林洺锋希望能有更多的企业参与ELI认证,使得第4季营收表现衰退

台LED封装厂艾笛森去年12月合并营收为2.09亿元(新台币,下同),较前月衰退2.09%,而去年第4季因为产业传统淡季,且客户下单保持观望态度,艾笛森该季合并营收为6.41亿元,季衰22.54%;去年全年总合并营收则为27.36亿元,年增20.91%。

据了解,LED高效照明产品ELI认证由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)与方圆标志认证集团产品有限公司联合推出,旨在尽快改善半导体照明市场混乱、产品质量参差不齐的现状,共同打造政府采购与消费者市场选择的信心标签,以此支撑国家相关政策的落实,进一步促进半导体照明产业健康快速发展。

植物工厂将现代工业、生物科技、营养液栽培和信息技术等相结合,对设施内环境因子实施高精度控制,具有全封闭、对周围环境要求低,缩短植物收获期,节水节肥、无农药生产、不向外排放废物等优点,单位土地利用效率是露地生产的40~108倍,其中智能化人工光源及其光环境调控对其生产效率起到决定性作用。

艾笛森子公司琉明斯日前董事会通过将认列资产减损1.77亿元,而以艾笛森持股比重达66%来看,去年第4季获利表现将会受到影响,于连续两季小幅获利(第2季及第3季)后,去年第4季恐会再转为亏损。

对于ELI认证,深圳洲明董事长林洺锋给予了积极的肯定。他表示,做好产品质量和认证是每个企业的应尽之责,企业自身也非常关注各项质量认证工作,此次ELI高效照明认证为目前缺乏统一标准和检测的LED照明市场提供了参考依据,对企业提高产品质量,打造消费者信得过品牌,进而促进行业良性发展发挥了积极作用。因此,在企业自身参与的同时,林洺锋希望能有更多的企业参与ELI认证。

光作为重要的物理环境因子,对植物的生长发育和物质代谢均起到关键的调控作用。“植物工厂的主要特征之一就是全人工光源并实现光环境的智能调控”已经成为业界的普遍共识。

艾笛森表示,除去年第4季为传统淡季外,其实市场价格压力仍大,客户也不断比价,并且随着时序接近年底,客户下单态度以观望为多,使得第4季营收表现衰退,预计要等到今年过完年(2月中旬)后才会好转。

在部分企业给予积极肯定的同时,一些企业也有着认证能否赢得消费者认可的担心。广州光为照明科技有限公司董事长周檀煜就提出,近两年行业相继推出一些认证,企业也花了不少钱参与认证工作,但目前在LED照明缺乏国家认证机构的情况下,ELI认证自身的优势或者说服力在哪里?面对诸多的认证,到底消费者认谁的?这个问题需要更多的探讨。

植物对光照的需求

对于上述担心,CSA常务副秘书长阮军给予了回应,他表示,与国内其他认证相比,ELI认证的特点是产品质量认证,除了采用国家和行业已有标准外,ELI认证还将积极采用联盟联系产业界制定的联盟标准,如采用了联盟标准CSA020《LED照明产品加速衰减试验方法》,这是目前国际上最先进的光通量衰减检测标准,产品测试时间为2000小时,检测周期短,有效缩短预测LED照明产品寿命所需的试验时间,能够快速反应市场。此外,还通过及时更新来反映技术发展与市场应用需求,适用性更好。因此,从实用和适用两个层面,ELI认证都十分适合LED照明自身的发展特性。

植物的生命活动离不开光照,光是植物光合作用的唯一能量来源,光照强度、光质及光的周期性变化对作物的生长发育具有深刻影响,其中以光照强度对植物的光合作用影响最大。

面对LED照明产业在政策支持下的良好发展机遇,越来越多的企业加入到这个新兴战略产业中来。而与具备政策环境、社会环境的有利形势形成鲜明对比的是,产业缺乏相应标准和认证,产品质量良不齐,进而影响应用市场的扩大,成为制约行业发展的重要瓶颈之一。对此,李铁男认为:抓质量要有两个层次考虑:第一要把提升质量作为最核心要素抓好。核心要素就是标准、检测,依据标准和检测实施认证制度;第二,做为肩负战略新兴产业发展责任的LED企业,要有使命感,要瞄准国际市场,要积极提升中国LED产业的国际影响力。从认证角度来说,一定要跟产业一起发展,要在认证制度建设上走在世界的前列。我们要构建完整的新型认证体系服务于企业,针对港澳台,针对亚洲发展中国家,针对世界上发达国家制订不同的策略,实现协调互认,使中国的ELI认证形成国际影响力,同时借助这样一种基础,我们跟产业一起把中国的LED产品质量提升上去,不仅要中国人放心,更要让全世界的消费者放心。

