Բնօրինակ աղբյուր՝ Հոուչենգ Լյու։ LED լուսավորության արդյունաբերության զարգացման վիճակը և միտումները [J]։ Լուսավորության ճարտարագիտության հանդես, 2018, 29 (04): 8-9։
Հոդվածի աղբյուրը՝ Material Once Deep

Լույսը բույսերի աճի և զարգացման հիմնական շրջակա միջավայրի գործոնն է: Լույսը ոչ միայն ֆոտոսինթեզի միջոցով բույսերի աճի համար էներգիա է ապահովում, այլև բույսերի աճի և զարգացման կարևոր կարգավորիչ է: Արհեստական ​​լույսի լրացումը կամ արհեստական ​​լույսի լիարժեք ճառագայթումը կարող է խթանել բույսերի աճը, մեծացնել բերքատվությունը, բարելավել արտադրանքի ձևը, գույնը, բարելավել ֆունկցիոնալ բաղադրիչները և նվազեցնել հիվանդությունների և վնասատուների առաջացումը: Այսօր ես ձեզ հետ կկիսվեմ բույսերի լուսավորության արդյունաբերության զարգացման վիճակով և միտումներով:
Արհեստական ​​լույսի աղբյուրների տեխնոլոգիան ավելի ու ավելի լայնորեն է կիրառվում բույսերի լուսավորության ոլորտում: LED լամպերն ունեն բազմաթիվ առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր լուսային արդյունավետությունը, ցածր ջերմության առաջացումը, փոքր չափսը, երկարակեցությունը և շատ այլ առավելություններ: Այն ակնհայտ առավելություններ ունի աճեցման լուսավորության ոլորտում: Աճեցման լուսավորության արդյունաբերությունը աստիճանաբար կներդնի LED լուսավորության սարքավորումներ բույսերի մշակության համար:

Ա. LED լուսավորության արդյունաբերության զարգացման վիճակը 

1. LED փաթեթ աճեցման լուսավորության համար

Աճեցման լուսավորության LED փաթեթավորման ոլորտում կան բազմաթիվ տեսակի փաթեթավորման սարքեր, և չկա միասնական չափման և գնահատման ստանդարտ համակարգ: Հետևաբար, տեղական արտադրանքի համեմատ, արտասահմանյան արտադրողները հիմնականում կենտրոնանում են բարձր հզորության, կոբ և մոդուլային ուղղությունների վրա, հաշվի առնելով աճեցման լուսավորության սպիտակ լույսի շարքը, բույսերի աճի բնութագրերը և մարդկայնացված լուսավորության միջավայրը, ունեն ավելի մեծ տեխնիկական առավելություններ տարբեր աճի ցիկլերում գտնվող տարբեր բույսերի հուսալիության, լույսի արդյունավետության, ֆոտոսինթետիկ ճառագայթման բնութագրերի առումով, ներառյալ տարբեր չափերի բարձր, միջին և ցածր հզորության բույսերի տարբեր տեսակներ, որոնք բավարարում են տարբեր աճի միջավայրերում գտնվող բույսերի բազմազանության կարիքները՝ ակնկալելով հասնել բույսերի աճի և էներգախնայողության մաքսիմալացման նպատակին:

Չիպային էպիտաքսիալ վաֆլիների հիմնական արտոնագրերի մեծ մասը դեռևս գտնվում է վաղ շրջանի առաջատար ընկերությունների, ինչպիսիք են ճապոնական Nichia-ն և American Career-ը, ձեռքում: Տեղական չիպսերի արտադրողները դեռևս չունեն շուկայական մրցունակությամբ արտոնագրված արտադրանք: Միևնույն ժամանակ, շատ ընկերություններ նաև մշակում են նոր տեխնոլոգիաներ աճեցման լուսավորության փաթեթավորման չիպսերի ոլորտում: Օրինակ, Osram-ի բարակ թաղանթային չիպային տեխնոլոգիան թույլ է տալիս չիպսերը միմյանց մոտ փաթեթավորել՝ ստեղծելով մեծ լուսավորության մակերես: Այս տեխնոլոգիայի հիման վրա 660 նմ ալիքի երկարությամբ բարձր արդյունավետությամբ LED լուսավորության համակարգը կարող է կրճատել էներգիայի սպառումը 40%-ով մշակության տարածքում:

2. Լուսավորության սպեկտրի և սարքերի աճեցում
Բույսերի լուսավորության սպեկտրն ավելի բարդ և բազմազան է: Տարբեր բույսեր մեծ տարբերություններ ունեն պահանջվող սպեկտրներում՝ տարբեր աճի ցիկլերում և նույնիսկ տարբեր աճի միջավայրերում: Այս տարբերակված կարիքները բավարարելու համար արդյունաբերության մեջ ներկայումս կան հետևյալ սխեմաները. ① Բազմակի մոնոքրոմատիկ լույսի համակցված սխեմաներ: Բույսերի ֆոտոսինթեզի համար երեք ամենաարդյունավետ սպեկտրներն են՝ հիմնականում 450 նմ և 660 նմ գագաթներով սպեկտրը, բույսերի ծաղկումը խթանելու համար 730 նմ գոտին, գումարած 525 նմ կանաչ լույսը և 380 նմ-ից ցածր ուլտրամանուշակագույն գոտին: Միավորեք այս տեսակի սպեկտրները՝ ըստ բույսերի տարբեր կարիքների՝ ամենահարմար սպեկտրը կազմելու համար: ② Լրիվ սպեկտրի սխեմա՝ բույսերի պահանջարկի սպեկտրի լրիվ ծածկույթ ապահովելու համար: Seoul Semiconductor-ի և Samsung-ի կողմից ներկայացված SUNLIKE չիպին համապատասխանող այս տեսակի սպեկտրը կարող է ամենաարդյունավետը չլինել, բայց այն հարմար է բոլոր բույսերի համար, և արժեքը շատ ավելի ցածր է, քան մոնոքրոմատիկ լույսի համակցված լուծումները: ③ Օգտագործեք լիարժեք սպեկտրի սպիտակ լույսը որպես հիմնական հենարան, գումարած 660 նմ կարմիր լույսը որպես համակցված սխեմա՝ սպեկտրի արդյունավետությունը բարելավելու համար: Այս սխեման ավելի տնտեսող և գործնական է:

Բույսերի աճեցման լուսավորության մոնոքրոմային լույսի LED չիպերը (հիմնական ալիքի երկարություններն են՝ 450 նմ, 660 նմ, 730 նմ) ​​փաթեթավորման սարքերը ներկայացված են բազմաթիվ տեղական և արտասահմանյան ընկերությունների կողմից, մինչդեռ տեղական արտադրանքն ավելի բազմազան է և ունի ավելի շատ բնութագրեր, իսկ արտասահմանյան արտադրողների արտադրանքն ավելի ստանդարտացված է: Միևնույն ժամանակ, ֆոտոսինթետիկ ֆոտոնային հոսքի, լույսի արդյունավետության և այլնի առումով, դեռևս մեծ բաց կա տեղական և արտասահմանյան փաթեթավորման արտադրողների միջև: Բույսերի լուսավորության մոնոքրոմային լույսի փաթեթավորման սարքերի համար, 450 նմ, 660 նմ և 730 նմ հիմնական ալիքի երկարությունների տիրույթներով արտադրանքից բացի, շատ արտադրողներ նաև մշակում են նոր արտադրանք այլ ալիքի երկարությունների տիրույթներում՝ ֆոտոսինթետիկ ակտիվ ճառագայթման (PAR) ալիքի երկարության (450-730 նմ) ​​ամբողջական ծածկույթ ապահովելու համար:

