة LED للنمو بشكل أكثر شيوعًا في الزراعة بين النباتات.

②تطبيق حقل الزراعة في الهواء الطلق. كان تغلغل وتطبيق إضاءة النباتات في زراعة المرافق بطيئًا نسبيًا، في حين أن تطبيق أنظمة إضاءة النباتات LED (التحكم في الفترة الضوئية) للمحاصيل الخارجية ذات اليوم الطويل ذات القيمة الاقتصادية العالية (مثل فاكهة التنين) قد حقق تطورًا سريعًا.

③المصانع النباتية. حاليًا، نظام إضاءة المصنع الأسرع والأكثر استخدامًا هو مصنع الإضاءة الاصطناعية بالكامل، والذي ينقسم إلى مصانع نباتية مركزية متعددة الطبقات وموزعة حسب الفئة. إن تطوير مصانع الإضاءة الاصطناعية في الصين سريع للغاية. الهيئة الاستثمارية الرئيسية لمصنع الإضاءة الاصطناعية المركزي متعدد الطبقات بالكامل ليست الشركات الزراعية التقليدية، ولكنها المزيد من الشركات العاملة في مجال أشباه الموصلات والمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية، مثل Zhongke San'an، وFoxconn، وPanasonic Suzhou، وJingdong، وأيضًا COFCO و Xi Cui وغيرها من الشركات الزراعية الحديثة الجديدة. في المصانع الموزعة والمتنقلة، لا تزال حاويات الشحن (حاويات جديدة أو إعادة بناء الحاويات المستعملة) تستخدم كناقلات قياسية. تستخدم أنظمة الإضاءة النباتية لجميع النباتات الاصطناعية في الغالب أنظمة الإضاءة الخطية أو المسطحة، ويستمر عدد الأصناف المزروعة في التوسع. لقد بدأ استخدام مصادر الإضاءة LED ذات الصيغة التجريبية المختلفة على نطاق واسع وعلى نطاق واسع. المنتجات الموجودة في السوق هي بشكل رئيسي الخضار الورقية الخضراء.

④زراعة النباتات المنزلية. يمكن استخدام LED في مصابيح طاولة النباتات المنزلية، ورفوف زراعة النباتات المنزلية، وآلات زراعة الخضروات المنزلية، وما إلى ذلك.

⑤زراعة النباتات الطبية. تشمل زراعة النباتات الطبية نباتات مثل أنويكتوتشيلوس وليثوسبيرموم. تتمتع المنتجات الموجودة في هذه الأسواق بقيمة اقتصادية أعلى وهي حاليًا صناعة بها المزيد من تطبيقات إضاءة النباتات. بالإضافة إلى ذلك، أدى تقنين زراعة القنب في أمريكا الشمالية وأجزاء من أوروبا إلى تعزيز تطبيق إضاءة LED للنمو في مجال زراعة القنب.

⑥الأضواء المزهرة. باعتبارها أداة لا غنى عنها لضبط وقت ازدهار الزهور في صناعة بستنة الزهور، كان أول تطبيق للأضواء المزهرة هو المصابيح المتوهجة، تليها مصابيح الفلورسنت الموفرة للطاقة. مع تطور تصنيع LED، حلت المزيد من تركيبات الإضاءة المزهرة من نوع LED محل المصابيح التقليدية تدريجيًا.

⑦زراعة الأنسجة النباتية. مصادر الضوء التقليدية لزراعة الأنسجة هي بشكل رئيسي مصابيح الفلورسنت البيضاء، والتي تتميز بكفاءة الإضاءة المنخفضة وتوليد الحرارة الكبيرة. تعد مصابيح LED أكثر ملاءمة لزراعة الأنسجة النباتية الفعالة والتي يمكن التحكم فيها وصغيرة الحجم نظرًا لميزاتها البارزة مثل انخفاض استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة المنخفض والعمر الطويل. في الوقت الحاضر، تحل أنابيب LED البيضاء محل مصابيح الفلورسنت البيضاء تدريجيًا.

4. التوزيع الإقليمي لشركات الإضاءة

وفقًا للإحصاءات، يوجد حاليًا أكثر من 300 شركة إضاءة متنامية في بلدي، وتمثل شركات الإضاءة المتنامية في منطقة دلتا نهر اللؤلؤ أكثر من 50%، وهي بالفعل في موقع رئيسي. تمثل شركات إضاءة النمو في دلتا نهر اليانغتسى حوالي 30%، ولا تزال منطقة إنتاج مهمة لمنتجات إضاءة النمو. تتوزع شركات مصابيح النمو التقليدية بشكل رئيسي في دلتا نهر اليانغتسى، ودلتا نهر اللؤلؤ، ومنطقة بوهاي ريم، حيث تمثل دلتا نهر اليانغتسى 53%، ودلتا نهر اللؤلؤ، ودلتا نهر اللؤلؤ 24%، و22% على التوالي. . مناطق التوزيع الرئيسية لمصنعي مصابيح LED للنمو هي دلتا نهر اللؤلؤ (62%)، ودلتا نهر اليانغتسى (20%)، وBohai Rim (12%).

