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

La lumière est le facteur environnemental fondamental de la croissance et du développement des plantes.La lumière fournit non seulement de l'énergie pour la croissance des plantes grâce à la photosynthèse, mais elle est également un important régulateur de la croissance et du développement des plantes.Un supplément de lumière artificielle ou une irradiation complète à la 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 vais partager avec vous l'état de développement et la tendance de l'industrie de l'éclairage des plantes.
La technologie des sources lumineuses artificielles 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 de nombreux autres avantages.Il présente des avantages évidents dans le domaine de l'éclairage de culture.L'industrie de l'éclairage de croissance adoptera progressivement des appareils d'éclairage à LED pour la culture des plantes.

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

Paquet 1.LED pour l'éclairage de croissance

Dans le domaine des emballages LED d'éclairage de croissance, il existe de nombreux types de dispositifs d'emballage, et il n'existe pas de système standard de mesure et d'évaluation unifié.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 d'éclairage de croissance, 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, 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 produits 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 tranches épitaxiales de puces sont toujours entre les mains des premières sociétés leaders telles que Nichia au Japon et American Career.Les fabricants nationaux de puces ne disposent toujours pas 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 croissance.Par exemple, la technologie des puces à couches minces d'Osram permet aux puces d'être emballées étroitement ensemble pour créer une surface d'éclairage de grande surface.Basé sur cette technologie, un système d'éclairage LED à haut rendement avec une longueur d'onde de 660 nm peut réduire de 40 % la consommation d'énergie dans la zone de culture.

2. Développer le spectre d'éclairage et les appareils
Le spectre de l'éclairage des plantes est plus complexe et diversifié.Différentes plantes ont de grandes différences dans les spectres requis dans 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 : ①Schémas de combinaison de lumière monochromatique multiples.Les trois spectres les plus efficaces pour la photosynthèse des plantes sont principalement le spectre avec des pics à 450nm et 660nm, la bande 730nm pour induire la floraison des plantes, plus la lumière verte de 525nm et la bande ultraviolette inférieure à 380nm.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 la 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 usines, et le coût est bien inférieur à celui des solutions de combinaison de lumière monochromatique.③Utilisez une lumière blanche à spectre complet comme pilier, plus une lumière rouge de 660 nm comme schéma de combinaison pour améliorer l'efficacité du spectre.Ce régime est plus économique et pratique.

Les puces LED à lumière monochromatique d'éclairage de croissance des plantes (les principales longueurs d'onde sont 450nm, 660nm, 730nm) 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 des plantes, en plus des produits avec les principales bandes de longueur d'onde de 450 nm, 660 nm et 730 nm, de nombreux fabricants développent également de nouveaux produits dans d'autres bandes de longueur d'onde pour réaliser la couverture complète du rayonnement photo-synthétiquement actif (PAR) longueur d'onde (450-730nm).

Les lampes de croissance des plantes à LED monochromatiques ne conviennent pas à la croissance de toutes les plantes.Par conséquent, les avantages des LED à spectre complet sont mis en évidence.Le spectre complet doit d'abord atteindre une couverture complète de tout le spectre de la lumière visible (400-700nm), et augmenter les performances de ces deux bandes : lumière bleu-vert (470-510nm), lumière rouge foncé (660-700nm).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 d'appareils d'emballage à LED blanches pour l'éclairage des plantes utilisent des luminophores Blue chip + pour obtenir un spectre complet.En plus du mode d'emballage de la lumière monochromatique et de la lumière bleue ou de la puce ultraviolette plus du phosphore pour réaliser la lumière blanche, les dispositifs d'emballage d'éclairage des plantes ont également un mode d'emballage composite qui utilise deux ou plusieurs puces de longueur d'onde, telles que le rouge dix bleu/ultraviolet, RVB, RGBW .Ce mode de conditionnement présente de grands avantages en matière de gradation.

En termes de produits LED à longueur d'onde étroite, la plupart des fournisseurs d'emballages peuvent fournir aux clients divers produits de longueur 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 une variété de spectres parmi lesquels les clients peuvent choisir.Par rapport à 2016, son taux de croissance des ventes en 2017 a atteint une augmentation substantielle.Parmi eux, le taux de croissance de la source lumineuse LED 660nm est concentré dans 20% à 50%, et le taux de croissance des ventes de la source lumineuse LED de l'usine convertie au phosphore atteint 50% à 200%, c'est-à-dire les ventes de l'usine convertie au phosphore Les sources lumineuses à LED se développent plus rapidement.