Մոնոքրոմատիկ LED բույսերի աճի լույսերը հարմար չեն բոլոր բույսերի աճի համար: Հետևաբար, ընդգծվում են լիարժեք սպեկտրի LED-ների առավելությունները: Ամբողջական սպեկտրը նախ պետք է ապահովի տեսանելի լույսի ամբողջական սպեկտրի (400-700 նմ) ​​լրիվ ծածկույթ և բարձրացնի այս երկու գոտիների արդյունավետությունը՝ կապտականաչավուն լույս (470-510 նմ), խորը կարմիր լույս (660-700 նմ): «Լիարժեք» սպեկտր ստանալու համար օգտագործեք սովորական կապույտ LED կամ ֆոսֆորով ուլտրամանուշակագույն LED չիպ, և դրա ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունն ունի իր բարձր և ցածր ցուցանիշները: Բույսերի լուսավորության սպիտակ LED փաթեթավորման սարքերի արտադրողների մեծ մասը օգտագործում է կապույտ չիպ + ֆոսֆորներ՝ լիարժեք սպեկտր ստանալու համար: Սպիտակ լույս ստանալու համար մոնոքրոմատիկ լույսի և կապույտ լույսի կամ ուլտրամանուշակագույն չիպի գումարած ֆոսֆոր փաթեթավորման ռեժիմից բացի, բույսերի լուսավորության փաթեթավորման սարքերն ունեն նաև կոմպոզիտային փաթեթավորման ռեժիմ, որն օգտագործում է երկու կամ ավելի ալիքի երկարության չիպեր, ինչպիսիք են կարմիրը, կապույտը/ուլտրամանուշակագույնը, RGB-ն, RGBW-ն: Այս փաթեթավորման ռեժիմն ունի մեծ առավելություններ մարման հարցում:

Նեղալիքային LED արտադրանքի առումով, փաթեթավորման մատակարարների մեծ մասը կարող է հաճախորդներին տրամադրել տարբեր ալիքային երկարության արտադրանք 365-740 նմ տիրույթում: Ինչ վերաբերում է ֆոսֆորներով փոխակերպված բույսերի լուսավորության սպեկտրին, փաթեթավորման արտադրողների մեծ մասը հաճախորդների համար առաջարկում է բազմազան սպեկտրներ: 2016 թվականի համեմատ, 2017 թվականին վաճառքի աճի տեմպը զգալիորեն աճել է: Դրանց թվում 660 նմ LED լույսի աղբյուրի աճի տեմպը կենտրոնացած է 20%-50%-ի սահմաններում, իսկ ֆոսֆորով փոխակերպված բույսերի LED լույսի աղբյուրի վաճառքի աճի տեմպը հասնում է 50%-200%-ի, այսինքն՝ ֆոսֆորով փոխակերպված բույսերի LED լույսի աղբյուրների վաճառքն ավելի արագ է աճում:

Բոլոր փաթեթավորման ընկերությունները կարող են ապահովել 0.2-0.9 Վտ և 1-3 Վտ ընդհանուր փաթեթավորման արտադրանք: Այս լույսի աղբյուրները լուսավորության արտադրողներին թույլ են տալիս ունենալ լավ ճկունություն լուսավորության նախագծման հարցում: Բացի այդ, որոշ արտադրողներ նաև մատակարարում են ավելի բարձր հզորության ինտեգրված փաթեթավորման արտադրանք: Ներկայումս արտադրողների մեծ մասի առաքումների ավելի քան 80%-ը կազմում են 0.2-0.9 Վտ կամ 1-3 Վտ: Դրանց թվում առաջատար միջազգային փաթեթավորման ընկերությունների առաքումները կենտրոնացած են 1-3 Վտ հզորությամբ, մինչդեռ փոքր և միջին չափի փաթեթավորման ընկերությունների առաքումները կենտրոնացած են 0.2-0.9 Վտ հզորությամբ:

3. Բույսերի աճեցման լուսավորության կիրառման ոլորտները

Կիրառման ոլորտից բույսերի աճեցման լուսավորության սարքերը հիմնականում օգտագործվում են ջերմոցների լուսավորության, արհեստական ​​լուսավորության, գործարանների, բույսերի հյուսվածքների կուլտուրաների, բացօթյա գյուղատնտեսական դաշտերի լուսավորության, տնային բանջարեղենի և ծաղիկների տնկման, ինչպես նաև լաբորատոր հետազոտությունների համար:

①Արևային և բազմաթափանցիկ ջերմոցներում լրացուցիչ լուսավորության համար արհեստական ​​լույսի համամասնությունը դեռևս ցածր է, և մետաղահալոգենային լամպերը և բարձր ճնշման նատրիումական լամպերը հիմնականներն են: LED աճեցման լուսավորության համակարգերի ներթափանցման մակարդակը համեմատաբար ցածր է, բայց աճի տեմպը սկսում է արագանալ՝ արժեքի նվազմանը զուգընթաց: Հիմնական պատճառն այն է, որ օգտագործողները երկարատև փորձ ունեն մետաղահալոգենային լամպերի և բարձր ճնշման նատրիումական լամպերի օգտագործման մեջ, և մետաղահալոգենային լամպերի և բարձր ճնշման նատրիումական լամպերի օգտագործումը կարող է ապահովել ջերմոցի համար ջերմային էներգիայի մոտ 6%-ից 8%-ը՝ միաժամանակ խուսափելով բույսերի այրվածքներից: LED աճեցման լուսավորության համակարգը չի ապահովել կոնկրետ և արդյունավետ հրահանգներ և տվյալների աջակցություն, ինչը հետաձգել է դրա կիրառումը ցերեկային և բազմաթափանցիկ ջերմոցներում: Ներկայումս փոքրածավալ ցուցադրական կիրառությունները դեռևս հիմնականն են: Քանի որ LED-ը սառը լույսի աղբյուր է, այն կարող է համեմատաբար մոտ լինել բույսերի սաղարթին, ինչը հանգեցնում է ջերմաստիճանի ավելի քիչ ազդեցության: Ցերեկային և բազմաթափանցիկ ջերմոցներում LED աճեցման լուսավորությունն ավելի հաճախ օգտագործվում է բույսերի միջև մշակության մեջ:

②Բացօթյա գյուղատնտեսության դաշտային կիրառումը։ Բույսերի լուսավորության ներթափանցումը և կիրառումը գյուղատնտեսության մեջ համեմատաբար դանդաղ է եղել, մինչդեռ բարձր տնտեսական արժեք ունեցող բացօթյա երկարօրյա մշակաբույսերի (օրինակ՝ վիշապի պտուղ) համար LED բույսերի լուսավորության համակարգերի (ֆոտոպերիոդի կառավարում) կիրառումը արագ զարգացում է ապրել։

③ Բույսերի գործարաններ։ Ներկայումս բույսերի լուսավորության ամենաարագ և ամենատարածված համակարգը արհեստական ​​լույսի գործարանն է, որը բաժանված է կենտրոնացված բազմաշերտ և բաշխված շարժական գործարանների՝ ըստ կատեգորիայի։ Չինաստանում արհեստական ​​լույսի գործարանների զարգացումը շատ արագ է։ Կենտրոնացված բազմաշերտ արհեստական ​​լույսի գործարանի հիմնական ներդրումային մարմինը ավանդական գյուղատնտեսական ընկերությունները չեն, այլ կիսահաղորդչային և սպառողական էլեկտրոնիկայի արտադրանքով զբաղվող ավելի շատ ընկերություններ, ինչպիսիք են՝ Zhongke San'an-ը, Foxconn-ը, Panasonic Suzhou-ն, Jingdong-ը, ինչպես նաև COFCO-ն և Xi Cui-ն, ինչպես նաև այլ նոր ժամանակակից գյուղատնտեսական ընկերություններ։ Բաշխված և շարժական գործարաններում որպես ստանդարտ կրիչներ դեռևս օգտագործվում են փոխադրման կոնտեյներներ (նոր կոնտեյներներ կամ երկրորդական տարաների վերակառուցում)։ Բոլոր արհեստական ​​բույսերի լուսավորության համակարգերը հիմնականում օգտագործում են գծային կամ հարթ վահանակային լուսավորության համակարգեր, և տնկված տեսակների քանակը շարունակում է աճել։ Տարբեր փորձարարական լույսի բանաձևով LED լույսի աղբյուրներ սկսել են լայնորեն օգտագործվել։ Շուկայում առկա արտադրանքը հիմնականում կանաչ տերևավոր բանջարեղեն է։

④Տնային բույսերի տնկում։ LED լամպերը կարող են օգտագործվել տնային բույսերի սեղանի լամպերում, տնային բույսերի տնկման դարակներում, տնային բանջարեղեն աճեցնող մեքենաներում և այլն։