ب. اتجاه تطوير صناعة الإضاءة LED

1. التخصص

تتميز إضاءة LED للنمو بخصائص الطيف القابل للتعديل وشدة الضوء، وتوليد الحرارة الإجمالي المنخفض، والأداء الجيد المقاوم للماء، لذلك فهي مناسبة لإضاءة النمو في مشاهد مختلفة. وفي الوقت نفسه، عززت التغيرات في البيئة الطبيعية وسعي الناس لتحقيق جودة الغذاء التطور النشط لزراعة المرافق وتنمية المصانع، وقادت صناعة الإضاءة LED إلى فترة من التطور السريع. في المستقبل، ستلعب إضاءة LED للنمو دورًا مهمًا في تحسين كفاءة الإنتاج الزراعي، وتحسين سلامة الأغذية، وتحسين جودة الفواكه والخضروات. سوف يتطور مصدر ضوء LED لإضاءة النمو مع التخصص التدريجي للصناعة ويتحرك في اتجاه أكثر استهدافًا.

2. كفاءة عالية

يعد تحسين كفاءة الإضاءة وكفاءة الطاقة هو المفتاح لتقليل تكاليف تشغيل إضاءة المصنع بشكل كبير. إن استخدام مصابيح LED لتحل محل المصابيح التقليدية والتحسين الديناميكي وتعديل بيئة الإضاءة وفقًا لمتطلبات صيغة الضوء للنباتات من مرحلة الشتلات إلى مرحلة الحصاد هي الاتجاهات الحتمية للزراعة المكررة في المستقبل. ومن حيث تحسين المحصول يمكن زراعته على مراحل ومناطق مضاف إليها تركيبة خفيفة حسب الخصائص التطورية للنباتات لتحسين كفاءة الإنتاج والمحصول في كل مرحلة. وفيما يتعلق بتحسين الجودة، يمكن استخدام تنظيم التغذية وتنظيم الضوء لزيادة محتوى العناصر الغذائية وغيرها من المكونات الوظيفية للرعاية الصحية.

وبحسب التقديرات، يبلغ الطلب الوطني الحالي على شتلات الخضار 680 ملياراً، في حين أن الطاقة الإنتاجية لشتلات المصانع أقل من 10%. صناعة الشتلات لديها متطلبات بيئية أعلى. موسم الإنتاج في الغالب هو الشتاء والربيع. الضوء الطبيعي ضعيف وهناك حاجة إلى ضوء إضافي اصطناعي. تتمتع إضاءة نمو النباتات بمدخلات ومخرجات عالية نسبيًا ودرجة عالية من قبول المدخلات. يتمتع LED بمزايا فريدة، لأن الفواكه والخضروات (الطماطم والخيار والبطيخ وما إلى ذلك) تحتاج إلى تطعيم، كما أن الطيف المحدد من مكملات الضوء في ظل ظروف الرطوبة العالية يمكن أن يعزز شفاء الشتلات المطعمة. يمكن للضوء الإضافي لزراعة الخضروات في الدفيئة أن يعوض نقص الضوء الطبيعي، ويحسن كفاءة التمثيل الضوئي للنبات، ويعزز الإزهار والإثمار، ويزيد الغلة، ويحسن جودة المنتج. تتمتع إضاءة النمو LED بآفاق تطبيق واسعة في شتلات الخضروات وإنتاج الدفيئة.

3. ذكي

تتطلب إضاءة نمو النباتات طلبًا قويًا للتحكم في جودة الضوء وكميته في الوقت الفعلي. مع تحسين تكنولوجيا التحكم الذكي وتطبيق إنترنت الأشياء، يمكن لمجموعة متنوعة من الأطياف أحادية اللون وأنظمة التحكم الذكية تحقيق التحكم في الوقت، والتحكم في الضوء، ووفقًا لحالة نمو النباتات، وتعديل جودة الضوء وإخراج الضوء في الوقت المناسب لا بد أن يصبح الاتجاه الرئيسي في التطوير المستقبلي لتكنولوجيا إضاءة نمو النباتات.