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想要进入LED植物照明行业,你需要了解这些

2016-08-24 00:38
木中君
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  LED可发射出植物生理有效辐射300~800nm范围内的窄谱单色光,光质丰富、光源光谱可组合调制、光环境智能可控,LED光源具有环保、节能、体积小、冷光源、低电压、直流电等优势,被业界人士誉为设施农业的理想光源。

  LED植物照明属于农业半导体照明范畴,可以理解为,它是采用半导体电光源及其智能化管控装备,按照植物生长的光环境需求规律和生产目标要求,利用人工光创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控植物的生长,以实现“优质、高产、稳产、高校、生态、安全”生产目标的一种农业工程措施。

  LED植物照明属于LED在农业领域的创新性应用,目前国家对《植物生长用LED照明术语和定义》正在紧锣密鼓的编制中。

  LED植物照明应用

  LED照明可以广泛应用在植物组培、叶菜生产、温室补光、植物工厂、育苗工厂、药用植物栽培、食用菌工厂、藻类培养、植物保护、太空果蔬、花卉种植、驱杀蚊虫等多领域,种植出来的果蔬、花卉、药材等植物可以满足军队边防哨所、高寒地区、水电资源匮乏地区、家庭办公园艺、海洋太空人员、特殊病人等地区或人群的需要。

  目前市场上已研发和生产出不少LED植物照明装置,例如LED植物生长灯、植物生长箱、宅用LED植物生长台灯、驱杀蚊虫灯等。其中LED植物生长灯常见的形态有灯泡、灯条、面板灯、灯带、筒灯、灯栅等。

  目前我国从事LED植物照明的企业超过150家,主要分布在长三角和珠三角地区。

  根据中国农科院的预判,包括LED植物照明在内的农业半导体照明市场前景非常广阔,根据我国现有农业产业规模估算,未来5年,农用LED照明灯具及其控制装备的需求量将达到几十亿元,10年内将达到百亿规模,年增长率达到20%~50%;农业半导体照明产业总规模上千亿元。还特别指出,植物种苗培育、植物组培苗生产、食用菌生产、畜禽养殖业将成为先导领域,用LED光源取代传统光源,植物工厂和温室补光是发展最快的半导体照明领域,技术含量高,装备智能化系统性强,是农业半导体照明产业发展的重点。

  LED植物照明技术在我国起步较晚,LED光源在植物工厂中的推广应用将逐年广泛,光生物学规律及LED光源装置和照明智能控制系统的产业化还依然有不少障碍,还需进一步研究。按照中国农科院推测,未来10-20年后,中国将成为世界农业半导体照明技术装备产业及其应用大国和强国。

  以下是进入LED植物照明行业应该知道的6个基本点。

  一、LED植物照明市场需求那么大,如果想进入最大的难点在哪?

  LED植物照明是生物学、设施园艺学、蔬菜学、植物生理学、植物营养学、生物环境工程、LED照明、智能控制技术等多学科交叉和有机结合发展的产物。所以只擅长半导体、植物、智能化系统之一或两者的都是不够的,充分的协作和交叉研究应用至关重要。进入LED植物照明市场最大的难点是为了研发生产高产优质生态的LED植物光源或灯具,就需要同时解决光环境智能调控、植物光生物学、LED半导体技术三者如何融合与一体的发展问题。

  二、植物光生物学是指什么?

  研究植物光生物学规律是LED植物照明的重要基础,包括研究光环境的数量属性(光强和光周期)、质量属性(光质和光谱)、电光源发光特性(占空比、频率)等。植物光生物学具有较高的复杂性和系统性。光质是指对生物有作用的光质类型,包括可见光、UV和远红光。光质生物学方面,我们要搞清楚以下问题:第一,光质的生物学功能,研究单一光质及复合光质对植物生长和产量品质影响的生理代谢,分子生物学及蛋白组学机理;第二,植物种类及品种间光质适应性和利用差异性机理;第三,光质与环境其他因子互动的生物学机制;第四,照明设施的光质数量属性有效阈值和基准值。另外,逆境光质生物学的明确弱光、强光及连续光照下光合机构运转效率的响应机理也需要研究。

  三、为什么不同企业同一种植物的光照配方会不一样?

  建立各种植物生长发育、优质高产所需要的光照配方发展LED植物照明产业的基础。光照配方是以优质高产为目标,按照特点植物种类及品种生长发育各阶段所需的光质种类及其数量属性的参数集合。每种植物及不同生长阶段所适宜的光照配方都是不同的。为什么不同企业针对同一种植物的光照配方会不一样,甚至相差很大?这个主要和企业对植物生长目标有一定关系。简单点说,企业根据市场需求和企业自身发展需要,可以降低要求,只需要超过植物生长的最低光照配方需求,对生物生长的其他环境也放宽要求的话,不仅光照配方会不一样,对于环境控制系统也会很不一样。相反,企业也可以严格要求,尽量给植物创造最好的生长环境和条件,这样所研发的光照配方就好。未来随着我国LED植物照明领域相关标准和要求的陆续出台,光照配方讲逐步统一或保持基本条件的一致性。

  四、LED植物生长光源和灯具研发生产需要注意哪些原则?

  LED植物生长光源及灯具是LED植物照明产业的核心,企业需要根据光照配方来研发植物生长所需要的光源及灯具。以下四个原则要注意:第一,高光能利用率原则,制定合理光谱组分最大程度增加LED光源的发光效率,减少光源与被照射植物距离,减少光损失,提高光能利用效率;第二,低成本原则,成本是决定LED植物照明产业化发展的最重要因素之一;第三,生态安全原则,在红蓝光谱中,增加微量或少量绿光成分,增加视觉健康;第四,优先开发附加值高的植物专用的LED光源及灯具。

  五、植物光环境控制是什么,包括哪些方面?

  光环境控制是以优质高产为目标,以植物工厂各生产系统所栽培的植物种类及品种生长各阶段光照配方为基础,通过计算机直接控制和切换光环境参数的时空管理。例如,温室补光需要考虑自然光日变化参数、环境参数、植物光合生理参数、植物生长阶段和灯具属性,实施经济有效地补光方法,满足光强、光质、光周期需求,节能高效。植物光环境控制主要是指控制LED灯具的光质、光强、光周期、空间位置和移动速率等。光环境控制具有明显的时空特征,因此建立动态实时控制非常重要,实现LED植物照明光环境控制的自动化、智能化是大势所趋。

  六、LED植物照明灯具设计主要关注哪些指标和性能?

  LED植物照明灯具设计师需要关注如下指标和性能:1、光照的均匀性;2、光质组配的合理性;3、散热的可靠性;4、LED芯片功率的适宜性;5、发光面的高效性;6、视觉的舒适性。

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