⑤Բուժական բույսերի մշակում։ Բուժական բույսերի մշակումը ներառում է այնպիսի բույսեր, ինչպիսիք են Anoectochilus-ը և Lithospermum-ը։ Այս շուկաներում արտադրանքն ունի ավելի բարձր տնտեսական արժեք և ներկայումս արդյունաբերություն է, որն ունի բույսերի լուսավորության ավելի շատ կիրառություններ։ Բացի այդ, կանեփի մշակման օրինականացումը Հյուսիսային Ամերիկայում և Եվրոպայի որոշ մասերում խթանել է LED լուսավորության կիրառումը կանեփի մշակման ոլորտում։

⑥ Ծաղկային լամպեր։ Որպես ծաղկաբուծության ոլորտում ծաղիկների ծաղկման ժամանակը կարգավորելու անփոխարինելի գործիք, ծաղկային լամպերի ամենավաղ կիրառումը եղել են շիկացման լամպերը, որոնց հաջորդել են էներգախնայող լյումինեսցենտ լամպերը։ LED արդյունաբերականացման զարգացման հետ մեկտեղ, ավելի շատ LED տիպի ծաղկային լուսավորության սարքեր աստիճանաբար փոխարինել են ավանդական լամպերին։

⑦Բույսերի հյուսվածքների կուլտուրա։ Հյուսվածքային կուլտուրայի ավանդական լույսի աղբյուրները հիմնականում սպիտակ լյումինեսցենտային լամպերն են, որոնք ունեն ցածր լուսային արդյունավետություն և մեծ ջերմություն առաջացնող ազդեցություն։ LED լամպերն ավելի հարմար են արդյունավետ, կառավարելի և կոմպակտ բույսերի հյուսվածքների կուլտուրայի համար՝ իրենց ակնառու առանձնահատկությունների շնորհիվ, ինչպիսիք են ցածր էներգիայի սպառումը, ցածր ջերմություն առաջացնող ազդեցությունը և երկարակեցությունը։ Ներկայումս սպիտակ LED լամպերը աստիճանաբար փոխարինում են սպիտակ լյումինեսցենտային լամպերին։

4. Աճեցման լուսավորության ընկերությունների տարածաշրջանային բաշխումը

Վիճակագրության համաձայն, իմ երկրում ներկայումս գործում է ավելի քան 300 աճեցման լամպերի ընկերություն, որոնցից Պերլ գետի դելտայի տարածքում գտնվող աճեցման լամպերի ընկերությունները կազմում են ավելի քան 50%-ը, և նրանք արդեն իսկ զբաղեցնում են խոշոր դիրք։ Յանցզի գետի դելտայի աճեցման լամպերի ընկերությունները կազմում են մոտ 30%-ը, և այն դեռևս կարևոր արտադրական տարածք է աճեցման լամպերի արտադրանքի համար։ Ավանդական աճեցման լամպերի ընկերությունները հիմնականում տարածված են Յանցզի գետի դելտայում, Պերլ գետի դելտայում և Բոհայի եզրին, որոնցից Յանցզի գետի դելտայում կազմում է 53%-ը, իսկ Պերլ գետի դելտայում և Բոհայի եզրին՝ համապատասխանաբար 24%-ը և 22%-ը։ LED աճեցման լամպերի արտադրողների հիմնական բաշխման տարածքներն են Պերլ գետի դելտան (62%), Յանցզի գետի դելտան (20%) և Բոհայի եզրին (12%)։

Բ. LED լուսավորության արդյունաբերության զարգացման միտումը

1. Մասնագիտացում

LED լուսավորությունը բնութագրվում է կարգավորելի սպեկտրով և լույսի ինտենսիվությամբ, ցածր ընդհանուր ջերմության արտադրությամբ և լավ ջրակայունությամբ, ուստի այն հարմար է տարբեր տեսարաններում լուսավորության համար: Միևնույն ժամանակ, բնական միջավայրի փոփոխությունները և մարդկանց սննդի որակի նկատմամբ ձգտումը նպաստել են գյուղատնտեսական օբյեկտների և աճեցման գործարանների ակտիվ զարգացմանը և LED լուսավորության արդյունաբերությունը մտցրել են արագ զարգացման շրջան: Ապագայում LED լուսավորությունը կարևոր դեր կխաղա գյուղատնտեսական արտադրության արդյունավետության բարելավման, սննդի անվտանգության բարելավման և մրգերի ու բանջարեղենի որակի բարելավման գործում: Աճեցման լուսավորության LED լույսի աղբյուրը կզարգանա արդյունաբերության աստիճանական մասնագիտացման հետ մեկտեղ և կշարժվի ավելի նպատակային ուղղությամբ:

