出典: 劉侯成。LEDプラント照明業界の発展状況と動向[J].Journal of Illumination Engineering,2018,29(04):8-9.
記事のソース: マテリアル ワンス ディープ

光は植物の成長と発達の基本的な環境要因です。光は、光合成を通じて植物の成長にエネルギーを供給するだけでなく、植物の成長と発育の重要な調節因子でもあります。人工光の補充または完全な人工光の照射により、植物の成長を促進し、収量を増加させ、製品の形状や色を改善し、機能性成分を強化し、病気や害虫の発生を減らすことができます。今日は植物照明業界の発展状況と動向についてお話しします。
人工光源技術は植物照明の分野でますます広く使用されています。LEDは光効率が高く、発熱が少なく、小型、長寿命など多くの利点があります。栽培照明の分野では明らかな利点があります。照明業界の成長は、植物栽培用の LED 照明器具を段階的に採用する予定です。

A.LED照明産業の発展状況 

1.植物育成照明用LEDパッケージ

グローライティングLEDパッケージングの分野では、実装装置の種類が多く統一された測定・評価基準体系がありません。したがって、国内製品と比較して、海外メーカーは主に高出力、穂軸、モジュールの方向に焦点を当てており、植物の成長特性と人間化された照明環境を考慮して白色光シリーズの育成照明を考慮しており、信頼性、光の面で大きな技術的利点を持っています。さまざまな成長サイクルにおけるさまざまな植物の効率、光合成放射特性、さまざまなサイズのさまざまな種類の高出力、中出力、および低出力の植物を含む製品で、さまざまな成長環境におけるさまざまな植物のニーズを満たすことができ、達成が期待されています。植物の成長を最大限に高め、エネルギーを節約することが目標です。

チップエピタキシャルウェーハに関する多数の中核特許は、依然として日本の日亜化学工業やアメリカンキャリアなどの初期の大手企業の手に渡っている。国内チップメーカーには市場競争力のある特許製品がまだ不足しています。同時に、多くの企業が照明パッケージングチップの分野で新技術を開発しています。たとえば、オスラムの薄膜チップ技術を使用すると、チップを密接にパッケージして大面積の照明面を作成できます。この技術をベースにした波長660nmの高効率LED照明システムにより、栽培エリアのエネルギー消費量を40％削減できます。

2. 照明スペクトルとデバイスを拡大する
植物照明のスペクトルはより複雑かつ多様です。植物が異なれば、成長サイクルや成長環境が異なると、必要なスペクトルに大きな違いがあります。これらの多様なニーズを満たすために、現在業界では次のような方式が考えられています。 ①複数の単色光の組み合わせ方式。植物の光合成に最も効果的な 3 つのスペクトルは、主に 450nm と 660nm にピークを持つスペクトル、植物の開花を誘導する 730nm バンド、および 525nm の緑色光と 380nm 未満の紫外線バンドです。植物のさまざまなニーズに応じてこれらの種類のスペクトルを組み合わせて、最適なスペクトルを形成します。②プラント需要スペクトルをフルカバーするフルスペクトルスキーム。ソウル半導体とサムスンに代表されるSUNLIKEチップに対応するこのタイプのスペクトルは、最も効率的ではないかもしれませんが、すべてのプラントに適しており、コストは単色光組み合わせソリューションよりもはるかに低いです。③フルスペクトルの白色光を主力として使用し、さらに660nmの赤色光を組み合わせてスペクトルの有効性を向上させます。この方式はより経済的で実用的です。

植物育成照明用単色光LEDチップ（主な波長は450nm、660nm、730nm）パッケージングデバイスは国内外の多くの企業がカバーしていますが、国内製品はより多様で仕様が多く、海外メーカー製品はより標準化されています。同時に、光合成光子束、光効率などの点で、国内と海外のパッケージングメーカーの間には依然として大きな差があります。植物照明用の単色光パッケージングデバイスでは、450nm、660nm、730nmの主要な波長帯の製品に加えて、多くのメーカーが光合成活性放射線（PAR）を完全にカバーするために他の波長帯の新製品も開発しています。波長 (450-730nm)。

単色 LED 植物育成ライトはすべての植物の成長に適しているわけではありません。したがって、フルスペクトル LED の利点が強調されます。フルスペクトルでは、まず可視光 (400 ～ 700nm) の全スペクトルを完全にカバーし、青緑色光 (470 ～ 510nm)、深赤色光 (660 ～ 700nm) の 2 つの帯域のパフォーマンスを向上させる必要があります。「フル」スペクトルを実現するには、蛍光体を備えた通常の青色 LED または紫外 LED チップを使用しますが、その光合成効率には独自の高低があります。植物照明白色 LED パッケージングデバイスのほとんどのメーカーは、フルスペクトルを実現するためにブルーチップ + 蛍光体を使用しています。植物照明パッケージ装置には、単色光と青色光または紫外チップと蛍光体を加えて白色光を実現するパッケージモードに加え、赤十青/紫外、RGB、 RGBW 。このパッケージング モードは、調光において大きな利点があります。

狭波長 LED 製品に関しては、ほとんどのパッケージング サプライヤーは 365 ～ 740nm 帯域のさまざまな波長製品を顧客に提供できます。蛍光体によって変換される植物の照明スペクトルに関しては、ほとんどの包装メーカーは顧客が選択できるようにさまざまなスペクトルを用意しています。2016年と比較して、2017年の売上成長率は大幅な増加を達成しました。このうち、660nm LED光源の成長率は20%～50%に集中しており、蛍光体変換植物LED光源の売上成長率は50%～200%、つまり蛍光体変換植物の売上高に達しています。 LED光源は急速に成長しています。

すべてのパッケージ会社は、0.2 ～ 0.9 W および 1 ～ 3 W の一般的なパッケージ製品を提供できます。これらの光源により、照明メーカーは照明設計において優れた柔軟性を得ることができます。さらに、一部のメーカーは高出力の統合パッケージ製品も提供しています。現在、ほとんどのメーカーの出荷量の 80% 以上が 0.2 ～ 0.9 W または 1 ～ 3 W です。その中で、国際的な大手パッケージング企業の出荷は 1 ～ 3 W に集中していますが、中小規模のパッケージング企業の出荷は 1 ～ 3 W に集中しています。規模の大きいパッケージ会社は 0.2 ～ 0.9 W に集中しています。

3.植物育成照明の応用分野

応用分野から見ると、植物育成照明器具は主に温室照明、全人工照明植物工場、植物組織培養、屋外農場の照明、家庭用野菜や花の植え付け、実験室研究で使用されます。

①太陽熱温室や連棟温室では、補助照明としての人工光の割合はまだ低く、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプが主流となっています。LED 栽培照明システムの普及率は比較的低いですが、コストが低下するにつれて成長率は加速し始めています。その主な理由は、ユーザーにはメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプの長年の使用経験があり、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプの使用により、体内に供給される熱エネルギーの約6～8％が得られるためです。植物への火傷を避けながら温室で作業します。LED 栽培照明システムは、具体的かつ効果的な指示とデータ サポートを提供していないため、日光が当たる温室や複数スパンの温室への適用が遅れていました。現時点ではまだ小規模なデモアプリケーションが主流です。LED は冷光源であるため、植物の樹冠に比較的近くに設置でき、温度の影響が少なくなります。日光が当たる温室や複数スパンの温室では、植物間栽培に LED 栽培照明がより一般的に使用されます。

②露地圃場応用。施設農業における植物照明の普及と応用は比較的遅いですが、経済価値の高い屋外長日作物（ドラゴンフルーツなど）へのLED植物照明システム（日長制御）の応用は急速に発展しています。

③植物工場。現在、最も高速で最も広く使用されている植物照明システムは、全人工光植物工場であり、カテゴリごとに集中型多層植物工場と分散型移動式植物工場に分けられます。中国における人工光型植物工場の発展は非常に急速である。集中多層全人工光植物工場の主な投資主体は伝統的な農業企業ではなく、中科三安、フォックスコン、パナソニック蘇州、京東などの半導体や家電製品に従事する企業です。 COFCO、Xi Cui、その他の新しい現代農業企業。分散型および移動型植物工場では、輸送用コンテナ（新品コンテナまたは中古コンテナの再構築）が標準的な輸送手段として依然として使用されています。すべての人工植物の植物照明システムは、ほとんどがリニアまたはフラットパネルアレイ照明システムを使用しており、植えられる品種の数は増え続けています。さまざまな実験的な光式 LED 光源が広く普及し始めています。市販されている商品は主に緑黄色野菜です。

④家庭用植物の植栽。LEDは、家庭用植物テーブルランプ、家庭用植物植栽ラック、家庭用野菜栽培機械などに使用できます。

⑤薬用植物の栽培。薬用植物の栽培には、アノエクトチルスやリソスペルマムなどの植物が含まれます。これらの市場の製品は経済的価値が高く、現在、より多くの植物照明アプリケーションが存在する業界となっています。さらに、北米とヨーロッパの一部での大麻栽培の合法化により、大麻栽培分野での LED 栽培照明の応用が促進されました。

⑥開花ライト。花卉園芸業界では花の開花時期を調整するために不可欠なツールとして、開花照明は白熱灯が最初に使用され、次に省エネ型の蛍光灯が使用されました。LED工業化の発展に伴い、より多くのLEDタイプの開花照明器具が徐々に伝統的なランプに取って代わりました。

⑦植物の組織培養。従来の組織培養光源は主に白色蛍光灯であり、発光効率が低く、発熱量が大きいです。LED は、低消費電力、低発熱、長寿命などの優れた特徴があるため、効率的で制御可能でコンパクトな植物組織培養に適しています。現在、白色蛍光灯は白色 LED 管に徐々に置き換えられつつあります。

4. 成長照明会社の地域分布

統計によると、現在、我が国には照明育成会社が300社以上あり、珠江デルタ地域の照明育成会社は50％以上を占め、すでに主要な地位を占めています。長江デルタ地域の育成照明会社は約 30% を占めており、今でも育成照明製品の重要な生産地域となっています。従来のグローランプ会社は主に長江デルタ、珠江デルタ、環渤海に分布しており、そのうち長江デルタが53％を占め、珠江デルタと環渤海がそれぞれ24％と22％を占めている。 。LED 栽培照明メーカーの主な流通地域は、珠江デルタ (62%)、長江デルタ (20%)、環渤海 (12%) です。

B. LED成長照明産業の発展傾向

1. 専門性

LED植物育成照明は、スペクトルと光​​の強度が調整可能で、全体的な発熱が低く、防水性能が優れているという特徴を備えているため、さまざまなシーンの育成照明に適しています。同時に、自然環境の変化と人々の食の品質の追求により、施設農業と栽培工場の活発な発展が促進され、LED栽培照明業界は急速な発展期を迎えました。将来的には、LED 栽培照明は農業生産効率の向上、食品の安全性の向上、青果物の品質の向上に重要な役割を果たします。栽培照明用の LED 光源は、業界の徐々に専門化することでさらに発展し、より目標を絞った方向に進むでしょう。

2. 高効率

工場照明の運用コストを大幅に削減するには、光効率とエネルギー効率の向上が鍵となります。従来のランプに代わる LED の使用と、苗の段階から収穫の段階までの植物の光の配合要件に応じた光環境の動的最適化と調整は、将来の洗練された農業の避けられない傾向です。収量向上の面では、植物の発育特性に合わせて光フォーミュラーと組み合わせて段階や地域で栽培することができ、各段階での生産効率と収量を向上させることができます。品質の向上の観点からは、栄養調整と光調整を使用して、栄養素やその他のヘルスケア機能性成分の含有量を増やすことができます。

推計によると、現在の野菜苗の全国需要は6,800億本だが、工場苗の生産能力は10％にも満たない。種苗産業にはより高い環境要件が求められます。生産時期は主に冬から春にかけてです。自然光は弱く、人工的な補助光が必要です。植物育成照明は、入力と出力が比較的高く、入力の許容度が高くなります。LED には独自の利点があります。果物や野菜 (トマト、キュウリ、メロンなど) は接ぎ木する必要があり、高湿度条件下での特定スペクトルの光の補充により、接ぎ木された苗の治癒を促進できるためです。温室野菜植栽補助光は、自然光の不足を補い、植物の光合成効率を向上させ、開花と結実を促進し、収量を増加させ、製品の品質を向上させることができます。LED 栽培照明は、野菜苗や温室生産において幅広い用途が期待できます。

3. インテリジェント

植物育成照明では、光の質と光量をリアルタイムに制御することが強く求められています。インテリジェント制御技術の向上とモノのインターネットの応用により、さまざまな単色スペクトルとインテリジェント制御システムにより、時間制御、光制御、植物の成長状況に応じて光の品質と光出力のタイムリーな調整を実現できます。植物育成照明技術の将来の開発における主要なトレンドになるはずです。