Informe de análisis de la industria de LED agrícola

I. LED agrícola

En comparación con las soluciones de iluminación agrícola tradicionales, los LED han mejorado significativamente la eficiencia energética, ayudando así al cultivo de frutas y verduras en todo el mundo a lograr avances finales.

II. Estado de desarrollo

Actualmente, la aplicación de LED en el campo de la iluminación agrícola se encuentra todavía en su etapa embrionaria inicial, pero la iluminación inteligente y el control preciso del entorno de luz son las tendencias inevitables en el desarrollo de la tecnología agrícola de instalaciones modernas. El uso de LED como fuente de luz artificial para controlar inteligentemente el crecimiento de los cultivos cambia el modo de producción agrícola tradicional de depender del clima y tiene muy buenas perspectivas de desarrollo. Según las estadísticas, actualmente solo hay más de 80 empresas de iluminación agrícola LED en China. Guangdong es la principal provincia donde se distribuyen las empresas de iluminación agrícola LED, representando el 82% del total nacional, seguida de la provincia de Shandong, que representa el 9%, y también hay algunas empresas en otras provincias (datos de 2013).

III. Impulsores del desarrollo de la industria

La cantidad de radiación solar disminuye año tras año debido al efecto invernadero, y el impacto del smog y otros climas severos conduce a reducciones de producción impredecibles a gran escala;
Aumento de la población, reducción de la tierra cultivable y los recursos de agua limpia;
El auge de las formas agrícolas urbanas modernas emergentes, como la agricultura de instalaciones, la agricultura vertical y las fábricas de plantas;
La rápida mejora de la eficiencia de conversión de radiación eléctrica de la industria de semiconductores LED en todas las bandas posibles y la fuerte caída de los precios;
Progreso revolucionario en la biología de la calidad de la luz, desde el mecanismo y lo cualitativo hasta la investigación cuantitativa y de optimización sobre la interrelación con las variables ambientales;
Comercialización de Internet móvil y tecnologías de control inteligente de IoT;
Los invernaderos agrícolas solares distribuidos y las fábricas de plantas ampliarán y abrirán la aplicación de sistemas de iluminación agrícola LED.

IV. Ventajas del LED agrícola

En el campo de la iluminación agrícola, en comparación con las fuentes de luz tradicionales, las ventajas del LED se muestran en:

Luz monocromática: La luz emitida por el LED es luz monocromática. Los espectros de emisión como la luz roja y la luz azul se pueden seleccionar y combinar libremente según las necesidades de las diferentes plantas, lo que puede mejorar la eficiencia de absorción y utilización de la energía luminosa por parte de las plantas.
Fuente de luz fría: El LED es una fuente de luz fría, que puede iluminar cerca de la superficie de la planta sin causar quemaduras en las hojas. Además, su tamaño es pequeño y la forma del tablero de la fuente de luz se puede diseñar libremente, mejorando en gran medida la tasa de utilización de la fuente de luz y la eficiencia del uso de la tierra, lo que favorece la formación de un modo de cultivo compacto de múltiples segmentos, adecuado para el modo de producción intensivo de fábricas de plantas cerradas.
Ahorro de energía, protección del medio ambiente, larga vida útil: La emisión de luz LED es pura, la eficiencia de conversión de energía eléctrica es alta y la vida útil es larga, lo que puede reducir los gastos de mano de obra para el reemplazo y mantenimiento de la fuente de luz.

V. Direcciones de aplicación

Como fuente de iluminación de plantas, el LED se puede utilizar ampliamente en iluminación suplementaria de invernaderos, fábricas de plantas, fábricas de plántulas, fábricas de hongos comestibles, protección de plantas y campos de ganadería y acuicultura.