光照强度

一项有效认证的推出,绝不会孤立的存在,还需要系列工作的支撑。谈到ELI认证未来发展方向,阮军表示,目前联盟正在积极进行ELI认证的推广工作。在政府层面,通过认证标准的先进性,吸引国家和地方政府采信,将ELI认证打造成为政府补贴、大型项目招标、试点示范项目的重要依据;在市场层面,通过各方资源,快速推进与专业市场、推广中心的战略合作,打造信心市场,加大公众及用户对ELI的认知水平;在国际层面,利用ELI和国际半导体照明联盟(ISA)既有优势,加大在海外的推广力度,为中国半导体照明产品走向国际提供坚实保障。

光照的强弱能改变作物的形态,如开花、节间长短、茎的粗细及叶片的大小与薄厚。植物对光照强度的要求可分为喜光型、喜中光型、耐弱光型植物。蔬菜多数属于喜光型植物,其光补偿点和光饱和点均比较高,在人工光植物工厂中作物对光照强度的相关要求是选择人工光源的重要依据,了解不同植物的光照需求对设计人工光源、提高系统的生产性能都极为必要。

采访中,业内人士普遍表示,与其他认证相比,ELI认证更接地气,导向性更强。这从ELI认证机构CSA以及方圆认证的业内影响力和权威性乃至专业度包括后续工作都可看出。选择产业发展十年之际推出,足见认证机构之慎重和用心良苦。

光质

产品认证正反声音都有,在情理之中。CSA副秘书长付强在颁证仪式结束后接受记者采访时表示,在产业发展十年之际推出ELI认证,希望企业在新十年发展机遇面前,更加注重产品质量和品牌打造意识。目前在国际上有很多相关的认证,但是在国内,针对LED产品的认证还比较单一,中国本身是一个巨大的市场,我们有这个责任设定市场准入门槛,保障产品质量,打造民族品牌,在未来参与国际竞争中也有自己的话语权。

光质分布对植物光合作用和形态建成同样具有重要影响。光是辐射的一部分,而辐射是一种电磁波。电磁波具有波的特性与量子
特性。光的量子称为光子,在园艺领域亦称为光量子。波长范围为300~800nm的辐射称为植物的生理有效辐射;而波长范围400~700nm的辐射称为植物的光合有效辐射。

图1 与植物生长相关的辐射分类 /nm

图2 各光合色素的光谱吸收图示

植物光合作用最重要的2种色素是叶绿素和胡萝卜素。图2为各光合色素的光谱吸收图谱,其中叶绿素吸收光谱集中在红蓝波段,照明补光系统是根据作物的光谱需求进行人工补光,以促进植物的光合作用。

光周期

植物的光合作用和光形态建成与日长之间的相互关系称为植物的光周性。光周性与光照时数密切相关,光照时数是指作物被光照射的时间。不同的作物,完成光周期需要一定的光照时数才能开花结实。按照光周期的不同,可分为长日照作物,如白菜等,在其生育的某一阶段需要12~14h
以上的光照时数;短日照作物,如洋葱、大豆等,需要12~14h以下的光照时数;中日照作物,如黄瓜、番茄、辣椒等,在较长或者较短的日照下,都能开花结实。

环境三要素中,光照强度是选择人工光源的重要依据,目前对光照强度有多种表述方法,主要包括如下3种。

光照度是指受照平面上接受的光通量面密度,单位:勒克斯。

光合有效辐射照度PAR,单位:W/m2。

光合有效光量子流密度PPFD
或PPF即单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐射的光量子数,单位:μmol/。主要指与光合作用直接有关的400~700nm的光照强度。也是植物生产领域最常用的光照强度指标。

典型补光系统的光源分析

人工补光是通过安装补光系统,提高目标区域内的光照强度或延长光照时间从而实现植物对光的需求。一般来说,补光系统包括补光设备、电路及其控制系统。补光光源主要包括白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯及LED等几种常用类型。由于白炽灯电光效率低,光合能效低等缺点,已经被市场淘汰了,故本文不做详细分析。

