近幾年,LED逐步進入了普通人的生活之中,在通用照明的各個領域都不難看到LED的身影。LED擁有傳統照明無法取代的優點,亦有更大的發展空間,照明市場向基于半導體技術方向的演進催生了眾多新的增長機遇,其中之一便是植物照明。LED植物照明在2015年至2020年的年均增長率有83.3%,預估到2020年植物照明中的LED滲透率可高達85%。其中全球垂直農場使用LED燈具的市場分額會從2017年的USD200M增加到2021年的USD1.2B, 如圖一所示。LED植物照明的優點,例如提高作物生長速度,節約能源高達75%,節省水資源達90%,也廣泛地被業界認可。在全球氣候變遷下,精致作物種植、養殖業、食物存放保鮮,食品安全等市場需求,都推動植物及園藝照明市場的發展前景。
目前通用照明市場競爭已日益白熱化,LED植物照明被視為是一片新的發展空間,眾多LED相關企業在植物照明領域都提前加緊布局。作為全球前5大LED廠家的 LUMILEDS在植物與園藝照明領域的研發應用有著多年的研發累積,對不同光配方、不同光照條件以及不同生產方式給植物生產帶來的影響也有著非常豐富的經驗。以下就以LUMILEDS的產品為例,簡要分析目前植物照明領域的LED光源的性能特點和種類。
相較于 SunPlus20系列的高PPF值和高能量密度,SunPlus35更加適用于垂直農場使用多層次的生長盤 , 其 所需光照通常是一致性高、近距離的照明系統。 LUXEON SunPlus35系列共有藍光(440-460nm),青檸色、深紅、遠紅、白光以及三種不同光色的3.5x3.5mm紫色中功率LED芯片。LUMILEDS的紫光LED是利用高效的藍光LED與特制熒光粉,制造高一致性的光源,利于作物快速生長。LUMILEDS的紫光LED芯片系列介于400-700nm 之間。根據藍光占整個光譜的比重分為2.5%,12.5%和25%。紫光LED(2.5% 藍光 )可以有效刺激植莖生長及開花,12.5%藍光的紫光LED促進整體生長,而25%藍光的LED能夠刺激菜葉類的葉片發育。
為了配合顧客調配自己的光配方,提供了園藝照明計算小工具。憑借這款園藝照明計算器,燈具制造人員能夠選擇的芯片組合,通過程序 計算出該組合可以輸出的園藝特異性指標,比如光合光子通量和全光譜功率分布等,在短時間內測試多種差異化的照明場景,快速地尋找最佳設計,最終達到高效投放市場的作用。
植物照明是生物學、設施園藝學、蔬菜學、植物生理學、植物營養學、生物環境工程、LED照明、智能控制技術等多學科交叉和有機結合發展的產物。需要半導體、植物、智能化系統充分的協作和交叉研究應用,需要提供合理的技術 解決方案。LUMILEDS積極參與和組織相關領域的研究,提供完整技術解決方案。紐約州特洛伊市倫斯勒理工學院照 明驅動系統和應用中心(LESA)的高級研究員——Tessa Pocock博士針對LUXEON SunPlus系列的功效進行了相關的植物生長研究。此研究評估了LUMILEDs專為園藝設計的LUXEON SunPlus系列與Valoya和定制直接發射RGB LED相比之下的性能表現。目的是確定最近推出的熒光粉轉換型 LED (sunPlus 系列)是否能提高紅葉生菜的產量,同時使包括花青素和類胡蘿卜素在內的關鍵營養素水平增高。研究檢測了紅葉生菜的產量(地上生物量)與營養質量之間的關系或平衡。