Asl manba: Houcheng Liu. LED o'simliklarni yoritish sanoatining rivojlanish holati va tendentsiyasi [J]. Yoritish muhandisligi jurnali, 2018,29(04):8-9.
Maqola manbasi: Material Once Deep

Yorug'lik o'simliklarning o'sishi va rivojlanishining asosiy ekologik omilidir. Yorug'lik nafaqat fotosintez orqali o'simliklarning o'sishi uchun energiya beradi, balki o'simliklarning o'sishi va rivojlanishining muhim regulyatoridir. Sun'iy yorug'lik qo'shimchasi yoki to'liq sun'iy yorug'lik nurlanishi o'simliklarning o'sishini rag'batlantirishi, hosildorlikni oshirishi, mahsulot shaklini, rangini yaxshilashi, funktsional komponentlarini yaxshilashi va kasalliklar va zararkunandalarning paydo bo'lishini kamaytirishi mumkin. Bugun men siz bilan o'simliklarni yoritish sanoatining rivojlanish holati va tendentsiyasi bilan o'rtoqlashaman.
Sun'iy yorug'lik manbai texnologiyasi o'simliklarni yoritish sohasida tobora keng qo'llanilmoqda. LED yuqori yorug'lik samaradorligi, kam issiqlik hosil bo'lishi, kichik o'lcham, uzoq umr va boshqa ko'plab afzalliklarga ega. U o'simliklarni yoritish sohasida aniq afzalliklarga ega. O'simliklarni yoritish sanoati asta-sekin o'simliklarni yetishtirish uchun LED yoritish moslamalarini qo'llaydi.

A. LED o'sadigan yoritish sanoatining rivojlanish holati 

1. O'sish uchun yoritish uchun LED to'plami

O'sish yoritgichi LED qadoqlash sohasida ko'plab qadoqlash moslamalari mavjud va yagona o'lchov va baholash standart tizimi mavjud emas. Shuning uchun, mahalliy mahsulotlar bilan taqqoslaganda, xorijiy ishlab chiqaruvchilar asosan yuqori quvvatli, boshoqli va modulli yo'nalishlarga e'tibor qaratadilar, o'sish yoritgichlarining oq yorug'lik seriyasini hisobga oladilar, o'simliklarning o'sish xususiyatlari va insonparvarlashtirilgan yoritish muhitini hisobga olgan holda, turli o'sish sikllaridagi turli o'simliklarning ishonchliligi, yorug'lik samaradorligi, fotosintetik nurlanish xususiyatlari jihatidan katta texnik afzalliklarga ega, jumladan, turli o'lchamdagi turli xil yuqori quvvatli, o'rta quvvatli va past quvvatli o'simliklar mahsulotlari, turli o'sish muhitlaridagi turli o'simliklarning ehtiyojlarini qondirish uchun, o'simliklarning o'sishini maksimal darajada oshirish va energiyani tejash maqsadiga erishishni kutmoqdalar.

Chip epitaksial plastinkalari uchun ko'plab asosiy patentlar hali ham Yaponiyaning Nichia va American Career kabi yetakchi kompaniyalar qo'lida. Mahalliy chip ishlab chiqaruvchilarida hali ham bozor raqobatbardoshligiga ega patentlangan mahsulotlar yetishmaydi. Shu bilan birga, ko'plab kompaniyalar o'simliklarni yoritish qadoqlash chiplari sohasida yangi texnologiyalarni ishlab chiqmoqdalar. Masalan, Osramning yupqa plyonkali chip texnologiyasi chiplarni bir-biriga yaqindan o'rash va katta maydonli yoritish yuzasini yaratish imkonini beradi. Ushbu texnologiyaga asoslanib, 660 nm to'lqin uzunligiga ega yuqori samarali LED yoritish tizimi ekin maydonida energiya sarfini 40% ga kamaytirishi mumkin.

