농업용 LED 산업 분석 보고서

1. 농업용 LED

전통적인 농업 조명 솔루션과 비교할 때 LED는 에너지 효율이 크게 향상되어 전 세계 과일 및 채소 재배가 최종적인 돌파구를 마련하는 데 도움이 될 수 있습니다.

2. 발전 현황

현재 농업 조명 분야에서 LED의 적용은 아직 초기 태동 단계에 있지만, 지능형 조명과 빛 환경의 정밀한 제어는 현대 시설 농업 기술 발전의 필연적인 추세입니다. LED를 인공 광원으로 사용하여 작물 성장을 지능적으로 제어하는 것은 날씨에 의존하는 전통적인 농업 생산 방식을 변화시키며 매우 좋은 발전 전망을 가지고 있습니다. 통계에 따르면 현재 중국에는 80여 개의 LED 농업 조명 기업만 있습니다. 광둥성은 LED 농업 조명 기업이 분포하는 주요 성으로 전국 총계의 82%를 차지하며, 산둥성이 9%로 그 뒤를 잇고 있으며 다른 성에도 소수의 기업이 있습니다(2013년 데이터).

3. 산업 발전 동인

온실 효과로 인해 태양 복사량이 해마다 감소하고 스모그 및 기타 악천후의 영향으로 대규모의 예측할 수 없는 생산 감소가 발생합니다.
인구 증가, 경작지 및 깨끗한 수자원 감소;
시설 농업, 수직 농업 및 식물 공장과 같은 신흥 현대 도시 농업 형태의 부상;
모든 가능한 대역에서 LED 반도체 산업의 전기 복사 변환 효율의 급격한 향상과 가격의 급격한 하락;
광질 생물학의 획기적인 발전, 메커니즘 및 정성적 연구에서 정량적 연구 및 환경 변수와의 상호 관계 최적화 연구에 이르기까지 획기적인 진전을 이루었습니다.
모바일 인터넷 및 IoT 지능형 제어 기술의 상용화;
분산형 태양광 농업 온실 및 식물 공장은 LED 농업 조명 시스템의 적용을 확대하고 개방할 것입니다.

4. 농업용 LED의 장점

농업 조명 분야에서 전통적인 광원과 비교할 때 LED의 장점은 다음과 같습니다.

단색광: LED에서 방출되는 빛은 단색광입니다. 적색광 및 청색광과 같은 방출 스펙트럼은 다양한 식물의 필요에 따라 자유롭게 선택하고 조합할 수 있어 식물의 빛 에너지 흡수 및 이용 효율을 향상시킬 수 있습니다.
냉광원: LED는 냉광원으로 잎에 화상을 입히지 않고 식물 표면 가까이에서 비출 수 있습니다. 또한 크기가 작고 광원 보드의 모양을 자유롭게 설계할 수 있어 광원 이용률과 토지 이용 효율을 크게 향상시켜 폐쇄형 식물 공장의 집약적 생산 모드에 적합한 다중 세그먼트 소형 재배 모드를 형성하는 데 도움이 됩니다.
에너지 절약, 환경 보호, 긴 수명: LED 발광은 순수하고 전기 에너지 변환 효율이 높으며 수명이 길어 광원 교체 및 유지 보수에 대한 인건비를 줄일 수 있습니다.

5. 적용 방향

식물 조명 광원으로서 LED는 온실 보광, 식물 공장, 육묘 공장, 식용 균류 공장, 식물 보호, 축산 및 양식 분야에서 널리 사용될 수 있습니다.