2. Բարձր արդյունավետություն

Լույսի արդյունավետության և էներգաարդյունավետության բարելավումը բույսերի լուսավորության շահագործման ծախսերի զգալի կրճատման բանալին է: LED լամպերի օգտագործումը ավանդական լամպերի փոխարինման համար և լուսավոր միջավայրի դինամիկ օպտիմալացումն ու կարգավորումը՝ ըստ բույսերի լույսի բանաձևի պահանջների՝ սածիլների փուլից մինչև բերքահավաքի փուլ, ապագայում կատարելագործված գյուղատնտեսության անխուսափելի միտումներն են: Բերքատվության բարելավման առումով, այն կարելի է մշակել փուլերով և շրջաններով՝ համակցված լույսի բանաձևի հետ՝ ըստ բույսերի զարգացման բնութագրերի՝ յուրաքանչյուր փուլում արտադրության արդյունավետությունը և բերքատվությունը բարելավելու համար: Որակի բարելավման առումով, սննդարար նյութերի և առողջապահական այլ ֆունկցիոնալ բաղադրիչների պարունակությունը բարձրացնելու համար կարող են օգտագործվել սննդանյութերի և առողջապահական այլ ֆունկցիոնալ բաղադրիչների պարունակությունը բարձրացնելու համար:

Գնահատականների համաձայն՝ բանջարեղենի սածիլների ներկայիս ազգային պահանջարկը կազմում է 680 միլիարդ, մինչդեռ գործարանային սածիլների արտադրողականությունը՝ 10%-ից պակաս: Սածիլների արդյունաբերությունն ունի ավելի բարձր բնապահպանական պահանջներ: Արտադրության սեզոնը հիմնականում ձմեռն ու գարունն է: Բնական լույսը թույլ է, և անհրաժեշտ է արհեստական ​​լրացուցիչ լույս: Բույսերի աճեցման լուսավորությունն ունի համեմատաբար բարձր մուտքային և ելքային հզորություն և մուտքային հզորությունների ընդունման բարձր աստիճան: LED լամպերն ունեն եզակի առավելություններ, քանի որ մրգերն ու բանջարեղենը (լոլիկ, վարունգ, սեխ և այլն) պետք է պատվաստվեն, և բարձր խոնավության պայմաններում լույսի հավելման հատուկ սպեկտրը կարող է նպաստել պատվաստված սածիլների ապաքինմանը: Ջերմոցային բանջարեղենի տնկման լրացուցիչ լույսը կարող է լրացնել բնական լույսի պակասը, բարելավել բույսերի ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունը, խթանել ծաղկումը և պտղաբերումը, բարձրացնել բերքատվությունը և բարելավել արտադրանքի որակը: LED լամպերի աճեցման լուսավորությունն ունի լայն կիրառման հեռանկարներ բանջարեղենի սածիլների և ջերմոցային արտադրության մեջ:

3. Խելացի

Բույսերի աճեցման լուսավորությունը մեծ պահանջարկ ունի լույսի որակի և քանակի իրական ժամանակում վերահսկողության համար: Ինտելեկտուալ կառավարման տեխնոլոգիայի կատարելագործման և «Իրերի ինտերնետի» կիրառման հետ մեկտեղ, մոնոքրոմատիկ սպեկտրների և ինտելեկտուալ կառավարման համակարգերի բազմազանությունը կարող է իրականացնել ժամանակի, լույսի և բույսերի աճի վիճակի համաձայն լույսի որակի և լույսի արտադրության ժամանակին կարգավորումը, անկասկած, կդառնա բույսերի աճեցման լուսավորության տեխնոլոգիայի ապագա զարգացման հիմնական միտումը: