Source originale : Houcheng Liu. État de développement et tendance de l'industrie de l'éclairage des installations LED[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
Source de l'article : Matériel une fois profond

La lumière est le facteur environnemental fondamental de la croissance et du développement des plantes. La lumière fournit non seulement l’énergie nécessaire à la croissance des plantes grâce à la photosynthèse, mais constitue également un régulateur important de la croissance et du développement des plantes. Un supplément de lumière artificielle ou une irradiation complète par lumière artificielle peut favoriser la croissance des plantes, augmenter le rendement, améliorer la forme et la couleur du produit, améliorer les composants fonctionnels et réduire l'apparition de maladies et de ravageurs. Aujourd'hui, je partagerai avec vous l'état de développement et la tendance de l'industrie de l'éclairage végétal.
La technologie des sources de lumière artificielle est de plus en plus utilisée dans le domaine de l’éclairage des plantes. La LED présente de nombreux avantages tels qu'une efficacité lumineuse élevée, une faible génération de chaleur, une petite taille, une longue durée de vie et bien d'autres avantages. Il présente des avantages évidents dans le domaine de l’éclairage de culture. L’industrie de l’éclairage de culture adoptera progressivement les luminaires LED pour la culture des plantes.

A. L'état de développement de l'industrie de l'éclairage de culture à LED 

Paquet 1.LED pour l'éclairage de culture

Dans le domaine des emballages LED d'éclairage de culture, il existe de nombreux types de dispositifs d'emballage et il n'existe pas de système standard unifié de mesure et d'évaluation. Par conséquent, par rapport aux produits nationaux, les fabricants étrangers se concentrent principalement sur les directions haute puissance, cob et module, en tenant compte de la série de lumière blanche de l'éclairage de culture, compte tenu des caractéristiques de croissance des plantes et de l'environnement d'éclairage humanisé, ont de plus grands avantages techniques en termes de fiabilité, de lumière. efficacité, caractéristiques de rayonnement photosynthétique de différentes plantes dans différents cycles de croissance, y compris divers types de plantes de haute puissance, de puissance moyenne et de faible puissance de différentes tailles, pour répondre aux besoins d'une variété de plantes dans différents environnements de croissance, dans l'espoir d'atteindre l’objectif de maximiser la croissance des plantes et les économies d’énergie.

Un grand nombre de brevets de base pour les plaquettes épitaxiales de puces sont toujours entre les mains des premières sociétés leaders telles que le japonais Nichia et l'américain Career. Les fabricants nationaux de puces manquent encore de produits brevetés compétitifs sur le marché. Dans le même temps, de nombreuses entreprises développent également de nouvelles technologies dans le domaine des puces d’emballage d’éclairage de culture. Par exemple, la technologie des puces à couche mince d'Osram permet de regrouper les puces les unes dans les autres pour créer une surface d'éclairage de grande surface. Basé sur cette technologie, un système d'éclairage LED à haute efficacité avec une longueur d'onde de 660 nm peut réduire de 40 % la consommation d'énergie dans la zone de culture.

2. Augmentez le spectre d'éclairage et les appareils
Le spectre de l’éclairage des plantes est plus complexe et diversifié. Différentes plantes présentent de grandes différences dans les spectres requis selon les différents cycles de croissance et même dans différents environnements de croissance. Afin de répondre à ces besoins différenciés, il existe actuellement les schémas suivants dans l'industrie : ①Plusieurs schémas de combinaison de lumière monochromatique. Les trois spectres les plus efficaces pour la photosynthèse des plantes sont principalement le spectre avec des pics à 450 nm et 660 nm, la bande de 730 nm pour induire la floraison des plantes, plus la lumière verte de 525 nm et la bande ultraviolette inférieure à 380 nm. Combinez ces types de spectres en fonction des différents besoins des plantes pour former le spectre le plus adapté. ②Schéma à spectre complet pour obtenir une couverture complète du spectre de demande de l'usine. Ce type de spectre correspondant à la puce SUNLIKE représentée par Seoul Semiconductor et Samsung n'est peut-être pas le plus efficace, mais il convient à toutes les installations, et le coût est bien inférieur à celui des solutions de combinaison de lumière monochromatique. ③Utilisez la lumière blanche à spectre complet comme pilier, plus la lumière rouge de 660 nm comme schéma de combinaison pour améliorer l'efficacité du spectre. Ce schéma est plus économique et pratique.

