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2835燈珠:LED植物照明市場之園藝市場剖析

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2835燈珠:LED植物照明市場之園藝市場剖析

發布日期:2017-10-30 作者:LED網 點擊:

針對園藝應用封裝的LED燈珠和固態照明產品市場正在不斷擴大;與此同時,科學家們繼續不斷嘗試將單色光譜與不同植物和生長階段進行匹配,MAURY WRIGHT報道說。

園藝研究已經確定:一些相對較窄的光譜帶輻射可以促進植物中的葉綠素吸收,從而促進光合作用過程。封裝LED制造商和固態照明(SSL)成品制造商正在行動,從而想從一個快速增長的市場中分得一杯羹。同時,研究人員繼續努力了解其他波長是如何進一步提高溫室和室內商業農場的生產力。

LED照明和鮮花蔬菜的商業種植者之間的搭配是很自然的。無論是在需要補光的溫室,還是完全依賴人造光的室內環境中,園藝照明的電費都是農場的一個主要費用。節能的固態照明(SSL)產品從一開始就承諾減少電費。

但是,有關“特定的光譜帶如何主要影響植物生長周期的不同階段”的研究讓LED更適合該應用。廣譜光源,比如金屬鹵化燈,基本上將能量浪費在產生部分光譜帶的輻射中,比如綠光,目前研究證明,綠光至少對植物生長沒有任何益處。相反,LED的單色特性意味著固態照明制造商可以生產出只發出植物所需的光譜能量的燈具,從而增加能源效率。

封裝LED

事實上,以照明為中心的園藝研究還遠遠不夠,但一些原則已經確立,而研究人員則繼續研究,以發現特定光譜帶與蔬菜或花卉生產之間的關系。而LED廠商正在對此進行研究。例如,歐司朗光電半導體公司就發布了所謂的“遠紅LED”,中心波長730nm(圖1)。

圖1。 歐司朗新的730nm LED可以提高辣椒、西紅柿和玫瑰的生產力。

 450nm和660nm波段作為所有植物的葉綠素吸收峰值,這一點得到了充分的證實。然而,新的研究已經證明,660和730nm光的組合可以影響植物中的光敏色素感光體。刺激植物色素可以使植物開花更快。

研究人員還在研究如何應用遠紅光,以及它們在植物生長周期中的哪一點。例如,剝奪植物的紅光可以模擬陰影,并導致植物長出更長的莖,可用于嫁接。但是在生長周期的另一個階段或不同應用中,紅色組合可能會迅速觸發開花。

LED類型的組合在園藝中使用將繼續發展。歐司朗還提供橙色、黃色和綠色單色LED以及研究人員正在嘗試的磷光體轉換的白光LED。為什么會是一個白色的LED?白色LED中的藍色光泵提供所需的藍色峰值,而園藝環境中的工人需要白光。因此,紅色和白色LED混合使用證明是有用的,提供植物和人類所需的光。

園藝照明產品

同時,園藝固態照明的市場潛力正在帶動新的照明廠商進入細分市場。例如,Hubbell Lighting推出了使用660 nm紅光LED和460 nm藍光LED的NutriLED園藝照明產品系列(圖2)。Hubbell新產品創新產品經理Tom Veltri表示,藍光LED是植物營養生長階段的關鍵,而紅光LED可促進開花和結果。Hubbell正在使用二比一的紅-藍混合,Veltri表示這可服務于園藝市場最廣泛的部分。

圖2. Hubbell推出可伸展的NutriLED燈具,可以并聯組成線性燈具。

問Veltri,為什么Hubbell作為一家主流照明制造商會決定進入園藝這個小市場呢?Veltri表示,市場潛力推動了這一決定。他指出,Hubbell的調查顯示,“很多的農民擁有占地100萬至200萬平方英尺的大棚”。