2. Yorug'lik spektri va qurilmalarini o'stiring
O'simliklarni yoritish spektri yanada murakkab va xilma-xildir. Turli o'simliklar turli o'sish sikllarida va hatto turli o'sish muhitlarida talab qilinadigan spektrlarda katta farqlarga ega. Ushbu farqlangan ehtiyojlarni qondirish uchun hozirda sanoatda quyidagi sxemalar mavjud: ①Bir nechta monoxromatik yorug'lik kombinatsiyasi sxemalari. O'simliklar fotosintezi uchun eng samarali uchta spektr asosan 450 nm va 660 nm cho'qqilarga ega spektr, o'simliklarning gullashini qo'zg'atish uchun 730 nm diapazon, shuningdek, 525 nm yashil yorug'lik va 380 nm dan past ultrabinafsha diapazondir. Eng mos spektrni hosil qilish uchun ushbu turdagi spektrlarni o'simliklarning turli ehtiyojlariga muvofiq birlashtiring. ②O'simliklarga bo'lgan talab spektrini to'liq qamrab olishga erishish uchun to'liq spektr sxemasi. Seoul Semiconductor va Samsung tomonidan taqdim etilgan SUNLIKE chipiga mos keladigan bu turdagi spektr eng samarali bo'lmasligi mumkin, ammo u barcha o'simliklar uchun mos keladi va narxi monoxromatik yorug'lik kombinatsiyasi eritmalariga qaraganda ancha past. ③Spektr samaradorligini oshirish uchun asosiy manba sifatida to'liq spektrli oq yorug'likdan, shuningdek, 660 nm qizil chiroqdan kombinatsiyalangan sxema sifatida foydalaning. Ushbu sxema yanada tejamkor va amaliydir.

O'simliklarni yoritish monoxromatik yorug'likli LED chiplari (asosiy to'lqin uzunliklari 450nm, 660nm, 730nm) qadoqlash moslamalari ko'plab mahalliy va xorijiy kompaniyalar tomonidan qoplanadi, mahalliy mahsulotlar esa xilma-xil va ko'proq texnik xususiyatlarga ega, xorijiy ishlab chiqaruvchilarning mahsulotlari esa standartlashtirilgan. Shu bilan birga, fotosintetik foton oqimi, yorug'lik samaradorligi va boshqalar jihatidan mahalliy va xorijiy qadoqlash ishlab chiqaruvchilari o'rtasida hali ham katta farq mavjud. O'simliklarni yoritish monoxromatik yorug'likli qadoqlash moslamalari uchun, 450nm, 660nm va 730nm asosiy to'lqin uzunligi diapazonlariga ega mahsulotlardan tashqari, ko'plab ishlab chiqaruvchilar fotosintetik faol nurlanish (PAR) to'lqin uzunligi (450-730nm) uchun to'liq qamrovni amalga oshirish uchun boshqa to'lqin uzunligi diapazonlarida yangi mahsulotlarni ham ishlab chiqmoqdalar.

Monoxromatik LED o'simlik o'sish chiroqlari barcha o'simliklarning o'sishi uchun mos emas. Shuning uchun to'liq spektrli LEDlarning afzalliklari ta'kidlangan. To'liq spektr avval ko'rinadigan yorug'likning to'liq spektrini (400-700nm) to'liq qamrab olishi va bu ikki diapazonning ishlashini oshirishi kerak: ko'k-yashil yorug'lik (470-510nm), chuqur qizil yorug'lik (660-700nm). "To'liq" spektrga erishish uchun oddiy ko'k LED yoki fosforli ultrabinafsha LED chipidan foydalaning va uning fotosintetik samaradorligi o'zining yuqori va past ko'rsatkichlariga ega. O'simliklarni yoritish uchun oq LED qadoqlash moslamalarining ko'pgina ishlab chiqaruvchilari to'liq spektrga erishish uchun ko'k chip + fosforlardan foydalanadilar. Oq yorug'likni amalga oshirish uchun monoxromatik yorug'lik va ko'k yorug'lik yoki ultrabinafsha chip va fosforni qadoqlash rejimidan tashqari, o'simliklarni yoritish uchun qadoqlash moslamalari qizil o'n ko'k/ultrabinafsha, RGB, RGBW kabi ikki yoki undan ortiq to'lqin uzunligi chiplaridan foydalanadigan kompozit qadoqlash rejimiga ham ega. Ushbu qadoqlash rejimi xiralashtirishda katta afzalliklarga ega.

Tor to'lqinli LED mahsulotlariga kelsak, aksariyat qadoqlash yetkazib beruvchilari mijozlarga 365-740 nm diapazondagi turli xil to'lqin uzunlikdagi mahsulotlarni taqdim etishlari mumkin. Fosforlar tomonidan o'zgartirilgan o'simlik yoritish spektriga kelsak, aksariyat qadoqlash ishlab chiqaruvchilari mijozlar tanlashi mumkin bo'lgan turli xil spektrlarga ega. 2016 yil bilan taqqoslaganda, 2017 yilda uning savdo o'sish sur'ati sezilarli darajada oshdi. Ular orasida 660 nm LED yorug'lik manbasining o'sish sur'ati 20%-50% atrofida, fosforga aylantirilgan o'simlik LED yorug'lik manbasining savdo o'sish sur'ati esa 50%-200% ga yetadi, ya'ni fosforga aylantirilgan o'simlik LED yorug'lik manbalarining savdosi tezroq o'smoqda.