온실 보광: 유리 온실 및 비닐 하우스와 같은 재배 시설에서 LED는 자연광을 보완합니다. 신중하게 조절된 빛 레시피는 식물 품질을 안정화 및 개선하고 수확량을 늘릴 수 있습니다.
식물 공장: 시설 원예 발전의 최고 단계인 식물 공장은 채소, 묘목(채소 묘목, 벼, 담배 등) 및 한약재의 대규모 생산에 사용될 수 있습니다. 인공광 식물 공장의 엽채류 생산 효율은 노지의 108배이며 연간 연속 생산을 달성할 수 있어 식물 공장의 발전 방향이며 새로운 인공 광원에 대한 수요가 큽니다.
육묘 공장: 집약적 육묘 공장에서는 완전히 인공적으로 제어되는 성장을 달성하기 위해 발아 단계에서 성장을 제어하기 위해 인공 광원이 필요합니다. LED 조명은 식물 밀도를 높이고 작물 성장 시간을 단축하며 전반적인 식물 건강을 개선할 수 있습니다.
식용 균류 공장: 식용 균류의 산업화 정도가 높습니다. 대부분의 식용 균류는 광도에 대한 요구 사항이 높지 않지만 광질에 대한 요구 사항이 엄격합니다. 수확량 및 품질 효과가 크며 빛 환경 제어가 매우 중요합니다. 식용 균류 공장의 산업화 규모가 크고 경제적 이익이 높으며 램프 투자가 상대적으로 적고 램프 업그레이드 및 제어 시스템에 대한 수요가 큽니다.
식물 보호: LED 유충등은 농약 사용을 줄이고 생태 안전을 유지할 수 있는 중요한 물리적 제어 도구입니다.
축산 및 양식 분야: 실험에 따르면 녹색광, 청색광 및 그 조합은 육계의 성장과 발달을 크게 촉진할 수 있습니다. 육계 농장: 지속적인 조명은 육계 성장을 촉진할 수 있습니다. 인공 양식: 박테리아를 죽이고 물고기 질병의 가능성을 줄입니다.

6. LED 농업 조명 개발 프로세스

LED 식물 조명은 현지 조건에 적응하고 각 프로젝트에 대한 맞춤형 솔루션을 수립해야 합니다. 워크플로는 다음과 같습니다.

고객 요구 사항 이해: 고객이 수확량을 늘리거나 에너지 소비를 줄이거나 연간 연속 생산을 달성해야 하는지 여부;
빛 레시피 제공: 고객이 달성해야 하는 효과에 따라 식물 전문가가 고객을 위해 빛 레시피를 맞춤화하고 이상적인 성장 조건을 만듭니다.
제품 생산, 설치 및 적용: 고객에게 이상적인 조명 솔루션 및 설계 계획을 제공합니다.
후속 조치: 식물 전문가 및 계정 관리자의 정기적인 유지 보수.

7. 발전 병목 현상

기술과 비용은 농업에서 LED 광원의 대규모 적용을 제한하는 두 가지 주요 제한 요소입니다.

기술 수준: 빛 레시피 조정은 농업 조명의 기술적 핵심입니다. 빛 레시피 조정은 주로 다음과 같은 문제에 직면합니다.

(1) 농업 조명의 다학제적 성격: 식물 조명과 동물 조명이 농업 조명의 범위에 포함된다면 관련된 학문에는 식물학, 동물학, 생물 통계학, 조명 기술 및 제어 기술 등이 포함됩니다. 그중 생물학 분야의 지식은 농업 조명의 가장 중요한 부분입니다.

(2) 농업 조명의 복잡성: 농업 조명의 복잡성에는 농업과 조명의 두 가지 측면이 포함됩니다. 전자는 매우 많은 종을 연구하며 각 종에 대해 영향을 미치는 조건 요인도 많습니다. 식물 성장의 몇 가지 기본 요소인 햇빛, 공기, 물 외에도 씨앗, 토양, 온도, 습도, 기후 변화와 같은 주변 환경도 식물 성장에 영향을 미칩니다. 조명 측면에서도 조명 스펙트럼, 강도, 시간 및 주기, 빛 형태(정상 상태 또는 펄스) 등을 포함한 여러 변수가 있습니다.

