Originalquelle: Houcheng Liu. Entwicklungsstand und Trend der LED-Anlagenbeleuchtungsindustrie[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Quelle des Artikels: Material Once Deep

Licht ist der grundlegende Umweltfaktor für Pflanzenwachstum und -entwicklung. Licht liefert nicht nur Energie für das Pflanzenwachstum durch Photosynthese, sondern ist auch ein wichtiger Regulator des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung. Eine Ergänzung mit künstlichem Licht oder eine vollständige Bestrahlung mit künstlichem Licht kann das Pflanzenwachstum fördern, den Ertrag steigern, die Produktform und -farbe verbessern, funktionelle Komponenten verbessern und das Auftreten von Krankheiten und Schädlingen reduzieren. Heute werde ich Ihnen den Entwicklungsstand und Trend der Pflanzenbeleuchtungsindustrie mitteilen.
Im Bereich der Pflanzenbeleuchtung wird die Technologie künstlicher Lichtquellen immer häufiger eingesetzt. LED hat viele Vorteile wie hohe Lichtausbeute, geringe Wärmeentwicklung, geringe Größe, lange Lebensdauer und viele andere Vorteile. Es hat offensichtliche Vorteile im Bereich der Wachstumsbeleuchtung. Die Grow-Beleuchtungsindustrie wird nach und nach LED-Beleuchtungskörper für den Pflanzenanbau einführen.

A. Der Entwicklungsstand der LED-Wachstumsbeleuchtungsindustrie 

1.LED-Paket für die Wachstumsbeleuchtung

Im Bereich der LED-Verpackung für Wachstumsbeleuchtung gibt es viele Arten von Verpackungsgeräten, und es gibt kein einheitliches Mess- und Bewertungsstandardsystem. Daher konzentrieren sich ausländische Hersteller im Vergleich zu inländischen Produkten hauptsächlich auf Hochleistungs-, Kolben- und Modulrichtungen. Unter Berücksichtigung der weißen Lichtserie der Wachstumsbeleuchtung bieten sie unter Berücksichtigung der Pflanzenwachstumseigenschaften und einer humanisierten Beleuchtungsumgebung größere technische Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit und Licht Effizienz, photosynthetische Strahlungseigenschaften verschiedener Pflanzen in verschiedenen Wachstumszyklen, einschließlich verschiedener Arten von Anlagen mit hoher Leistung, mittlerer Leistung und niedriger Leistung unterschiedlicher Größe, um die Bedürfnisse einer Vielzahl von Pflanzen in unterschiedlichen Wachstumsumgebungen zu erfüllen und zu erreichen das Ziel der Maximierung des Pflanzenwachstums und der Energieeinsparung.

Eine große Anzahl von Kernpatenten für Chip-Epitaxiewafer liegt immer noch in den Händen früher führender Unternehmen wie Nichia und American Career aus Japan. Inländischen Chipherstellern mangelt es immer noch an patentierten Produkten mit Marktwettbewerbsfähigkeit. Gleichzeitig entwickeln viele Unternehmen auch neue Technologien im Bereich Grow-Lighting-Packaging-Chips. Beispielsweise ermöglicht die Dünnfilm-Chip-Technologie von Osram, Chips eng aneinander zu packen, um eine großflächige Leuchtfläche zu schaffen. Basierend auf dieser Technologie kann ein hocheffizientes LED-Beleuchtungssystem mit einer Wellenlänge von 660 nm den Energieverbrauch im Anbaubereich um 40 % senken.

