المصدر الأصلي: Houcheng Liu.حالة التطور واتجاه صناعة إضاءة مصنع LED [J]. مجلة هندسة الإضاءة ، 2018،29 (04): 8-9.
مصدر المقال: مادة مرة واحدة عميقة

الضوء هو العامل البيئي الأساسي لنمو النبات وتطوره.لا يوفر الضوء الطاقة لنمو النبات فقط من خلال عملية التمثيل الضوئي ، ولكنه أيضًا منظم مهم لنمو النبات وتطوره.يمكن أن يعزز مكمل الضوء الاصطناعي أو تشعيع الضوء الاصطناعي الكامل نمو النبات ، ويزيد الغلة ، ويحسن شكل المنتج ، ولونه ، ويعزز المكونات الوظيفية ، ويقلل من حدوث الأمراض والآفات.اليوم ، سوف أشاطركم حالة التطوير واتجاه صناعة إضاءة المصنع.
يتم استخدام تقنية مصدر الضوء الاصطناعي على نطاق واسع في مجال إضاءة المصنع.تتمتع LED بالعديد من المزايا مثل كفاءة الإضاءة العالية وتوليد الحرارة المنخفضة وصغر الحجم والعمر الطويل والعديد من المزايا الأخرى.لها مزايا واضحة في مجال نمو الإضاءة.سوف تعتمد صناعة الإضاءة المتنامية بشكل تدريجي تركيبات الإضاءة LED لزراعة النباتات.

أ- حالة تطوير LED تنمو صناعة الإضاءة 

1. حزمة led لتنمو الإضاءة

في مجال نمو عبوات LED للإضاءة ، هناك العديد من أنواع أجهزة التعبئة والتغليف ، ولا يوجد نظام قياسي موحد للقياس والتقييم.لذلك ، بالمقارنة مع المنتجات المحلية ، يركز المصنعون الأجانب بشكل أساسي على اتجاهات الطاقة العالية والكوز والوحدة النمطية ، مع مراعاة سلسلة الضوء الأبيض للإضاءة المتزايدة ، مع مراعاة خصائص نمو النبات وبيئة الإضاءة المتوافقة مع البشر ، تتمتع بمزايا تقنية أكبر في الموثوقية والضوء الكفاءة ، وخصائص الإشعاع الضوئي للنباتات المختلفة في دورات نمو مختلفة ، بما في ذلك أنواع مختلفة من محطات الطاقة العالية والمتوسطة والطاقة المنخفضة من منتجات مختلفة الأحجام ، لتلبية احتياجات مجموعة متنوعة من النباتات في بيئات نمو مختلفة ، وتوقع تحقيق هدف تعظيم نمو النبات وتوفير الطاقة.

لا يزال عدد كبير من براءات الاختراع الأساسية الخاصة بالرقائق فوق المحورية في أيدي الشركات الرائدة المبكرة مثل Nichia اليابانية و American Career.لا يزال مصنعو الرقائق المحليون يفتقرون إلى المنتجات الحاصلة على براءات اختراع ذات القدرة التنافسية في السوق.في الوقت نفسه ، تقوم العديد من الشركات أيضًا بتطوير تقنيات جديدة في مجال تنمية رقائق تغليف الإضاءة.على سبيل المثال ، تمكّن تقنية شرائح الأغشية الرقيقة من Osram من تجميع الرقائق بشكل وثيق معًا لإنشاء سطح إضاءة بمساحة كبيرة.بناءً على هذه التقنية ، يمكن لنظام إضاءة LED عالي الكفاءة بطول موجة يبلغ 660 نانومتر أن يقلل بنسبة 40٪ من استهلاك الطاقة في منطقة الزراعة.