(3) 농업 조명 실험의 어려움: 식물 성장에 영향을 미치는 요인으로는 온도, 습도, 공기, 수분, 영양 성분, 씨앗, 빛 등이 있습니다. 그중 빛에는 조사 강도, 스펙트럼, 조사 시간, 조사 주기, 조사 방법 등이 포함됩니다. 테스트 샘플이 매우 많고 테스트 기간이 매우 길며 농업 조명은 시간, 노동력 및 공간을 많이 소비하는 연구가 되었습니다. 이전에 보고된 덴드로비움 오피시날레(Dendrobium officinale) 보광 실험에서는 총 6개의 묘상(1무 면적)이 있는 온실 1개에 153개의 LED 램프와 8개의 형광등을 설치 및 디버깅하고 644개의 샘플을 표시했습니다. 데이터 수집은 7개월 동안 수행되어 거의 200,000개 데이터의 3개 배치를 완료했으며 분석을 통해 최적의 조명 조건을 얻었습니다.

(4) 평가 지표의 다양성: 농업 조명이 초점을 맞추는 생명 지표에는 식물 성장, 특정 성분 함량 등이 포함됩니다. 추가 세분화는 식물 잎 면적, 뿌리 줄기, 전체 높이, 색상 등이 될 수 있으며 성분에는 설탕, 엽록소 및 기타 여러 지표가 포함됩니다. 평가 지표의 복잡성은 농업 조명 연구의 어려움을 증가시킵니다.

(5) 요컨대, LED 농업 조명은 통합된 최적화된 시스템 엔지니어링이며 산업 간 주제이며 적색광과 청색광 칩 및 램프의 단순한 제품이 아닙니다. 연속 스펙트럼 하에서의 작물 성장은 자체 성장 단계 및 환경에 따라 성장 및 발달에 필요한 스펙트럼 대역의 에너지를 얻을 수 있으며, 두 대역에서만 성장하면 식품 품질 향상, 단위 면적당 수확량 증가, 가장 경제적인 에너지 및 재료 소비를 달성하고 최대 투자 수익 및 사회적 혜택을 달성하는 것이 불가능합니다.

비용 요인: LED 비용은 현재 농업 생산에서의 대규모 적용을 제한하는 병목 현상이기도 합니다. 사용 비용이 너무 높기 때문에 중국뿐만 아니라 LED 조명 농업 적용을 적극적으로 추진하는 네덜란드, 이스라엘, 일본과 같은 국가에서도 LED 조명은 여전히 꽃, 허브 및 엽채류와 같은 고부가가치 작물로 제한됩니다.

8. 국가 과학 연구 지원 프로젝트

일본 | 일본 정부는 2009년에 “6차 산업화”를 제안했으며, 그 핵심은 LED 및 태양광 발전과 같은 기술을 적용하여 “식물 공장”을 건설하는 것입니다.
한국 | 한국은 2010년에 30억 원(약 1600만 위안)을 투자하여 IT-LED 재배 핵심 액세서리 및 기술을 연구 개발했으며 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나는 LED 식물 인공 광원입니다.
미국 | 미국 농무부는 퍼듀 대학에 488만 달러를 지원하여 온실에서 LED의 적용을 평가하고 개선하기 위한 4년 연구 프로젝트를 수행했습니다.
네덜란드 | 네덜란드는 현재 식물 공장 발전이 가장 잘 된 국가입니다. LED 광원 및 원격 자동 모니터링 등을 결합한 새로운 작물 지속 가능한 에너지 절약 온실.
대만 | 대만 산업 기술 연구소는 2011년 “대만 식물 공장 산업 발전 협회” 설립을 주도했으며 Epistar, Everlight, Foxconn과 같은 거대 기업이 공동으로 LED 식물 공장을 개발했습니다.
중국 | 2013년 국가 863 프로그램 “지능형 식물 공장 생산 기술 연구”의 총 자금은 4611만 위안으로 식물 공장 LED 에너지 절약 광원, 빛-온도 결합 에너지 절약 환경 제어, 인공광 식물 공장 및 자연광 식물 공장 통합 실증을 포함한 7개 주제를 포함합니다.

게시일: 2016년 6월 7일 · 수정일: 2025년 12월 11일