Iluminación suplementaria de invernaderos: En instalaciones de cultivo como invernaderos de vidrio e invernaderos de plástico, el LED es un complemento de la luz natural. Las recetas de luz cuidadosamente moduladas pueden estabilizar y mejorar la calidad de las plantas y aumentar el rendimiento.
Fábricas de plantas: Como la etapa más alta de desarrollo de la horticultura de instalaciones, las fábricas de plantas se pueden utilizar para la producción a gran escala de verduras, plántulas (plántulas de verduras, arroz, tabaco, etc.) y medicinas herbales chinas. La eficiencia de producción de hortalizas de hoja de las fábricas de plantas de luz artificial es 108 veces mayor que la de los campos abiertos, y puede lograr una producción continua anual, que es la dirección de desarrollo de las fábricas de plantas, y existe una gran demanda de nuevas fuentes de luz artificial.
Fábricas de plántulas: En las fábricas de plántulas intensivas, para lograr un crecimiento completamente controlado artificialmente, en la etapa de germinación, se necesitan fuentes de luz artificial para controlar el crecimiento. La iluminación LED puede aumentar la densidad de las plantas, acortar el tiempo de crecimiento de los cultivos y mejorar la salud general de las plantas.
Fábricas de hongos comestibles: El grado de industrialización de los hongos comestibles es alto. La mayoría de los hongos comestibles no tienen altos requisitos de intensidad de luz, pero tienen requisitos estrictos de calidad de luz. Los efectos de rendimiento y calidad son grandes, y el control del entorno de luz es muy importante. La escala de industrialización de las fábricas de hongos comestibles es grande, los beneficios económicos son altos, la inversión en lámparas es relativamente pequeña y la demanda de actualizaciones de lámparas y sistemas de control es grande.
Protección de plantas: Las lámparas trampa de insectos LED son importantes herramientas de control físico, que pueden reducir el uso de pesticidas y mantener la seguridad ecológica.
Campos de ganadería y acuicultura: Los experimentos muestran que la luz verde, la luz azul y sus combinaciones pueden promover significativamente el crecimiento y desarrollo de los pollos de engorde. Granjas de pollos de engorde: La iluminación continua puede promover el crecimiento de los pollos de engorde. Acuicultura artificial: Matar bacterias y reducir la posibilidad de enfermedades de los peces.

VI. Proceso de desarrollo de iluminación agrícola LED

La iluminación de plantas LED debe adaptarse a las condiciones locales y formular soluciones personalizadas para cada proyecto. El flujo de trabajo es el siguiente:

Comprender las necesidades del cliente: ¿El cliente necesita aumentar el rendimiento, reducir el consumo de energía o lograr una producción continua anual?
Proporcionar receta de luz: Según el efecto que el cliente necesita lograr, los expertos en plantas personalizan la receta de luz para el cliente y crean condiciones de crecimiento ideales;
Producción, instalación y aplicación de productos: Proporcionar a los clientes soluciones de iluminación y planes de diseño ideales;
Seguimiento: Mantenimiento regular por parte de expertos en plantas y gerentes de cuentas.

VII. Cuellos de botella del desarrollo

La tecnología y el costo son los dos principales factores limitantes que restringen la aplicación a gran escala de fuentes de luz LED en la agricultura.

Nivel técnico: Ajustar la receta de luz es el núcleo técnico de la iluminación agrícola. Ajustar la receta de luz enfrenta principalmente los siguientes problemas:

(1) Naturaleza multidisciplinaria de la iluminación agrícola: Si la iluminación de plantas y la iluminación de animales se incluyen en el alcance de la iluminación agrícola, las disciplinas involucradas incluyen botánica, zoología, bioestadística, tecnología de iluminación y tecnología de control, etc. Entre ellas, el conocimiento en el campo de la biología es la parte más importante de la iluminación agrícola.

(2) Complejidad de la iluminación agrícola: La complejidad de la iluminación agrícola incluye dos aspectos: agricultura e iluminación. El primero estudia una gran cantidad de especies, y para cada especie, también hay muchos factores condicionantes que influyen. Tales como varios elementos básicos del crecimiento de las plantas, luz solar, aire, agua, además, semillas, suelo, entorno circundante como temperatura, humedad, cambios climáticos, etc. también afectan el crecimiento de las plantas. En términos de iluminación, también existen múltiples variables, que incluyen espectro de iluminación, intensidad, tiempo y ciclo, forma de luz (estado estable o pulso), etc.

