Отчет об анализе отрасли сельскохозяйственных светодиодов

I. Сельскохозяйственные светодиоды

По сравнению с традиционными решениями для сельскохозяйственного освещения, светодиоды значительно повысили энергоэффективность, помогая тем самым выращиванию фруктов и овощей во всем мире достичь окончательных прорывов.

II. Статус развития

В настоящее время применение светодиодов в области сельскохозяйственного освещения все еще находится на начальной стадии зарождения, но интеллектуальное освещение и точный контроль световой среды являются неизбежными тенденциями в развитии современных технологий сельского хозяйства в защищенном грунте. Использование светодиодов в качестве искусственного источника света для интеллектуального управления ростом сельскохозяйственных культур меняет традиционный режим сельскохозяйственного производства, зависящий от погоды, и имеет очень хорошие перспективы развития. Согласно статистике, в настоящее время в Китае насчитывается всего более 80 предприятий по производству светодиодного сельскохозяйственного освещения. Гуандун является основной провинцией, где распределены предприятия по производству светодиодного сельскохозяйственного освещения, на долю которой приходится 82% от общего количества по стране, за ней следует провинция Шаньдун, на долю которой приходится 9%, а также несколько предприятий в других провинциях (данные 2013 года).

III. Драйверы развития отрасли

Количество солнечной радиации уменьшается с каждым годом из-за парникового эффекта, а воздействие смога и других суровых погодных условий приводит к крупномасштабным непредсказуемым сокращениям производства;
Увеличение численности населения, сокращение пахотных земель и ресурсов чистой воды;
Рост новых современных форм городского сельского хозяйства, таких как сельское хозяйство в защищенном грунте, вертикальное сельское хозяйство и заводы растений;
Быстрое повышение эффективности преобразования электрического излучения в полупроводниковой промышленности светодиодов во всех возможных диапазонах и резкое снижение цен;
Прорывной прогресс в биологии качества света, от механизма и качественного к количественному и оптимизационному исследованию взаимосвязи с переменными окружающей среды;
Коммерциализация мобильного интернета и технологий интеллектуального управления IoT;
Распределенные солнечные сельскохозяйственные теплицы и заводы растений расширят и откроют применение систем светодиодного сельскохозяйственного освещения.

IV. Преимущества сельскохозяйственных светодиодов

В области сельскохозяйственного освещения, по сравнению с традиционными источниками света, преимущества светодиодов проявляются в следующем:

Монохроматический свет: Свет, излучаемый светодиодом, является монохроматическим. Спектры излучения, такие как красный свет и синий свет, могут свободно выбираться и комбинироваться в соответствии с потребностями различных растений, что может повысить эффективность поглощения и использования световой энергии растениями.
Холодный источник света: Светодиод — это холодный источник света, который может освещать близко к поверхности растения, не вызывая ожогов листьев. Кроме того, его размер невелик, а форму платы источника света можно свободно проектировать, что значительно повышает коэффициент использования источника света и эффективность землепользования, что способствует формированию многосегментного компактного режима выращивания, подходящего для интенсивного режима производства закрытых заводов растений.
Энергосбережение, защита окружающей среды, длительный срок службы: Излучение света светодиодами чистое, эффективность преобразования электрической энергии высокая, а срок службы длительный, что может снизить трудозатраты на замену и обслуживание источника света.

V. Направления применения

В качестве источника освещения растений светодиоды могут широко использоваться в дополнительном освещении теплиц, на заводах растений, на заводах по производству рассады, на заводах по производству съедобных грибов, в защите растений, а также в животноводстве и аквакультуре.