Barcha qadoqlash kompaniyalari 0,2-0,9 Vt va 1-3 Vt umumiy qadoqlash mahsulotlarini taqdim etishi mumkin. Ushbu yorug'lik manbalari yoritish ishlab chiqaruvchilariga yoritish dizaynida yaxshi moslashuvchanlikka ega bo'lish imkonini beradi. Bundan tashqari, ba'zi ishlab chiqaruvchilar yuqori quvvatli integratsiyalashgan qadoqlash mahsulotlarini ham taqdim etadilar. Hozirgi vaqtda ko'pchilik ishlab chiqaruvchilarning jo'natmalarining 80% dan ortig'i 0,2-0,9 Vt yoki 1-3 Vt ni tashkil qiladi. Ular orasida yetakchi xalqaro qadoqlash kompaniyalarining jo'natmalari 1-3 Vt ga, kichik va o'rta qadoqlash kompaniyalarining jo'natmalari esa 0,2-0,9 Vt ga jamlangan.

3. O'simliklarni o'stirish uchun yoritishni qo'llash sohalari

Qo'llanilish sohasidan, o'simliklarni o'stirish uchun yoritish moslamalari asosan issiqxona yoritishida, o'simlik fabrikalarida sun'iy yoritishda, o'simlik to'qimalari madaniyatida, ochiq havoda dehqonchilik dalalarini yoritishda, uy sabzavotlari va gullarni ekishda va laboratoriya tadqiqotlarida qo'llaniladi.

① Quyoshli issiqxonalar va ko'p diapazonli issiqxonalarda qo'shimcha yoritish uchun sun'iy yorug'lik ulushi hali ham past va metall galogenid lampalar va yuqori bosimli natriy lampalar asosiy hisoblanadi. LED o'stirish yoritish tizimlarining kirish darajasi nisbatan past, ammo narx pasayishi bilan o'sish sur'ati tezlasha boshlaydi. Buning asosiy sababi shundaki, foydalanuvchilar metall galogenid lampalar va yuqori bosimli natriy lampalardan foydalanish bo'yicha uzoq muddatli tajribaga ega va metall galogenid lampalar va yuqori bosimli natriy lampalardan foydalanish o'simliklarning kuyishini oldini olish bilan birga issiqxona uchun issiqlik energiyasining taxminan 6% dan 8% gacha ta'minlashi mumkin. LED o'stirish yoritish tizimi aniq va samarali ko'rsatmalar va ma'lumotlarni taqdim etmadi, bu esa uni kunduzgi va ko'p diapazonli issiqxonalarda qo'llashni kechiktirdi. Hozirgi vaqtda kichik ko'lamli namoyish dasturlari hali ham asosiy hisoblanadi. LED sovuq yorug'lik manbai bo'lgani uchun u o'simliklar soyaboniga nisbatan yaqin bo'lishi mumkin, bu esa harorat ta'sirini kamaytiradi. Kunduzgi va ko'p diapazonli issiqxonalarda LED o'stirish yoritgichi o'simliklar o'rtasida o'stirishda ko'proq qo'llaniladi.

②Ochiq havoda dehqonchilik dalalarida qo'llanilishi. O'simliklarni yoritishning qishloq xo'jaligida keng qo'llanilishi va qo'llanilishi nisbatan sekin bo'ldi, shu bilan birga yuqori iqtisodiy qiymatga ega (masalan, ajdaho mevalari) ochiq havoda uzoq kunlik ekinlar uchun LED o'simliklarni yoritish tizimlarini (fotoperiodni boshqarish) qo'llash tez rivojlanishga erishdi.