2. Erweitern Sie das Beleuchtungsspektrum und die Geräte
Das Spektrum der Pflanzenbeleuchtung ist komplexer und vielfältiger. Verschiedene Pflanzen weisen in unterschiedlichen Wachstumszyklen und sogar in unterschiedlichen Wachstumsumgebungen große Unterschiede in den erforderlichen Spektren auf. Um diesen differenzierten Anforderungen gerecht zu werden, gibt es derzeit in der Branche die folgenden Systeme: ①Mehrere monochromatische Lichtkombinationssysteme. Die drei effektivsten Spektren für die Photosynthese von Pflanzen sind hauptsächlich das Spektrum mit Spitzen bei 450 nm und 660 nm, das 730-nm-Band zur Auslösung der Pflanzenblüte sowie das grüne Licht von 525 nm und das ultraviolette Band unter 380 nm. Kombinieren Sie diese Arten von Spektren entsprechend den unterschiedlichen Bedürfnissen der Pflanzen, um das am besten geeignete Spektrum zu erhalten. ②Vollspektrum-Schema zur vollständigen Abdeckung des Anlagenbedarfsspektrums. Diese Art von Spektrum, das dem von Seoul Semiconductor und Samsung vertretenen SUNLIKE-Chip entspricht, ist zwar nicht der effizienteste, eignet sich aber für alle Anlagen und die Kosten sind viel geringer als bei monochromatischen Lichtkombinationslösungen. ③Verwenden Sie weißes Vollspektrumlicht als Hauptstütze und 660-nm-Rotlicht als Kombinationsschema, um die Wirksamkeit des Spektrums zu verbessern. Dieses Schema ist wirtschaftlicher und praktischer.

Pflanzenwachstumsbeleuchtung mit LED-Chips mit monochromatischem Licht (die Hauptwellenlängen sind 450 nm, 660 nm, 730 nm). Verpackungsgeräte werden von vielen in- und ausländischen Unternehmen abgedeckt, während inländische Produkte vielfältiger sind und mehr Spezifikationen aufweisen und die Produkte ausländischer Hersteller stärker standardisiert sind. Gleichzeitig besteht hinsichtlich des photosynthetischen Photonenflusses, der Lichteffizienz usw. immer noch eine große Lücke zwischen inländischen und ausländischen Verpackungsherstellern. Für monochromatische Lichtverpackungsgeräte zur Pflanzenbeleuchtung entwickeln viele Hersteller neben Produkten mit den Hauptwellenlängenbändern 450 nm, 660 nm und 730 nm auch neue Produkte in anderen Wellenlängenbändern, um eine vollständige Abdeckung für photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) zu erreichen. Wellenlänge (450-730 nm).

Monochromatische LED-Pflanzenwachstumslampen sind nicht für das Wachstum aller Pflanzen geeignet. Daher werden die Vorteile von Vollspektrum-LEDs hervorgehoben. Das Vollspektrum muss zunächst das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts (400–700 nm) vollständig abdecken und die Leistung dieser beiden Bänder steigern: blaugrünes Licht (470–510 nm), tiefrotes Licht (660–700 nm). Verwenden Sie gewöhnliche blaue LEDs oder ultraviolette LED-Chips mit Leuchtstoff, um ein „volles“ Spektrum zu erzielen, und seine photosynthetische Effizienz hat seine eigenen Höhen und Tiefen. Die meisten Hersteller von weißen LED-Verpackungsgeräten für die Pflanzenbeleuchtung verwenden Blue Chip + Leuchtstoffe, um das volle Spektrum zu erreichen. Zusätzlich zum Verpackungsmodus für monochromatisches Licht und blaues Licht oder Ultraviolett-Chip plus Leuchtstoff zur Realisierung von weißem Licht verfügen Pflanzenbeleuchtungs-Verpackungsgeräte auch über einen zusammengesetzten Verpackungsmodus, der zwei oder mehr Wellenlängen-Chips verwendet, z. B. Rot, Blau/Ultraviolett, RGB, RGBW . Dieser Verpackungsmodus bietet große Vorteile beim Dimmen.

Was LED-Produkte mit schmaler Wellenlänge angeht, können die meisten Verpackungslieferanten ihren Kunden Produkte mit verschiedenen Wellenlängen im 365-740-nm-Band anbieten. Bezüglich des durch Leuchtstoffe umgewandelten Pflanzenbeleuchtungsspektrums bieten die meisten Verpackungshersteller den Kunden eine Vielzahl von Spektren zur Auswahl an. Im Vergleich zu 2016 konnte die Umsatzwachstumsrate im Jahr 2017 deutlich gesteigert werden. Unter ihnen konzentriert sich die Wachstumsrate der 660-nm-LED-Lichtquelle auf 20–50 %, und die Umsatzwachstumsrate der LED-Lichtquelle für mit Phosphor umgewandelte Pflanzen erreicht 50–200 %, d. h. der Umsatz mit mit Phosphor umgewandelten Pflanzen LED-Lichtquellen wachsen schneller.