2. ينمو طيف الإضاءة والأجهزة
طيف إضاءة المصنع أكثر تعقيدًا وتنوعًا.النباتات المختلفة لها اختلافات كبيرة في الأطياف المطلوبة في دورات النمو المختلفة وحتى في بيئات النمو المختلفة.من أجل تلبية هذه الاحتياجات المتباينة ، توجد حاليًا المخططات التالية في الصناعة: ① مخططات تجميع ضوء أحادية اللون متعددة.الأطياف الثلاثة الأكثر فاعلية لعملية التمثيل الضوئي للنبات هي الطيف ذو القمم عند 450 نانومتر و 660 نانومتر ، النطاق 730 نانومتر لتحفيز ازدهار النبات ، بالإضافة إلى الضوء الأخضر البالغ 525 نانومتر والشريط فوق البنفسجي تحت 380 نانومتر.اجمع بين هذه الأنواع من الأطياف وفقًا للاحتياجات المختلفة للنباتات لتكوين الطيف الأنسب.مخطط الطيف الكامل لتحقيق التغطية الكاملة لنطاق طلب المصنع.قد لا يكون هذا النوع من الطيف المقابل لشريحة SUNLIKE التي تمثلها شركة Seoul Semiconductor وشركة Samsung هو الأكثر كفاءة ، ولكنه مناسب لجميع المصانع ، وتكلفة أقل بكثير من تكلفة حلول توليفة الضوء أحادية اللون.③ استخدم الضوء الأبيض كامل الطيف باعتباره الدعامة الأساسية ، بالإضافة إلى الضوء الأحمر 660 نانومتر كمخطط مركب لتحسين فعالية الطيف.هذا المخطط هو أكثر اقتصادا وعملية.

تنمو رقائق LED الخفيفة أحادية اللون للإضاءة في النبات (الأطوال الموجية الرئيسية هي 450nm ، 660nm ، 730nm) تغطيها العديد من الشركات المحلية والأجنبية ، في حين أن المنتجات المحلية أكثر تنوعًا ولديها المزيد من المواصفات ، 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 للتعبئة والتغليف المحلية والأجنبية.بالنسبة لأجهزة الإضاءة أحادية اللون لتغليف المصانع ، بالإضافة إلى المنتجات ذات نطاقات الطول الموجي الرئيسية التي تبلغ 450 نانومتر و 660 نانومتر و 730 نانومتر ، يقوم العديد من الشركات المصنعة أيضًا بتطوير منتجات جديدة في نطاقات الطول الموجي الأخرى لتحقيق التغطية الكاملة للإشعاع النشط للصور الاصطناعية (PAR) الطول الموجي (450-730 نانومتر).

مصابيح نمو النبات أحادية اللون LED ليست مناسبة لنمو جميع النباتات.لذلك ، يتم 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 زرقاء عادية أو رقاقة LED فوق بنفسجية مع الفوسفور لتحقيق طيف "كامل" ، وكفاءتها في التمثيل الضوئي لها ارتفاعها وانخفاضها.تستخدم معظم الشركات المصنعة لأجهزة إضاءة LED البيضاء لتغليف النباتات الرقاقة الزرقاء + الفوسفور لتحقيق طيف كامل.بالإضافة إلى وضع التغليف للضوء أحادي اللون والضوء الأزرق أو رقاقة الأشعة فوق البنفسجية بالإضافة إلى الفوسفور لتحقيق الضوء الأبيض ، فإن أجهزة تغليف إضاءة المصنع لها أيضًا وضع تغليف مركب يستخدم شريحتين أو أكثر من رقائق الطول الموجي ، مثل الأحمر عشرة الأزرق / فوق البنفسجي ، RGB ، RGBW.يتميز وضع التغليف هذا بمزايا رائعة في التعتيم.