Дополнительное освещение теплиц: В культивационных сооружениях, таких как стеклянные теплицы и пластиковые теплицы, светодиоды являются дополнением к естественному свету. Тщательно модулированные световые рецепты могут стабилизировать и улучшить качество растений и повысить урожайность.
Заводы растений: Как высшая ступень развития защищенного садоводства, заводы растений могут использоваться для крупномасштабного производства овощей, рассады (рассады овощей, риса, табака и т. д.) и китайских лекарственных трав. Эффективность производства листовых овощей на заводах растений с искусственным освещением в 108 раз выше, чем в открытом грунте, и может обеспечить круглогодичное непрерывное производство, что является направлением развития заводов растений, и существует большой спрос на новые источники искусственного света.
Заводы по производству рассады: На интенсивных заводах по производству рассады, чтобы добиться полностью искусственно контролируемого роста, на стадии прорастания необходимы источники искусственного света для контроля роста. Светодиодное освещение может увеличить плотность посадки, сократить время роста урожая и улучшить общее состояние растений.
Заводы по производству съедобных грибов: Степень индустриализации съедобных грибов высока. Большинство съедобных грибов не предъявляют высоких требований к интенсивности света, но имеют строгие требования к качеству света. Эффекты урожайности и качества велики, и контроль световой среды очень важен. Масштабы индустриализации заводов по производству съедобных грибов велики, экономические выгоды высоки, инвестиции в лампы относительно небольшие, а спрос на модернизацию ламп и систем управления велик.
Защита растений: Светодиодные лампы-ловушки для насекомых являются важными инструментами физического контроля, которые могут сократить использование пестицидов и поддерживать экологическую безопасность.
Области животноводства и аквакультуры: Эксперименты показывают, что зеленый свет, синий свет и их комбинации могут значительно способствовать росту и развитию бройлеров. Птицефабрики: Непрерывное освещение может способствовать росту бройлеров. Искусственная аквакультура: Убивает бактерии и снижает вероятность заболеваний рыб.

VI. Процесс разработки светодиодного сельскохозяйственного освещения

Светодиодное освещение растений должно быть адаптировано к местным условиям и формулировать персонализированные решения для каждого проекта. Рабочий процесс выглядит следующим образом:

Понимание потребностей клиента: Нужно ли клиенту увеличить урожайность, снизить потребление энергии или добиться круглогодичного непрерывного производства;
Предоставление светового рецепта: В соответствии с эффектом, которого необходимо достичь клиенту, эксперты по растениям настраивают световой рецепт для клиента и создают идеальные условия роста;
Производство продукта, установка и применение: Предоставление клиентам идеальных решений по освещению и планов проектирования;
Последующая деятельность: Регулярное обслуживание экспертами по растениям и менеджерами по работе с клиентами.

VII. Узкие места развития

Технология и стоимость являются двумя основными ограничивающими факторами, сдерживающими широкомасштабное применение светодиодных источников света в сельском хозяйстве.

Технический уровень: Регулировка светового рецепта является техническим ядром сельскохозяйственного освещения. Регулировка светового рецепта в основном сталкивается со следующими проблемами:

(1) Междисциплинарный характер сельскохозяйственного освещения: Если освещение растений и освещение животных включены в сферу сельскохозяйственного освещения, то задействованные дисциплины включают ботанику, зоологию, биостатистику, технологию освещения и технологию управления и т. д. Среди них знания в области биологии являются наиболее важной частью сельскохозяйственного освещения.

(2) Сложность сельскохозяйственного освещения: Сложность сельскохозяйственного освещения включает два аспекта: сельское хозяйство и освещение. Первый изучает очень большое количество видов, и для каждого вида также существует множество влияющих условных факторов. Таких как несколько основных элементов роста растений: солнечный свет, воздух, вода, кроме того, семена, почва, окружающая среда, такая как температура, влажность, изменения климата и т. д., также влияют на рост растений. Что касается освещения, то здесь также существует множество переменных, включая спектр освещения, интенсивность, время и цикл, форму света (устойчивое состояние или импульс) и т. д.