(3) Dificultad de los experimentos de iluminación agrícola: Los factores que afectan el crecimiento de las plantas incluyen temperatura, humedad, aire, humedad, componentes nutricionales, semillas, luz, etc. Entre ellos, la luz incluye intensidad de irradiación, espectro, tiempo de irradiación, ciclo de irradiación, método de irradiación, etc. Hay muchas muestras de prueba, el lapso de tiempo de la prueba es muy largo y la iluminación agrícola se ha convertido en una investigación que requiere mucho tiempo, trabajo y espacio. En un experimento de iluminación suplementaria de Dendrobium officinale informado anteriormente, en un invernadero con un total de 6 semilleros (que cubren un área de un mu), se instalaron y depuraron 153 lámparas LED y 8 lámparas fluorescentes, y se marcaron 644 muestras. La recopilación de datos se llevó a cabo durante 7 meses, completando 3 lotes de casi 200,000 datos, y se obtuvieron las mejores condiciones de iluminación a través del análisis.

(4) Diversidad de indicadores de evaluación: Los indicadores de vida en los que se centra la iluminación agrícola incluyen el crecimiento de las plantas, el contenido de ciertos componentes, etc. Un mayor refinamiento puede ser el área de la hoja de la planta, el rizoma, la altura total, el color, etc., y los componentes incluyen azúcar, clorofila y otros indicadores múltiples. La complejidad en los indicadores de evaluación aumenta la dificultad de la investigación de iluminación agrícola.

(5) En resumen, la iluminación agrícola LED es una ingeniería de sistemas optimizada integrada, un tema intersectorial, no solo un producto simple de chips de luz roja más luz azul más lámparas. El crecimiento de los cultivos bajo espectro continuo puede obtener la energía de la banda espectral requerida para el crecimiento y desarrollo de acuerdo con su propia etapa de crecimiento y entorno, y si solo crece bajo dos bandas, es imposible lograr la mejora de la calidad de los alimentos, el aumento del rendimiento por unidad de área, el consumo de energía y materiales más económico, y lograr el máximo retorno de la inversión y beneficios sociales.

Factor de costo: El costo del LED es actualmente también un cuello de botella que restringe su aplicación a gran escala en la producción agrícola. Debido a que el costo de uso es demasiado alto, no solo en China, sino incluso en países como los Países Bajos, Israel y Japón que promueven vigorosamente las aplicaciones agrícolas de iluminación LED, la iluminación LED todavía se limita a cultivos de alto valor agregado como flores, hierbas y hortalizas de hoja.

VIII. Proyectos nacionales de apoyo a la investigación científica

Japón | El gobierno japonés propuso la “Sexta Industrialización” en 2009, cuyo núcleo es aplicar tecnologías como LED y generación de energía solar para construir “fábricas de plantas”.
Corea del Sur | Corea del Sur invirtió 3 mil millones de wones (alrededor de 16 millones de RMB) en 2010 para investigar y desarrollar accesorios y tecnologías centrales de cultivo IT-LED, y uno de los componentes centrales del sistema es la fuente de luz artificial de plantas LED.
EE. UU. | El Departamento de Agricultura de EE. UU. financió a la Universidad de Purdue con 4,88 millones de dólares estadounidenses para un proyecto de investigación de 4 años para evaluar y mejorar la aplicación de LED en invernaderos.
Países Bajos | Los Países Bajos son actualmente el país con el mejor desarrollo de fábricas de plantas. Nuevos invernaderos sostenibles de ahorro de energía para cultivos, que combinan fuentes de luz LED y monitoreo automático remoto, etc.
Taiwán | El Instituto de Investigación de Tecnología Industrial de Taiwán lideró el establecimiento de la “Asociación de Desarrollo de la Industria de Fábricas de Plantas de Taiwán” en 2011, y gigantes como Epistar, Everlight y Foxconn desarrollaron conjuntamente fábricas de plantas LED.
China | En 2013, la financiación total para el Programa Nacional 863 “Investigación de Tecnología de Producción de Fábricas de Plantas Inteligentes” fue de 46,11 millones de yuanes, incluidos siete temas, que involucran fuentes de luz de ahorro de energía LED de fábrica de plantas, control ambiental de ahorro de energía de acoplamiento de luz y temperatura, fábricas de plantas de luz artificial y demostración integrada de fábrica de plantas de luz natural.

Publicado el: 7 de jun de 2016 · Modificado el: 12 de dic de 2025