فيما يتعلق بمنتجات LED ذات الطول الموجي الضيق ، يمكن لمعظم موردي التعبئة والتغليف تزويد العملاء بمنتجات مختلفة من الطول الموجي في نطاق 365-740 نانومتر.فيما يتعلق بطيف إضاءة المصنع المحول بواسطة الفوسفور ، فإن معظم الشركات المصنعة للتعبئة والتغليف لديها مجموعة متنوعة من الأطياف للعملاء للاختيار من بينها.مقارنة بعام 2016 ، حقق معدل نمو مبيعاتها في عام 2017 زيادة كبيرة.من بينها ، يتركز معدل نمو مصدر ضوء LED 660 نانومتر في 20٪ -50٪ ، ومعدل نمو مبيعات مصدر ضوء LED للنباتات المحولة من الفوسفور يصل إلى 50٪ -200٪ ، أي مبيعات مصنع تحويل الفوسفور مصادر ضوء LED تنمو بشكل أسرع.

يمكن لجميع شركات التعبئة والتغليف توفير منتجات تغليف عامة 0.2-0.9 واط و 1-3 واط.تتيح مصادر الإضاءة هذه لمصنعي الإضاءة التمتع بمرونة جيدة في تصميم الإضاءة.بالإضافة إلى ذلك ، توفر بعض الشركات المصنعة أيضًا منتجات تغليف متكاملة ذات طاقة أعلى.في الوقت الحاضر ، أكثر من 80٪ من شحنات معظم الشركات المصنعة تتراوح بين 0.2-0.9 واط أو 1-3 واط ، ومن بينها ، تتركز شحنات شركات التعبئة والتغليف العالمية الرائدة في 1-3 وات ، بينما الشحنات الصغيرة والمتوسطة- تتركز شركات التعبئة والتغليف ذات الحجم في 0.2-0.9 وات.

3. مجالات تطبيق الإضاءة تنمو النبات

من مجال التطبيق ، تُستخدم تركيبات الإضاءة للنمو النباتي بشكل أساسي في إضاءة الدفيئة ومصانع الإضاءة الاصطناعية بالكامل وثقافة الأنسجة النباتية وإضاءة مجال الزراعة في الهواء الطلق والخضروات المنزلية وزراعة الزهور والأبحاث المختبرية.

في البيوت المحمية الشمسية والبيوت البلاستيكية متعددة الامتدادات ، لا تزال نسبة الضوء الاصطناعي للإضاءة التكميلية منخفضة ، ومصابيح الهاليد المعدنية ومصابيح الصوديوم عالية الضغط هي أهمها.معدل تغلغل أنظمة إضاءة LED تنمو منخفضًا 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 للـ الدفيئة مع تجنب حروق النباتات.لم يوفر نظام إضاءة النمو LED تعليمات محددة وفعالة ودعم البيانات ، مما أدى إلى تأخير تطبيقه في ضوء النهار والصوبات الزراعية متعددة الفترات.في الوقت الحاضر ، لا تزال تطبيقات العرض التوضيحي الصغيرة هي الدعامة الأساسية.نظرًا لأن LED مصدر ضوء بارد ، يمكن أن يكون قريبًا نسبيًا من مظلة النباتات ، مما يؤدي إلى تأثير أقل على درجة الحرارة.في ضوء النهار والصوب الزراعية متعددة الفترات ، تُستخدم إضاءة LED للنمو بشكل أكثر شيوعًا في الزراعة بين النباتات.

② تطبيق مجال الزراعة في الهواء الطلق.كان تغلغل الإضاءة النباتية وتطبيقها في زراعة المرافق بطيئًا نسبيًا ، في حين أن تطبيق أنظمة إضاءة نباتات LED (التحكم في الفترة الضوئية) لمحاصيل الأيام الطويلة الخارجية ذات القيمة الاقتصادية العالية (مثل فاكهة التنين) قد حقق تطورًا سريعًا.

