Rapport d'analyse de l'industrie des LED agricoles

I. LED agricoles

Par rapport aux solutions d’éclairage agricole traditionnelles, les LED ont considérablement amélioré l’efficacité énergétique, aidant ainsi la culture de fruits et légumes dans le monde entier à réaliser des percées finales.

II. État de développement

Actuellement, l’application des LED dans le domaine de l’éclairage agricole en est encore à son stade embryonnaire initial, mais l’éclairage intelligent et le contrôle précis de l’environnement lumineux sont les tendances inévitables du développement de la technologie agricole moderne. L’utilisation de LED comme source de lumière artificielle pour contrôler intelligemment la croissance des cultures modifie le mode de production agricole traditionnel dépendant des conditions météorologiques et présente de très bonnes perspectives de développement. Selon les statistiques, il n’y a actuellement que plus de 80 entreprises d’éclairage agricole à LED en Chine. Le Guangdong est la principale province où sont réparties les entreprises d’éclairage agricole à LED, représentant 82 % du total national, suivi de la province du Shandong, représentant 9 %, et il existe également quelques entreprises dans d’autres provinces (données de 2013).

III. Moteurs de développement de l’industrie

La quantité de rayonnement solaire diminue d’année en année en raison de l’effet de serre, et l’impact du smog et d’autres conditions météorologiques extrêmes entraîne des réductions de production imprévisibles à grande échelle ;
Augmentation de la population, réduction des terres arables et des ressources en eau potable ;
L’essor des formes agricoles urbaines modernes émergentes telles que l’agriculture en installation, l’agriculture verticale et les usines végétales ;
L’amélioration rapide de l’efficacité de conversion du rayonnement électrique de l’industrie des semi-conducteurs LED dans toutes les bandes possibles et la forte baisse des prix ;
Progrès décisifs en biologie de la qualité de la lumière, du mécanisme et du qualitatif au quantitatif et à la recherche d’optimisation sur l’interrelation avec les variables environnementales ;
Commercialisation de l’Internet mobile et des technologies de contrôle intelligent de l’IoT ;
Les serres agricoles solaires distribuées et les usines végétales élargiront et ouvriront l’application des systèmes d’éclairage agricole à LED.

IV. Avantages des LED agricoles

Dans le domaine de l’éclairage agricole, par rapport aux sources lumineuses traditionnelles, les avantages des LED se manifestent par :

Lumière monochromatique : La lumière émise par les LED est une lumière monochromatique. Les spectres d’émission tels que la lumière rouge et la lumière bleue peuvent être librement sélectionnés et combinés en fonction des besoins des différentes plantes, ce qui peut améliorer l’efficacité d’absorption et d’utilisation de l’énergie lumineuse par les plantes.
Source de lumière froide : La LED est une source de lumière froide, qui peut éclairer près de la surface de la plante sans provoquer de brûlures des feuilles. De plus, sa taille est petite et la forme du panneau de source lumineuse peut être librement conçue, améliorant considérablement le taux d’utilisation de la source lumineuse et l’efficacité de l’utilisation des terres, ce qui est propice à la formation d’un mode de culture compact à plusieurs segments, adapté au mode de production intensif des usines végétales fermées.
Économie d’énergie, protection de l’environnement, longue durée de vie : L’émission de lumière LED est pure, l’efficacité de conversion de l’énergie électrique est élevée et la durée de vie est longue, ce qui peut réduire les dépenses de main-d’œuvre pour le remplacement et l’entretien de la source lumineuse.

V. Directions d’application

En tant que source d’éclairage pour plantes, les LED peuvent être largement utilisées dans l’éclairage supplémentaire des serres, les usines végétales, les usines de semis, les usines de champignons comestibles, la protection des plantes et les domaines de l’élevage et de l’aquaculture.

Éclairage supplémentaire des serres : Dans les installations de culture telles que les serres en verre et les serres en plastique, les LED sont un complément à la lumière naturelle. Des recettes lumineuses soigneusement modulées peuvent stabiliser et améliorer la qualité des plantes et augmenter le rendement.
Usines végétales : En tant que stade de développement le plus élevé de l’horticulture en installation, les usines végétales peuvent être utilisées pour la production à grande échelle de légumes, de semis (semis de légumes, riz, tabac, etc.) et de plantes médicinales chinoises. L’efficacité de la production de légumes-feuilles des usines végétales à lumière artificielle est de 108 fois celle des champs ouverts et peut atteindre une production continue annuelle, ce qui est la direction du développement des usines végétales, et il existe une forte demande pour de nouvelles sources de lumière artificielle.
Usines de semis : Dans les usines de semis intensives, afin d’obtenir une croissance entièrement contrôlée artificiellement, au stade de la germination, des sources de lumière artificielle sont nécessaires pour contrôler la croissance. L’éclairage LED peut augmenter la densité des plantes, raccourcir le temps de croissance des cultures et améliorer la santé globale des plantes.
Usines de champignons comestibles : Le degré d’industrialisation des champignons comestibles est élevé. La plupart des champignons comestibles n’ont pas d’exigences élevées en matière d’intensité lumineuse, mais ont des exigences strictes en matière de qualité de la lumière. Les effets sur le rendement et la qualité sont importants et le contrôle de l’environnement lumineux est très important. L’échelle d’industrialisation des usines de champignons comestibles est grande, les avantages économiques sont élevés, l’investissement dans les lampes est relativement faible et la demande de mises à niveau des lampes et de systèmes de contrôle est importante.
Protection des plantes : Les lampes pièges à insectes à LED sont des outils de contrôle physique importants, qui peuvent réduire l’utilisation de pesticides et maintenir la sécurité écologique.
Domaines de l’élevage et de l’aquaculture : Des expériences montrent que la lumière verte, la lumière bleue et leurs combinaisons peuvent favoriser de manière significative la croissance et le développement des poulets de chair. Élevages de poulets de chair : Un éclairage continu peut favoriser la croissance des poulets de chair. Aquaculture artificielle : Tuer les bactéries et réduire la possibilité de maladies des poissons.

VI. Processus de développement de l’éclairage agricole à LED

L’éclairage végétal à LED doit être adapté aux conditions locales et formuler des solutions personnalisées pour chaque projet. Le flux de travail est le suivant :

Comprendre les besoins du client : Le client a-t-il besoin d’augmenter le rendement, de réduire la consommation d’énergie ou d’atteindre une production continue annuelle ;
Fournir une recette lumineuse : Selon l’effet que le client doit obtenir, les experts en plantes personnalisent la recette lumineuse pour le client et créent des conditions de croissance idéales ;
Production, installation et application du produit : Fournir aux clients des solutions d’éclairage et des plans de conception idéaux ;
Suivi : Maintenance régulière par des experts en plantes et des gestionnaires de comptes.

VII. Goulets d’étranglement du développement

La technologie et le coût sont les deux principaux facteurs limitants restreignant l’application à grande échelle des sources lumineuses à LED dans l’agriculture.

Niveau technique : L’ajustement de la recette lumineuse est le cœur technique de l’éclairage agricole. L’ajustement de la recette lumineuse est principalement confronté aux problèmes suivants :

(1) Nature multidisciplinaire de l’éclairage agricole : Si l’éclairage des plantes et l’éclairage des animaux sont inclus dans le champ de l’éclairage agricole, les disciplines impliquées comprennent la botanique, la zoologie, la biostatistique, la technologie de l’éclairage et la technologie de contrôle, etc. Parmi elles, les connaissances dans le domaine de la biologie sont la partie la plus importante de l’éclairage agricole.

(2) Complexité de l’éclairage agricole : La complexité de l’éclairage agricole comprend deux aspects : l’agriculture et l’éclairage. Le premier étudie un très grand nombre d’espèces, et pour chaque espèce, il existe également de nombreux facteurs conditionnels influents. Tels que plusieurs éléments de base de la croissance des plantes, la lumière du soleil, l’air, l’eau, en outre, les graines, le sol, l’environnement environnant tel que la température, l’humidité, les changements climatiques, etc. affectent également la croissance des plantes. En termes d’éclairage, il existe également de multiples variables, notamment le spectre d’éclairage, l’intensité, le temps et le cycle, la forme de la lumière (état stable ou impulsion), etc.

(3) Difficulté des expériences d’éclairage agricole : Les facteurs affectant la croissance des plantes comprennent la température, l’humidité, l’air, l’humidité, les composants nutritionnels, les graines, la lumière, etc. Parmi eux, la lumière comprend l’intensité d’irradiation, le spectre, le temps d’irradiation, le cycle d’irradiation, la méthode d’irradiation, etc. Il y a un très grand nombre d’échantillons de test, la durée du test est très longue et l’éclairage agricole est devenu une recherche longue, laborieuse et consommatrice d’espace. Dans une expérience d’éclairage supplémentaire de Dendrobium officinale rapportée précédemment, dans une serre avec un total de 6 lits de semence (couvrant une superficie d’un mu), 153 lampes LED et 8 lampes fluorescentes ont été installées et déboguées, et 644 échantillons ont été marqués. La collecte de données a été effectuée pendant 7 mois, complétant 3 lots de près de 200 000 données, et les meilleures conditions d’éclairage ont été obtenues grâce à l’analyse.

(4) Diversité des indicateurs d’évaluation : Les indicateurs de vie sur lesquels se concentre l’éclairage agricole comprennent la croissance des plantes, la teneur en certains composants, etc. Un raffinement supplémentaire peut être la surface foliaire de la plante, le rhizome, la hauteur totale, la couleur, etc., et les composants comprennent le sucre, la chlorophylle et d’autres indicateurs multiples. La complexité des indicateurs d’évaluation augmente la difficulté de la recherche sur l’éclairage agricole.

(5) En bref, l’éclairage agricole à LED est une ingénierie système optimisée intégrée, un sujet intersectoriel, pas seulement un simple produit de puces de lumière rouge plus lumière bleue plus lampes. La croissance des cultures sous spectre continu peut obtenir l’énergie de la bande spectrale requise pour la croissance et le développement en fonction de son propre stade de croissance et de son environnement, et si elle ne pousse que sous deux bandes, il est impossible d’obtenir l’amélioration de la qualité des aliments, l’augmentation du rendement par unité de surface, la consommation d’énergie et de matériaux la plus économique, et d’obtenir le retour sur investissement maximal et les avantages sociaux.

Facteur de coût : Le coût des LED est actuellement aussi un goulot d’étranglement restreignant son application à grande échelle dans la production agricole. Parce que le coût d’utilisation est trop élevé, non seulement en Chine, mais même dans des pays comme les Pays-Bas, Israël et le Japon qui promeuvent vigoureusement les applications agricoles de l’éclairage LED, l’éclairage LED est encore limité aux cultures à haute valeur ajoutée telles que les fleurs, les herbes et les légumes-feuilles.

VIII. Projets nationaux de soutien à la recherche scientifique

Japon | Le gouvernement japonais a proposé la « Sixième industrialisation » en 2009, dont le cœur est d’appliquer des technologies telles que les LED et la production d’énergie solaire pour construire des « usines végétales ».
Corée du Sud | La Corée du Sud a investi 3 milliards de wons (environ 16 millions de RMB) en 2010 pour rechercher et développer des accessoires et des technologies de base de culture IT-LED, et l’un des composants de base du système est la source de lumière artificielle végétale à LED.
États-Unis | Le département américain de l’Agriculture a financé l’Université Purdue à hauteur de 4,88 millions de dollars américains pour un projet de recherche de 4 ans visant à évaluer et à améliorer l’application des LED dans les serres.
Pays-Bas | Les Pays-Bas sont actuellement le pays où le développement des usines végétales est le meilleur. Nouvelles serres durables à économie d’énergie pour les cultures, combinant des sources lumineuses à LED et une surveillance automatique à distance, etc.
Taïwan | L’Institut de recherche en technologie industrielle de Taïwan a dirigé la création de l’« Association de développement de l’industrie des usines végétales de Taïwan » en 2011, et des géants tels que Epistar, Everlight et Foxconn ont développé conjointement des usines végétales à LED.
Chine | En 2013, le financement total du programme national 863 « Recherche sur la technologie de production d’usines végétales intelligentes » était de 46,11 millions de yuans, comprenant sept sujets, impliquant des sources lumineuses à économie d’énergie à LED pour usines végétales, un contrôle de l’environnement à économie d’énergie par couplage lumière-température, des usines végétales à lumière artificielle et une démonstration intégrée d’usines végétales à lumière naturelle.

Publié le: 7 juin 2016 · Modifié le: 14 janv. 2026