Les puces LED à lumière monochromatique d'éclairage de culture de plantes (les principales longueurs d'onde sont 450 nm, 660 nm, 730 nm) les dispositifs d'emballage sont couverts par de nombreuses entreprises nationales et étrangères, tandis que les produits nationaux sont plus diversifiés et ont plus de spécifications, et les produits des fabricants étrangers sont plus standardisés. Dans le même temps, en termes de flux de photons photosynthétiques, d'efficacité lumineuse, etc., il existe encore un grand écart entre les fabricants d'emballages nationaux et étrangers. Pour les dispositifs d'emballage de lumière monochromatique d'éclairage d'usine, en plus des produits avec les bandes de longueurs d'onde principales de 450 nm, 660 nm et 730 nm, de nombreux fabricants développent également de nouveaux produits dans d'autres bandes de longueurs d'onde pour obtenir une couverture complète du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR). longueur d'onde (450-730 nm).

Les lampes de croissance des plantes à LED monochromatiques ne conviennent pas à la croissance de toutes les plantes. Les avantages des LED à spectre complet sont donc mis en évidence. Le spectre complet doit d'abord atteindre une couverture complète du spectre complet de la lumière visible (400-700 nm), et augmenter les performances de ces deux bandes : lumière bleu-vert (470-510 nm), lumière rouge foncé (660-700 nm). Utilisez une LED bleue ordinaire ou une puce LED ultraviolette avec du phosphore pour obtenir un spectre « complet », et son efficacité photosynthétique a ses propres hauts et bas. La plupart des fabricants de dispositifs d'emballage à LED blanches pour l'éclairage des plantes utilisent des Blue Chip + des phosphores pour obtenir un spectre complet. En plus du mode d'emballage de lumière monochromatique et de lumière bleue ou de puce ultraviolette plus phosphore pour obtenir une lumière blanche, les dispositifs d'emballage d'éclairage d'usine ont également un mode d'emballage composite qui utilise deux puces de longueur d'onde ou plus, telles que rouge dix bleu/ultraviolet, RVB, RVBW. Ce mode de conditionnement présente de grands avantages en matière de gradation.

En ce qui concerne les produits LED à longueur d'onde étroite, la plupart des fournisseurs d'emballages peuvent fournir à leurs clients différentes longueurs d'onde dans la bande 365-740 nm. En ce qui concerne le spectre d’éclairage des plantes converti par les luminophores, la plupart des fabricants d’emballages proposent aux clients une variété de spectres. Par rapport à 2016, le taux de croissance de ses ventes en 2017 a connu une augmentation substantielle. Parmi eux, le taux de croissance de la source de lumière LED 660 nm est concentré entre 20 % et 50 %, et le taux de croissance des ventes de la source de lumière LED pour plantes converties en phosphore atteint 50 % à 200 %, c'est-à-dire les ventes de plantes converties en phosphore. Les sources de lumière LED se développent plus rapidement.

Toutes les entreprises d'emballage peuvent fournir des produits d'emballage général de 0,2 à 0,9 W et de 1 à 3 W. Ces sources lumineuses permettent aux fabricants d’éclairage d’avoir une bonne flexibilité dans la conception de l’éclairage. En outre, certains fabricants proposent également des produits d’emballage intégrés de plus grande puissance. À l'heure actuelle, plus de 80 % des expéditions de la plupart des fabricants sont de 0,2 à 0,9 W ou de 1 à 3 W. Parmi elles, les expéditions des principales entreprises internationales d'emballage sont concentrées dans 1 à 3 W, tandis que les expéditions de petites et moyennes entreprises. les entreprises d'emballage de taille sont concentrées dans 0,2-0,9 W.

3. Domaines d'application de l'éclairage de culture des plantes

Dans le domaine d'application, les luminaires pour la culture des plantes sont principalement utilisés dans l'éclairage des serres, les usines d'éclairage entièrement artificiel, la culture de tissus végétaux, l'éclairage des champs agricoles en plein air, la plantation de légumes et de fleurs domestiques et la recherche en laboratoire.