③ مصانع النباتات.في الوقت الحالي ، يعد نظام إضاءة المصنع الأسرع والأكثر استخدامًا هو مصنع مصنع الإضاءة الاصطناعية بالكامل ، والذي ينقسم إلى مصانع مركزية متعددة الطبقات ومصانع متحركة موزعة حسب الفئة.إن تطوير مصانع الإضاءة الاصطناعية في الصين سريع للغاية.هيئة الاستثمار الرئيسية لمصنع الإضاءة الصناعية المركزية متعدد الطبقات بالكامل ليست شركات زراعية تقليدية ، ولكن هناك المزيد من الشركات العاملة في أشباه الموصلات والمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية ، مثل Zhongke San'an و Foxconn و Panasonic Suzhou و Jingdong وأيضًا COFCO و Xi Cui وشركات زراعية حديثة أخرى.في المصانع الموزعة والمتنقلة ، لا تزال حاويات الشحن (حاويات جديدة أو إعادة بناء الحاويات المستعملة) تستخدم كناقلات قياسية.تستخدم أنظمة إضاءة المصنع لجميع النباتات الاصطناعية في الغالب أنظمة إضاءة ذات مصفوفة خطية أو مسطحة ، ويستمر عدد الأصناف المزروعة في التوسع.بدأت العديد من مصادر ضوء LED التجريبية بصيغة الضوء على نطاق واسع وعلى نطاق واسع.المنتجات الموجودة في السوق هي الخضار الورقية بشكل أساسي.

④ زراعة النباتات المنزلية.يمكن استخدام LED في مصابيح طاولة النباتات المنزلية ، ورفوف زراعة النباتات المنزلية ، وآلات زراعة الخضروات المنزلية ، إلخ.

زراعة النباتات الطبية.تشمل زراعة النباتات الطبية نباتات مثل Anoectochilus و Lithospermum.المنتجات في هذه الأسواق لها قيمة اقتصادية أعلى وهي حاليًا صناعة بها المزيد من تطبيقات إضاءة المصنع.بالإضافة إلى ذلك ، عزز إضفاء الشرعية على زراعة القنب في أمريكا الشمالية وأجزاء من أوروبا تطبيق إضاءة LED للنمو في مجال زراعة القنب.

⑥ المصابيح المزهرة.كأداة لا غنى عنها لضبط وقت ازدهار الأزهار في صناعة زراعة الزهور ، كان أول تطبيق للمصابيح المتوهجة هو المصابيح المتوهجة ، تليها مصابيح الفلورسنت الموفرة للطاقة.مع تطور تصنيع LED ، حلت المزيد من تركيبات الإضاءة المزهرة من نوع LED تدريجياً محل المصابيح التقليدية.

⑦ زراعة الأنسجة النباتية.مصادر ضوء زراعة الأنسجة التقليدية هي بشكل أساسي مصابيح الفلورسنت البيضاء ، والتي لها كفاءة إضاءة منخفضة وتوليد حرارة كبيرة.تعد مصابيح LED أكثر ملاءمة لثقافة أنسجة نباتية فعالة ويمكن التحكم فيها ومضغوطة نظرًا لميزاتها البارزة مثل استهلاك الطاقة المنخفض وتوليد الحرارة المنخفضة والعمر الطويل.في الوقت الحاضر ، تحل أنابيب LED البيضاء تدريجياً محل مصابيح الفلورسنت البيضاء.

4. التوزيع الإقليمي لشركات الإضاءة تنمو

وفقًا للإحصاءات ، يوجد حاليًا أكثر من 300 شركة إضاءة متنامية في بلدي ، وتشكل شركات الإضاءة في منطقة دلتا نهر اللؤلؤ أكثر من 50 ٪ ، وهي بالفعل في موقع رئيسي.تنمو شركات الإضاءة في دلتا نهر اليانغتسي بحوالي 30 ٪ ، ولا تزال منطقة إنتاج مهمة لتنمية منتجات الإضاءة.تتوزع شركات المصابيح التقليدية بشكل أساسي في دلتا نهر اليانغتسي ودلتا نهر اللؤلؤ وبوهاي ريم ، حيث تمثل دلتا نهر اليانغتسي نسبة 53٪ منها ، بينما تمثل دلتا نهر اللؤلؤ ونهر بوهاي ريم 24٪ و 22٪ على التوالي .مناطق التوزيع الرئيسية لمصنعي الإضاءة المزودة بمصابيح LED هي دلتا نهر اللؤلؤ (62٪) ودلتا نهر اليانغتسي (20٪) وبوهاي ريم (12٪).