Alle Verpackungsunternehmen können allgemeine Verpackungsprodukte mit 0,2–0,9 W und 1–3 W anbieten. Diese Lichtquellen ermöglichen Leuchtenherstellern eine große Flexibilität bei der Lichtgestaltung. Darüber hinaus bieten einige Hersteller auch integrierte Verpackungsprodukte mit höherer Leistung an. Derzeit liegen mehr als 80 % der Lieferungen der meisten Hersteller bei 0,2–0,9 W oder 1–3 W. Unter ihnen konzentrieren sich die Lieferungen führender internationaler Verpackungsunternehmen auf 1–3 W, während die Lieferungen kleiner und mittlerer Hersteller auf 1–3 W konzentriert sind. Große Verpackungsunternehmen konzentrieren sich auf 0,2 bis 0,9 W.

3. Anwendungsbereiche der Pflanzenwachstumsbeleuchtung

Aus dem Anwendungsbereich werden Pflanzenwachstumsbeleuchtungskörper hauptsächlich in der Gewächshausbeleuchtung, in Pflanzenfabriken mit rein künstlicher Beleuchtung, in der Pflanzengewebekultur, in der Feldbeleuchtung in der Landwirtschaft im Freien, im Gemüse- und Blumenanbau im Haushalt sowie in der Laborforschung eingesetzt.

①In Solargewächshäusern und Mehrfeldgewächshäusern ist der Anteil an künstlichem Licht zur Zusatzbeleuchtung noch gering, wobei Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampen im Vordergrund stehen. Die Verbreitungsrate von LED-Wachstumsbeleuchtungssystemen ist relativ gering, aber die Wachstumsrate beginnt sich zu beschleunigen, wenn die Kosten sinken. Der Hauptgrund liegt darin, dass Benutzer über langjährige Erfahrung im Umgang mit Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampen verfügen und der Einsatz von Halogen-Metalldampflampen und Natriumdampf-Hochdrucklampen etwa 6 bis 8 % der Wärmeenergie für das Gerät bereitstellen kann Gewächshaus und vermeidet dabei Verbrennungen an Pflanzen. Das LED-Wachstumsbeleuchtungssystem bot keine spezifischen und effektiven Anweisungen und Datenunterstützung, was seine Anwendung in Tageslicht- und Mehrfeldgewächshäusern verzögerte. Derzeit stehen noch kleinmaßstäbliche Demonstrationsanwendungen im Vordergrund. Da es sich bei LED um eine Kaltlichtquelle handelt, kann sie relativ nah am Pflanzendach angebracht werden, was zu geringeren Temperatureinflüssen führt. In Tageslicht- und Mehrfeldgewächshäusern wird LED-Wachstumsbeleuchtung häufiger für den Pflanzenanbau eingesetzt.

②Anwendung auf dem Feld im Freien. Die Durchdringung und Anwendung der Pflanzenbeleuchtung in der Anlagenlandwirtschaft verlief relativ langsam, während der Einsatz von LED-Pflanzenbeleuchtungssystemen (Photoperiodensteuerung) für Langtagkulturen im Freien mit hohem wirtschaftlichen Wert (z. B. Drachenfrüchte) eine schnelle Entwicklung verzeichnete.

③Anlagenfabriken. Das derzeit schnellste und am weitesten verbreitete Pflanzenbeleuchtungssystem ist die rein künstliche Lichtpflanzenfabrik, die nach Kategorien in zentralisierte mehrschichtige und verteilte bewegliche Pflanzenfabriken unterteilt ist. Die Entwicklung von Fabriken für Kunstlichtanlagen in China schreitet sehr schnell voran. Der Hauptinvestitionsträger der zentralisierten mehrschichtigen Fabrik für künstliche Lichtpflanzen sind keine traditionellen Agrarunternehmen, sondern mehrere Unternehmen, die sich mit Halbleiter- und Unterhaltungselektronikprodukten befassen, wie Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong und andere COFCO und Xi Cui und andere neue moderne Agrarunternehmen. In dezentralen und mobilen Anlagenfabriken werden weiterhin Versandcontainer (Neucontainer oder Umbau von Gebrauchtcontainern) als Standardträger eingesetzt. Die Pflanzenbeleuchtungssysteme aller künstlichen Pflanzen verwenden meist lineare oder flache Array-Beleuchtungssysteme, und die Anzahl der gepflanzten Sorten nimmt weiter zu. Verschiedene LED-Lichtquellen mit experimenteller Lichtformel werden zunehmend weit verbreitet eingesetzt. Bei den auf dem Markt befindlichen Produkten handelt es sich hauptsächlich um grünes Blattgemüse.

④Anpflanzung von Haushaltspflanzen. LED kann in Tischlampen für Haushaltspflanzen, Pflanzgestellen für Haushaltspflanzen, Maschinen für den Gemüseanbau im Haushalt usw. verwendet werden.

⑤Anbau von Heilpflanzen. Beim Anbau von Heilpflanzen handelt es sich um Pflanzen wie Anoectochilus und Lithospermum. Produkte in diesen Märkten haben einen höheren wirtschaftlichen Wert und sind derzeit eine Branche mit mehr Pflanzenbeleuchtungsanwendungen. Darüber hinaus hat die Legalisierung des Cannabisanbaus in Nordamerika und Teilen Europas den Einsatz von LED-Wachstumsbeleuchtung im Bereich des Cannabisanbaus gefördert.

⑥Blühende Lichter. Als unverzichtbares Hilfsmittel zur Anpassung der Blütezeit von Blumen in der Blumengärtnerei wurden Glühlampen zum ersten Mal eingesetzt, gefolgt von energiesparenden Leuchtstofflampen. Mit der Entwicklung der LED-Industrialisierung ersetzten nach und nach immer mehr LED-Blütenbeleuchtungskörper die herkömmlichen Lampen.

⑦Pflanzengewebekultur. Herkömmliche Lichtquellen für Gewebekulturen sind hauptsächlich weiße Leuchtstofflampen, die eine geringe Lichtausbeute und eine große Wärmeentwicklung aufweisen. LEDs eignen sich aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften wie geringem Stromverbrauch, geringer Wärmeentwicklung und langer Lebensdauer besser für effiziente, kontrollierbare und kompakte Pflanzengewebekulturen. Derzeit ersetzen weiße LED-Röhren nach und nach weiße Leuchtstofflampen.

4. Regionale Verteilung der Grow-Beleuchtungsunternehmen

Laut Statistik gibt es in meinem Land derzeit mehr als 300 Grow-Beleuchtungsunternehmen, und Grow-Beleuchtungsunternehmen im Perlflussdelta machen mehr als 50 % aus, und sie nehmen bereits eine wichtige Position ein. Grow-Beleuchtungsunternehmen im Jangtse-Delta machen etwa 30 % aus und es ist immer noch ein wichtiger Produktionsbereich für Grow-Beleuchtungsprodukte. Traditionelle Hersteller von Wachstumslampen sind hauptsächlich im Jangtse-Delta, im Perlfluss-Delta und im Bohai-Rand vertreten, wovon 53 % auf das Jangtse-Flussdelta und 24 % bzw. 22 % auf das Perlfluss-Delta und den Bohai-Rand entfallen . Die Hauptverbreitungsgebiete der LED-Anbaubeleuchtungshersteller sind das Perlflussdelta (62 %), das Jangtse-Flussdelta (20 %) und der Bohai-Rand (12 %).