①Dans les serres solaires et les serres à plusieurs travées, la proportion de lumière artificielle pour l'éclairage supplémentaire est encore faible, et les lampes aux halogénures métalliques et les lampes au sodium haute pression sont les principales. Le taux de pénétration des systèmes d’éclairage de culture à LED est relativement faible, mais le taux de croissance commence à s’accélérer à mesure que les coûts diminuent. La raison principale est que les utilisateurs ont une longue expérience de l'utilisation de lampes aux halogénures métalliques et de lampes au sodium à haute pression, et que l'utilisation de lampes aux halogénures métalliques et de lampes au sodium à haute pression peut fournir environ 6 % à 8 % de l'énergie thermique pour le serre tout en évitant les brûlures aux plantes. Le système d'éclairage de culture à LED ne fournissait pas d'instructions ni de support de données spécifiques et efficaces, ce qui a retardé son application dans les serres à lumière du jour et à plusieurs travées. À l’heure actuelle, les applications de démonstration à petite échelle constituent encore le pilier. Comme la LED est une source de lumière froide, elle peut être relativement proche de la canopée des plantes, ce qui entraîne moins d’impact sur la température. Dans les serres à lumière du jour et à plusieurs travées, l’éclairage de culture à LED est plus couramment utilisé dans la culture inter-plantes.

②Application sur le terrain pour l'agriculture en plein air. La pénétration et l'application de l'éclairage des plantes dans l'agriculture industrielle ont été relativement lentes, tandis que l'application des systèmes d'éclairage des plantes à LED (contrôle de la photopériode) pour les cultures extérieures de jours longs à haute valeur économique (comme le fruit du dragon) a connu un développement rapide.

③Usines végétales. Actuellement, le système d'éclairage d'usine le plus rapide et le plus largement utilisé est l'usine d'usine d'éclairage entièrement artificielle, qui est divisée en usines d'usines mobiles centralisées multicouches et distribuées par catégorie. Le développement des usines de plantes à lumière artificielle en Chine est très rapide. Le principal organisme d'investissement de l'usine centralisée d'installations lumineuses multicouches entièrement artificielles n'est pas constitué d'entreprises agricoles traditionnelles, mais plutôt d'entreprises engagées dans les semi-conducteurs et les produits électroniques grand public, telles que Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, et également COFCO et Xi Cui et d'autres nouvelles entreprises agricoles modernes. Dans les usines distribuées et mobiles, les conteneurs d'expédition (conteneurs neufs ou reconstruction de conteneurs d'occasion) sont toujours utilisés comme transporteurs standards. Les systèmes d'éclairage des plantes de toutes les plantes artificielles utilisent principalement des systèmes d'éclairage linéaires ou à panneaux plats, et le nombre de variétés plantées continue d'augmenter. Diverses sources de lumière LED expérimentales à formule lumineuse ont commencé à être largement utilisées. Les produits commercialisés sont principalement des légumes à feuilles vertes.

④Plantation de plantes domestiques. Les LED peuvent être utilisées dans les lampes de table pour plantes domestiques, les supports de plantation de plantes domestiques, les machines de culture de légumes domestiques, etc.

⑤Culture de plantes médicinales. La culture des plantes médicinales fait appel à des plantes telles que l'Anoectochilus et le Lithospermum. Les produits sur ces marchés ont une valeur économique plus élevée et constituent actuellement une industrie avec davantage d’applications d’éclairage d’usine. De plus, la légalisation de la culture du cannabis en Amérique du Nord et dans certaines parties de l’Europe a favorisé l’application de l’éclairage de culture LED dans le domaine de la culture du cannabis.

⑥Lumières fleuries. En tant qu'outil indispensable pour ajuster la période de floraison des fleurs dans l'industrie du jardinage floral, les premières applications des lampes à fleurs étaient des lampes à incandescence, suivies par des lampes fluorescentes à économie d'énergie. Avec le développement de l'industrialisation des LED, de plus en plus de luminaires à fleurs de type LED ont progressivement remplacé les lampes traditionnelles.

⑦Culture de tissus végétaux. Les sources lumineuses traditionnelles pour la culture tissulaire sont principalement des lampes fluorescentes blanches, qui ont une faible efficacité lumineuse et une production de chaleur importante. Les LED sont plus adaptées à la culture de tissus végétaux efficace, contrôlable et compacte en raison de leurs caractéristiques exceptionnelles telles qu'une faible consommation d'énergie, une faible génération de chaleur et une longue durée de vie. Actuellement, les tubes LED blancs remplacent progressivement les lampes fluorescentes blanches.