اتجاه تطوير LED ينمو صناعة الإضاءة

1. التخصص

تتميز إضاءة LED للنمو بخصائص الطيف القابل للتعديل وشدة الضوء ، وتوليد الحرارة الإجمالية المنخفضة ، والأداء المقاوم للماء الجيد ، لذلك فهي مناسبة لتنمية الإضاءة في المشاهد المختلفة.في الوقت نفسه ، عززت التغييرات في البيئة الطبيعية وسعى الناس لجودة الطعام التطور النشط لزراعة المرافق ونمو 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 للإضاءة المتزايدة مع التخصص التدريجي للصناعة والتحرك في اتجاه أكثر استهدافًا.

2. كفاءة عالية

يعد تحسين كفاءة الإضاءة وكفاءة الطاقة هو المفتاح لخفض تكاليف تشغيل إضاءة المصنع بشكل كبير.يعد استخدام مصابيح LED لاستبدال 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.فيما يتعلق بتحسين المحصول ، يمكن زراعته على مراحل ومناطق مقترنة بصيغة خفيفة وفقًا للخصائص التنموية للنباتات لتحسين كفاءة الإنتاج والمحصول في كل مرحلة.فيما يتعلق بتحسين الجودة ، يمكن استخدام تنظيم التغذية وتنظيم الضوء لزيادة محتوى العناصر الغذائية والمكونات الوظيفية الأخرى للرعاية الصحية.

وتشير التقديرات إلى أن الطلب الوطني الحالي على شتلات الخضر يبلغ 680 مليارًا ، بينما تقل الطاقة الإنتاجية لشتلات المصانع عن 10٪.صناعة الشتلات لها متطلبات بيئية أعلى.موسم الإنتاج في الغالب هو الشتاء والربيع.الضوء الطبيعي ضعيف وهناك حاجة إلى ضوء إضافي اصطناعي.تتميز إضاءة نمو النبات بمدخلات ومخرجات عالية نسبيًا ودرجة عالية من قبول المدخلات.تتمتع LED بمزايا فريدة ، لأن الفواكه والخضروات (الطماطم ، والخيار ، والبطيخ ، وما إلى ذلك) تحتاج إلى التطعيم ، ويمكن أن يعزز الطيف المحدد من مكملات الضوء في ظل ظروف الرطوبة العالية شفاء الشتلات المطعمة.يمكن أن يعوض الضوء الإضافي لزراعة الخضروات في الدفيئة نقص الضوء الطبيعي ، وتحسين كفاءة التمثيل الضوئي للنبات ، وتعزيز الإزهار والثمار ، وزيادة الغلة ، وتحسين جودة المنتج.إضاءة LED تنمو لديها آفاق تطبيق واسعة في شتلات الخضروات وإنتاج الدفيئة.

3. ذكي

تتمتع إضاءة نمو النبات بطلب قوي للتحكم في الوقت الفعلي في جودة الضوء وكمية الضوء.مع تحسين تقنية التحكم الذكي وتطبيق إنترنت الأشياء ، يمكن لمجموعة متنوعة من الأطياف أحادية اللون وأنظمة التحكم الذكية تحقيق التحكم في الوقت والتحكم في الإضاءة ، ووفقًا لحالة نمو النباتات ، وتعديل جودة الضوء وإخراج الضوء في الوقت المناسب لا بد أن يصبح الاتجاه الرئيسي في التطوير المستقبلي لتكنولوجيا الإضاءة تنمو النبات.