Toutes les entreprises d'emballage peuvent fournir des produits d'emballage généraux 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 sociétés internationales d'emballage sont concentrées dans 1 à 3 W, tandis que les expéditions de petites et moyennes grandes entreprises d'emballage sont concentrées dans 0,2-0,9 W.

3. Champs d'application de l'éclairage de croissance des plantes

Du domaine d'application, les luminaires de culture de plantes sont principalement utilisés dans l'éclairage des serres, les usines d'éclairage entièrement artificielles, 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 à 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 baissent.La principale raison est que les utilisateurs ont une longue expérience de l'utilisation des lampes aux halogénures métalliques et des lampes au sodium à haute pression, et l'utilisation de lampes aux halogénures métalliques et des lampes au sodium à haute pression peut fournir environ 6% à 8% de l'énergie thermique pour le serre tout en évitant de brûler les plantes.Le système d'éclairage de culture à LED ne fournissait pas d'instructions et 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 restent le pilier.Comme la LED est une source de lumière froide, elle peut être relativement proche de la canopée des plantes, ce qui réduit l'impact de la température.Dans les serres à lumière du jour et à plusieurs travées, l'éclairage de croissance à LED est plus couramment utilisé dans la culture inter-plantes.

②Application sur le terrain agricole en plein air.La pénétration et l'application de l'éclairage des plantes dans l'agriculture d'installation 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 longue durée à haute valeur économique (comme le fruit du dragon) a connu un développement rapide.

③Usines végétales.Actuellement, le système d'éclairage de plantes le plus rapide et le plus largement utilisé est l'usine de plantes lumineuses entièrement artificielles, qui est divisée en usines de plantes 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 de plantes lumineuses entièrement artificielles multicouche centralisée n'est pas les entreprises agricoles traditionnelles, mais davantage d'entreprises engagées dans les produits électroniques semi-conducteurs et grand public, tels que Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong, et aussi COFCO et Xi Cui et d'autres nouvelles entreprises agricoles modernes.Dans les usines d'usines distribuées et mobiles, les conteneurs maritimes (conteneurs neufs ou reconstruction de conteneurs d'occasion) sont toujours utilisés comme supports standard.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 à formule lumineuse expérimentale ont commencé à être largement et largement utilisées.Les produits sur le marché sont principalement des légumes à feuilles vertes.

④Plantation de plantes domestiques.La LED peut être utilisée 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 implique des plantes comme Anoectochilus et Lithospermum.Les produits de ces marchés ont une valeur économique plus élevée et sont actuellement une industrie avec plus 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 à LED dans le domaine de la culture du cannabis.

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

⑦Culture de tissus végétaux.Les sources lumineuses traditionnelles de culture de tissus sont principalement des lampes fluorescentes blanches, qui ont une faible efficacité lumineuse et une grande génération de chaleur.Les LED sont plus adaptées à une 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 croissance 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 dans le 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 Yangtze représente 53 %, et le delta du fleuve des Perles et le bord de Bohai représentent respectivement 24 % et 22 % .Les principales zones de distribution des fabricants d'éclairage de culture à LED sont le delta de la rivière des Perles (62%), le delta du fleuve Yangtze (20%) et le bord de Bohai (12%).

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

1. Spécialisation

L'éclairage de croissance à LED a 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 croissance 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 croissance 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 se développera davantage 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 et l'optimisation dynamique et l'ajustement de l'environnement lumineux en fonction des exigences de la formule lumineuse des plantes, du stade du semis au stade de la récolte, sont les tendances inévitables de l'agriculture raffinée à l'avenir.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 industriels est inférieure à 10 %.L'industrie des semis a des exigences environnementales plus élevées.La saison de production est principalement l'hiver et le printemps.La lumière naturelle est faible et un complément de lumière artificielle est nécessaire.L'éclairage de croissance des plantes a une entrée et une sortie relativement élevées et un degré élevé d'acceptation des entrées.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 de 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 croissance à LED a de larges perspectives d'application dans les semis de légumes et la production en serre.

3. Intelligente

L'éclairage de croissance des plantes a une forte demande 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 appelée à devenir la principale tendance dans le développement futur de la technologie d'éclairage de croissance des plantes.