(3) Сложность экспериментов с сельскохозяйственным освещением: Факторы, влияющие на рост растений, включают температуру, влажность, воздух, влагу, питательные компоненты, семена, свет и т. д. Среди них свет включает интенсивность облучения, спектр, время облучения, цикл облучения, метод облучения и т. д. Образцов для испытаний очень много, временной интервал испытаний очень велик, и сельскохозяйственное освещение стало трудоемким, кропотливым и занимающим много места исследованием. В ранее сообщенном эксперименте по дополнительному освещению Dendrobium officinale в одной теплице с 6 грядками (занимающими площадь одного му) было установлено и отлажено 153 светодиодные лампы и 8 люминесцентных ламп, а также помечено 644 образца. Сбор данных проводился в течение 7 месяцев, было завершено 3 партии из почти 200 000 данных, и в результате анализа были получены наилучшие условия освещения.

(4) Разнообразие показателей оценки: Жизненные показатели, на которых фокусируется сельскохозяйственное освещение, включают рост растений, содержание определенных компонентов и т. д. Дальнейшее уточнение может касаться площади листьев растения, корневища, общей высоты, цвета и т. д., а компоненты включают сахар, хлорофилл и другие многочисленные показатели. Сложность показателей оценки увеличивает трудность исследований сельскохозяйственного освещения.

(5) Короче говоря, светодиодное сельскохозяйственное освещение — это интегрированная оптимизированная системная инженерия, межотраслевой предмет, а не просто простой продукт из чипов красного и синего света плюс лампы. Рост сельскохозяйственных культур при непрерывном спектре может получать энергию спектрального диапазона, необходимую для роста и развития, в соответствии с собственной стадией роста и окружающей средой, и если они растут только в двух диапазонах, невозможно добиться улучшения качества продуктов питания, увеличения урожайности с единицы площади, наиболее экономичного потребления энергии и материалов, а также добиться максимальной отдачи от инвестиций и социальных выгод.

Фактор стоимости: Стоимость светодиодов в настоящее время также является узким местом, ограничивающим их широкомасштабное применение в сельскохозяйственном производстве. Поскольку стоимость использования слишком высока, не только в Китае, но даже в таких странах, как Нидерланды, Израиль и Япония, которые энергично продвигают сельскохозяйственное применение светодиодного освещения, светодиодное освещение по-прежнему ограничивается культурами с высокой добавленной стоимостью, такими как цветы, травы и листовые овощи.

VIII. Национальные проекты поддержки научных исследований

Япония | Правительство Японии предложило «Шестую индустриализацию» в 2009 году, суть которой заключается в применении таких технологий, как светодиоды и производство солнечной энергии, для строительства «заводов растений».
Южная Корея | Южная Корея инвестировала 3 миллиарда вон (около 16 миллионов юаней) в 2010 году в исследования и разработку основных аксессуаров и технологий выращивания IT-LED, и одним из основных компонентов системы является светодиодный источник искусственного света для растений.
США | Министерство сельского хозяйства США профинансировало Университет Пердью на сумму 4,88 миллиона долларов США для 4-летнего исследовательского проекта по оценке и улучшению применения светодиодов в теплицах.
Нидерланды | Нидерланды в настоящее время являются страной с наилучшим развитием заводов растений. Новые устойчивые энергосберегающие теплицы для сельскохозяйственных культур, сочетающие светодиодные источники света, удаленный автоматический мониторинг и т. д.
Тайвань | Тайваньский научно-исследовательский институт промышленных технологий возглавил создание «Тайваньской ассоциации развития индустрии заводов растений» в 2011 году, а такие гиганты, как Epistar, Everlight и Foxconn, совместно разработали светодиодные заводы растений.
Китай | В 2013 году общее финансирование Национальной программы 863 «Исследование технологий производства интеллектуальных заводов растений» составило 46,11 миллиона юаней, включая семь тем, касающихся энергосберегающих источников света для заводов растений, энергосберегающего контроля окружающей среды с помощью светотемпературной связи, заводов растений с искусственным освещением и интегрированной демонстрации заводов растений с естественным освещением.

Опубликовано: 7 июня 2016 г. · Изменено: 12 дек. 2025 г.