③O'simlik fabrikalari. Hozirgi vaqtda eng tez va eng keng tarqalgan o'simlik yoritish tizimi - bu to'liq sun'iy yorug'lik zavodi bo'lib, u toifaga ko'ra markazlashtirilgan ko'p qavatli va taqsimlangan ko'chma zavod fabrikalariga bo'linadi. Xitoyda sun'iy yorug'lik zavodlarining rivojlanishi juda tez. Markazlashtirilgan ko'p qavatli to'liq sun'iy yorug'lik zavodining asosiy investitsiya organi an'anaviy qishloq xo'jaligi kompaniyalari emas, balki Zhongke San'an, Foxconn, Panasonic Suzhou, Jingdong kabi yarimo'tkazgich va iste'molchi elektronika mahsulotlari bilan shug'ullanadigan ko'proq kompaniyalar, shuningdek, COFCO va Xi Cui va boshqa yangi zamonaviy qishloq xo'jaligi kompaniyalari. Tarqalgan va ko'chma zavod fabrikalarida yuk tashish konteynerlari (yangi konteynerlar yoki ikkinchi qo'l konteynerlarni rekonstruksiya qilish) hali ham standart tashuvchilar sifatida ishlatiladi. Barcha sun'iy o'simliklarning o'simlik yoritish tizimlari asosan chiziqli yoki yassi panelli yoritish tizimlaridan foydalanadi va ekilgan navlar soni ortib bormoqda. Turli xil eksperimental yorug'lik formulali LED yorug'lik manbalari keng va keng qo'llanila boshlandi. Bozordagi mahsulotlar asosan yashil bargli sabzavotlardir.

④ Uy o'simliklarini ekish. LED chiroqlari uy o'simliklari uchun stol chiroqlarida, uy o'simliklarini ekish uchun javonlarda, uy sabzavot yetishtirish mashinalarida va boshqalarda ishlatilishi mumkin.

⑤Dorivor o'simliklarni yetishtirish. Dorivor o'simliklarni yetishtirish Anoectochilus va Lithospermum kabi o'simliklarni o'z ichiga oladi. Ushbu bozorlardagi mahsulotlar yuqori iqtisodiy qiymatga ega va hozirda o'simliklarni yoritishda ko'proq qo'llaniladigan sanoatdir. Bundan tashqari, Shimoliy Amerika va Yevropaning ayrim qismlarida kannabis yetishtirishni qonuniylashtirish kannabis yetishtirish sohasida LED o'stirish yoritgichlarini qo'llashni rag'batlantirdi.

⑥Gullaydigan chiroqlar. Gul bog'dorchiligi sanoatida gullarning gullash vaqtini sozlash uchun ajralmas vosita sifatida, gullaydigan chiroqlarning eng qadimgi qo'llanilishi akkor lampalar, keyin esa energiya tejaydigan lyuminestsent lampalar edi. LED sanoatlashtirishning rivojlanishi bilan tobora ko'proq LED tipidagi gullaydigan yoritish moslamalari an'anaviy lampalarni asta-sekin almashtirdi.

⑦O'simlik to'qimasini kultura qilish. An'anaviy to'qima kulturasi yorug'lik manbalari asosan oq lyuminestsent lampalar bo'lib, ular past yorug'lik samaradorligi va katta issiqlik ishlab chiqarishga ega. LEDlar kam energiya sarfi, kam issiqlik ishlab chiqarish va uzoq umr kabi ajoyib xususiyatlari tufayli samarali, boshqariladigan va ixcham o'simlik to'qimasini kultura qilish uchun ko'proq mos keladi. Hozirgi vaqtda oq LED lampalar asta-sekin oq lyuminestsent lampalarni almashtirmoqda.

4. O'sish yoritish kompaniyalarining mintaqaviy taqsimoti

Statistikaga ko'ra, hozirda mening mamlakatimda 300 dan ortiq o'stirish yoritish kompaniyalari mavjud va Pearl River Delta hududidagi o'stirish yoritish kompaniyalari 50% dan ortiqni tashkil qiladi va ular allaqachon muhim mavqega ega. Yangtze daryosi deltasidagi o'stirish yoritish kompaniyalari taxminan 30% ni tashkil qiladi va u hali ham o'stirish yoritish mahsulotlari uchun muhim ishlab chiqarish hududi hisoblanadi. An'anaviy o'stirish lampalari kompaniyalari asosan Yangtze daryosi deltasi, Pearl daryosi deltasi va Bohai halqasida joylashgan bo'lib, ulardan Yangtze daryosi deltasi 53% ni, Pearl daryosi deltasi va Bohai halqasi mos ravishda 24% va 22% ni tashkil qiladi. LED o'stirish yoritish ishlab chiqaruvchilarining asosiy tarqatish hududlari Pearl daryosi deltasi (62%), Yangtze daryosi deltasi (20%) va Bohai halqasi (12%).