B. Entwicklungstrend der LED-Wachstumsbeleuchtungsindustrie

1. Spezialisierung

LED-Wachstumsbeleuchtung zeichnet sich durch ein einstellbares Spektrum und eine einstellbare Lichtintensität, eine geringe Gesamtwärmeentwicklung und eine gute Wasserdichtigkeit aus und eignet sich daher für die Wachstumsbeleuchtung in verschiedenen Szenen. Gleichzeitig haben Veränderungen in der natürlichen Umwelt und das Streben der Menschen nach Lebensmittelqualität die starke Entwicklung der Anlagenlandwirtschaft und der Anbaufabriken gefördert und die LED-Anbaubeleuchtungsindustrie in eine Phase rasanter Entwicklung geführt. In Zukunft wird LED-Wachstumsbeleuchtung eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktionseffizienz, der Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und der Verbesserung der Qualität von Obst und Gemüse spielen. Die LED-Lichtquelle für die Grow-Beleuchtung wird sich mit der schrittweisen Spezialisierung der Branche weiterentwickeln und in eine gezieltere Richtung gehen.

2. Hohe Effizienz

Die Verbesserung der Lichtausbeute und Energieeffizienz ist der Schlüssel zur deutlichen Reduzierung der Betriebskosten der Pflanzenbeleuchtung. Der Einsatz von LEDs als Ersatz für herkömmliche Lampen sowie die dynamische Optimierung und Anpassung der Lichtumgebung entsprechend den Lichtformelanforderungen der Pflanzen vom Sämlingsstadium bis zum Erntestadium sind die unvermeidlichen Trends der raffinierten Landwirtschaft in der Zukunft. Im Hinblick auf eine Ertragssteigerung kann der Anbau in Stufen und Regionen in Kombination mit einer leichten Formel entsprechend den Entwicklungsmerkmalen der Pflanzen erfolgen, um die Produktionseffizienz und den Ertrag in jeder Stufe zu verbessern. Im Sinne einer Qualitätsverbesserung können Ernährungsregulierung und Lichtregulierung genutzt werden, um den Gehalt an Nährstoffen und anderen gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen zu erhöhen.

Schätzungen zufolge beträgt der aktuelle nationale Bedarf an Gemüsesetzlingen 680 Milliarden, während die Produktionskapazität von Fabriksetzlingen weniger als 10 % beträgt. Die Setzlingsindustrie hat höhere Umweltanforderungen. Die Produktionssaison ist hauptsächlich Winter und Frühling. Das natürliche Licht ist schwach und künstliches Zusatzlicht ist erforderlich. Pflanzenwachstumsbeleuchtung hat einen relativ hohen Input und Output und einen hohen Grad an Input-Akzeptanz. LED hat einzigartige Vorteile, da Obst und Gemüse (Tomaten, Gurken, Melonen usw.) gepfropft werden müssen und das spezifische Spektrum der Lichtergänzung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit die Heilung gepfropfter Sämlinge fördern kann. Zusätzliches Licht beim Pflanzen von Gewächshausgemüse kann den Mangel an natürlichem Licht ausgleichen, die Photosyntheseeffizienz der Pflanzen verbessern, Blüte und Fruchtbildung fördern, den Ertrag steigern und die Produktqualität verbessern. LED-Wachstumsbeleuchtung hat breite Anwendungsaussichten bei Gemüsesämlingen und der Gewächshausproduktion.

3. Intelligent

Bei der Pflanzenwachstumsbeleuchtung besteht ein großer Bedarf an Echtzeitsteuerung der Lichtqualität und Lichtmenge. Mit der Verbesserung der intelligenten Steuerungstechnologie und der Anwendung des Internets der Dinge können eine Vielzahl monochromatischer Spektren und intelligenter Steuerungssysteme Zeitsteuerung, Lichtsteuerung und je nach Wachstumsstatus der Pflanzen eine rechtzeitige Anpassung der Lichtqualität und Lichtleistung realisieren wird mit Sicherheit zum Haupttrend in der zukünftigen Entwicklung der Beleuchtungstechnologie für den Pflanzenanbau werden.