除了前面提到的提高植物生產力和節能的市場潛力之外,Veltri還提到了“從農場到餐桌”和有機食品的趨勢,推動力室內農場。他說:“在室內,你可以更有效地控制環境。”“從農場到餐桌”的前提本質上要求種植者在人口集中的地區附近經營。

Veltri還討論了將農場和消費者之間的距離最小化與作物產量的關系。他說,在收獲、運輸和保質期中,產量會損失。減少運輸時間和距離可以減少產量損失,延長保質期。

最后,室內農場可以不斷運作,只需要使用傳統農場面積的一小部分就可以生產。使用LED照明,農場可以將植物分層,比如萵苣等,或種植20英尺高的番茄等。這種番茄作物可以使用內嵌方式,將LED燈帶垂直地掛起來,沿著植物生長的方向。像把LED放的離生菜或番茄葉子很近,也不會灼傷植物。

燈具設計

當然,與一般照明相比,園藝確實需要一些不同的燈具設計原理。Hubbell設計的NutriLED園藝照明產品是可伸展的。這種線型燈有2和4英尺的,可以并聯組合在一起(圖3)并且端對端連接。每個燈具都具有一個完整的驅動器,而Hubbell提供短電源線,可以以菊花鏈方式將多達16個燈具連接到一個交流電源上。

圖3. NutriLED燈具包括內置拋物面反射器,可提供60°光束圖案。

Hubbell設計了這個光學系統來提供60°線性光束 - 比典型的大功率LED的朗伯模式更緊湊。這個燈具設計包括一個拋物面反射器,位于沖壓后的和陽極氧化的鋁燈體內,以及面上的一個用來保護LED的丙烯酸鏡片。除此之外,這種設計可以將燈具放于一排排的植物中,不僅可以照亮植物的頂部,而且可以提供到達較低位置的垂直照明。

溫室和專業應用

當然,LED在園藝中的應用不僅在室內。許多溫室需要補充照明。例如,園藝照明制造商LumiGrow最近與北卡羅來納州百老匯鎮的Patterson Greenhouses發表了一個案例研究。Patterson正在使用LumiGrow燈具來延長番茄的生長季節,尤其是在美國相對較溫暖的地區。

業主Ryan Patterson說:“如果你將每個冬天接受的陽光數量進行平均,似乎我們不需要額外的光線了。如果遇上連續三天陰天,植物就得不到他們所需要的東西,所以它們長不大或者長不快。那些在LumiGrow燈下的西紅柿就比沒有在燈下的有生命力”。

Patterson只是在其三分之一農場中安裝了人工照明,并記錄結果。他說,在植物生長的早期階段,較厚的莖更有利,在人工照明下的植物的直徑比沒有人工照明的植物的直徑大0.63英寸。

基于LED的植物照明在應用的規模大小也是可以調整的。作為后院園丁的消費者可以像最大的商業農民一樣找到LED燈。例如,瑞典的Heliospectra提供的系統也包括為客戶提供水控制。
 
園藝潛力

實際上,園藝LED照明銷售的潛力是不可能預測的,特別是研究發現了使用固態照明提高生產率的新途徑。但就像普通LED照明一樣,種植者對LED技術也有一些問題。Hubbell的Veltri說:“許多種植者對LED有不好的經歷。”許多早期產品不符合規格,并且是來自于對復雜固態照明系統設計經驗不足的小供應商或海外制造商。

但是,LED的優點會使大多數種植者在某些時候采用該技術(圖4)。歐司朗的Peiler指出,諸如“生菜的近距離照明”等應用絕對只能使用LED。她補充說:“今天,我們肯定會看到更多的活躍度。”

圖4。 ,植物茁壯成長;而其他三圖顯示城市萵苣農場采用GE日本公司開發的LED燈具,在受控環境中提高產量。

正在進行的研究既是好事也是壞事。學術界可能會最終為每種類型的植物提供不同的光譜。關于LED的選擇和組合,這一切都取決于你正在種植的植物類型,它們都使用不同的光譜。”顯然,智能照明和可調光譜的概念在園藝中的作用很重要。


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