B. LED o'sadigan yoritish sanoatining rivojlanish tendentsiyasi

1. Ixtisoslashuv

LED o'sish yoritgichi sozlanishi spektr va yorug'lik intensivligi, past umumiy issiqlik hosil bo'lishi va yaxshi suv o'tkazmaydigan ishlash xususiyatlariga ega, shuning uchun u turli sahnalarda o'sish yoritgichlari uchun mos keladi. Shu bilan birga, tabiiy muhitdagi o'zgarishlar va odamlarning oziq-ovqat sifatiga intilishi qishloq xo'jaligi va o'sish fabrikalarining jadal rivojlanishiga yordam berdi va LED o'sish yoritish sanoatini jadal rivojlanish davriga olib keldi. Kelajakda LED o'sish yoritgichi qishloq xo'jaligi ishlab chiqarish samaradorligini oshirish, oziq-ovqat xavfsizligini oshirish va meva-sabzavot sifatini yaxshilashda muhim rol o'ynaydi. O'sish yoritgichi uchun LED yorug'lik manbai sanoatning bosqichma-bosqich ixtisoslashuvi bilan yanada rivojlanadi va yanada maqsadli yo'nalishda harakatlanadi.

2. Yuqori samaradorlik

Yorug'lik samaradorligi va energiya samaradorligini oshirish o'simliklarni yoritishning operatsion xarajatlarini sezilarli darajada kamaytirishning kalitidir. An'anaviy lampalarni almashtirish uchun LEDlardan foydalanish va ko'chat bosqichidan tortib hosil yig'ish bosqichigacha o'simliklarning yorug'lik formulasi talablariga muvofiq yorug'lik muhitini dinamik optimallashtirish va sozlash kelajakdagi tozalangan qishloq xo'jaligining muqarrar tendentsiyalari hisoblanadi. Hosildorlikni oshirish nuqtai nazaridan, uni har bir bosqichda ishlab chiqarish samaradorligi va hosildorlikni oshirish uchun o'simliklarning rivojlanish xususiyatlariga muvofiq yorug'lik formulasi bilan birlashtirilgan bosqichlar va mintaqalarda etishtirish mumkin. Sifatni yaxshilash nuqtai nazaridan, ozuqa moddalari va boshqa sog'liqni saqlash funktsional tarkibiy qismlarining miqdorini oshirish uchun ovqatlanishni tartibga solish va yorug'likni tartibga solishdan foydalanish mumkin.

Hisob-kitoblarga ko'ra, hozirgi kunda sabzavot ko'chatlariga bo'lgan milliy talab 680 milliardni tashkil etadi, zavod ko'chatlarini ishlab chiqarish quvvati esa 10% dan kam. Ko'chat sanoati yuqori ekologik talablarga ega. Ishlab chiqarish mavsumi asosan qish va bahorga to'g'ri keladi. Tabiiy yorug'lik zaif va sun'iy qo'shimcha yorug'lik kerak. O'simliklarni o'stirish yoritgichi nisbatan yuqori kirish va chiqishga hamda kirishni yuqori darajada qabul qilishga ega. LED noyob afzalliklarga ega, chunki meva va sabzavotlarni (pomidor, bodring, qovun va boshqalar) payvand qilish kerak va yuqori namlik sharoitida yorug'lik qo'shimchasining o'ziga xos spektri payvandlangan ko'chatlarning sog'ayishiga yordam beradi. Issiqxona sabzavotlarini ekish uchun qo'shimcha yorug'lik tabiiy yorug'likning yo'qligini qoplash, o'simliklarning fotosintez samaradorligini oshirish, gullash va meva berishni rag'batlantirish, hosildorlikni oshirish va mahsulot sifatini yaxshilash mumkin. LED o'stirish yoritgichi sabzavot ko'chatlari va issiqxona ishlab chiqarishda keng qo'llanilish istiqbollariga ega.

3. Aqlli

O'simliklarni o'stirish yoritgichlari yorug'lik sifati va miqdorini real vaqt rejimida boshqarishga katta talabga ega. Aqlli boshqaruv texnologiyasining takomillashishi va "Narsalar interneti"ning qo'llanilishi bilan turli xil monoxromatik spektrlar va aqlli boshqaruv tizimlari vaqtni boshqarish, yorug'likni boshqarishni amalga oshirishi mumkin va o'simliklarning o'sish holatiga qarab, yorug'lik sifati va yorug'lik chiqishini o'z vaqtida sozlash o'simliklarni o'stirish yoritish texnologiyasining kelajakdagi rivojlanishidagi asosiy tendentsiyaga aylanishi aniq.