4. Répartition régionale des entreprises d'éclairage de culture

Selon les statistiques, il existe actuellement plus de 300 entreprises d'éclairage de culture dans mon pays, et les entreprises d'éclairage de culture dans la région du delta de la rivière des Perles représentent plus de 50 %, et elles occupent déjà une position majeure. Les entreprises d'éclairage de culture du delta du fleuve Yangtze représentent environ 30 % et il s'agit toujours d'une zone de production importante pour les produits d'éclairage de culture. Les entreprises de lampes de culture traditionnelles sont principalement réparties dans le delta du fleuve Yangtze, le delta de la rivière des Perles et le bord de Bohai, dont le delta du fleuve Yangtsé représente 53 %, et le delta de la rivière des Perles et le bord de Bohai représentent respectivement 24 % et 22 %. . Les principales zones de distribution des fabricants d'éclairage de culture LED sont le delta de la rivière des Perles (62 %), le delta du fleuve Yangtze (20 %) et le Bohai Rim (12 %).

B. Tendance de développement de l'industrie de l'éclairage de culture à LED

1. Spécialisation

L'éclairage de culture à LED présente les caractéristiques d'un spectre et d'une intensité lumineuse réglables, d'une faible génération de chaleur globale et de bonnes performances d'étanchéité, il convient donc à l'éclairage de culture dans diverses scènes. Dans le même temps, les changements dans l'environnement naturel et la recherche de la qualité des aliments par les gens ont favorisé le développement vigoureux de l'agriculture d'installation et des usines de culture, et ont conduit l'industrie de l'éclairage de culture à LED dans une période de développement rapide. À l’avenir, l’éclairage de culture à LED jouera un rôle important dans l’amélioration de l’efficacité de la production agricole, de la sécurité alimentaire et de la qualité des fruits et légumes. La source de lumière LED pour l’éclairage de culture continuera à se développer avec la spécialisation progressive de l’industrie et évoluera dans une direction plus ciblée.

2. Haute efficacité

L'amélioration de l'efficacité lumineuse et de l'efficacité énergétique est la clé pour réduire considérablement les coûts d'exploitation de l'éclairage des installations. L'utilisation de LED pour remplacer les lampes traditionnelles ainsi que l'optimisation et l'ajustement dynamiques de l'environnement lumineux en fonction des exigences de la formule lumineuse des plantes, du stade des semis à celui de la récolte, sont les tendances inévitables de l'agriculture raffinée du futur. En termes d'amélioration du rendement, il peut être cultivé par étapes et régions combinées avec une formule légère en fonction des caractéristiques de développement des plantes pour améliorer l'efficacité de la production et le rendement à chaque étape. En termes d'amélioration de la qualité, la régulation nutritionnelle et la régulation de la lumière peuvent être utilisées pour augmenter la teneur en nutriments et autres ingrédients fonctionnels de soins de santé.

Selon les estimations, la demande nationale actuelle de plants de légumes est de 680 milliards, tandis que la capacité de production de plants d'usine est inférieure à 10 %. L’industrie des semis a des exigences environnementales plus élevées. La saison de production s'étend principalement sur l'hiver et le printemps. La lumière naturelle est faible et un éclairage artificiel supplémentaire est nécessaire. L’éclairage de culture des plantes a un apport et un rendement relativement élevés et un degré élevé d’acceptation des apports. La LED présente des avantages uniques, car les fruits et légumes (tomates, concombres, melons, etc.) doivent être greffés, et le spectre spécifique de supplémentation lumineuse dans des conditions d'humidité élevée peut favoriser la guérison des plants greffés. La lumière supplémentaire pour la plantation de légumes en serre peut compenser le manque de lumière naturelle, améliorer l'efficacité photosynthétique des plantes, favoriser la floraison et la fructification, augmenter le rendement et améliorer la qualité du produit. L'éclairage de culture à LED a de larges perspectives d'application dans les plants de légumes et la production en serre.

3. Intelligent

L’éclairage de culture des plantes a une forte demande en matière de contrôle en temps réel de la qualité et de la quantité de lumière. Avec l'amélioration de la technologie de contrôle intelligent et l'application de l'Internet des objets, une variété de spectres monochromatiques et de systèmes de contrôle intelligents peuvent réaliser un contrôle du temps, un contrôle de la lumière et, en fonction de l'état de croissance des plantes, un ajustement rapide de la qualité de la lumière et du rendement lumineux. est appelé à devenir la tendance principale dans le développement futur de la technologie d’éclairage de culture des plantes.