荧光灯

属于低压气体放电灯的类型。玻璃管内充有水银蒸汽或惰性气体,管内壁涂有荧光粉,光色随管内所涂荧光材料的不同而异。荧光灯光谱性能好,发光效率较高,功率较小,与白炽灯相比寿命较长,成本相对较低。

因荧光灯自身发热量较小,可以贴近植物进行照明,适用于立体栽培,但荧光灯光谱布局不合理,国际上比较常用的方法是增设反光罩,尽量增加栽培区作物的有效光源成分。

日本adv-agri公司还开发了新型补光光源HEFL,HEFL实际上属于荧光灯范畴,是冷阴极荧光灯及外部电极荧光灯的总称,是一种混合电极荧光灯。HEFL灯管极细,直径仅4mm
左右,长度按照栽培需要可从450mm调节到1200mm,算是常规荧光灯的改进版。

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金属卤化物灯

在高压水银灯的基础上,通过在放电管内添加各种金属卤化物而形成的可激发不同元素产生不同波长的一种高强度放电灯。卤化灯发光效率较高、功率大、光色好、寿命较高、光谱大。但由于发光效率低于高压钠灯,寿命也比高压钠灯短,目前仅在少数植物工厂使用。

高压钠灯

属于高压气体放电灯类型。高压钠灯是在放电管内充高压钠蒸汽,并添加少量氙和汞灯金属的卤化物的一种高效灯。由于高压钠灯具有较高的电光转换效率同时兼顾较低制造成本,所以目前农业设施补光应用中高压钠灯是最广泛的,但由于其光谱存在光合效率低的缺点,造成能效较低的短板。另一方面高压钠灯所发出的光谱成分主要集中在黄橙光波段,缺少植物生长必须的红色和蓝色光谱。

发光二极管

作为新一代光源,具有更高的电光转换效率,光谱可调、光合效率高等诸多优点。LED能够发出植物生长所需要的单色光,与普通荧光灯等补光光源相比,LED具有节能、环保、寿命长、单色光、冷光源等优点。随着LED的电光效率进一步提升,规模效应产生的成本下降,LED将成为农业设施补光的主流设备。

通过比较,可清晰了解不同补光光源的特性,如表1所示。

表1 各类人工光源的特性指标比较

移动式补光装置

光照强弱与作物的生长密切相关,植物工厂中多采用立体栽培,但受栽培架结构所限,层架间的光照、温度分布不均,这样会影响作物的产量,收获期也不同步。北京一公司在2010年已成功开发手动升降补光装置,其原理是通过摇动摇柄转动小型卷膜器带动传动轴及固定在其上面的绕线器转动,实现收放钢丝绳的目的,吊挂补光灯钢丝绳通过多组换向轮与升降器的绕线轮连接,从而达到调整补光灯高低的效果。

2017年上述公司设计开发了新型移动式补光装置,该装置可以根据作物生长需求实时自动调节补光高度。该调节装置现安装在3层式光源升降式立体栽培架上,装置顶层为光照情况最好的层级,所以配置高压钠灯;中间层及底层配置可升降调节系统,
安装LED灯具,
可根据光传感器的检测信号,自动调节补光灯高度,为作物提供合适的光照环境。

相对于为立体栽培量身订制的移动式补光装置,荷兰开发了一种可水平移动的补光灯装置。为了免于阳光下补光灯的阴影对植物生长的影响,可将补光灯沿水平方向通过伸缩式滑道推向支架两边,让阳光全面照射到植物上;没有太阳光的阴雨天,可将补光灯推向支架中间,使补光灯的光照均匀地给植物补光;通过支架上的滑道水平方向移动补光灯,避免了频繁地拆装和搬动补光灯,降低了员工的劳动强度,有效提高了工作效率。

典型作物补光系统设计思路

从移动式补光装置的设计不难看出,植物工厂补光系统的设计通常以不同作物生育期的光照强度、光质和光周期参数以及末端调控特殊手段最为设计的核心内容,依赖智能控制系统来执行实施,达到节能高产的终极目标。目前,有关叶菜的补光设计构建已逐渐成熟。

举例来说,叶菜可分为苗期、生长中期、生长后期和末端处置4个阶段;果菜可分为苗期、营养生长期、开花阶段、采收阶段。从补光光照强度属性来说,苗期光照强度应略低,在60~200
μmol/,随后逐渐增大。叶菜最高可至100~200 μmol/,果菜可达300~500
μmol/,以保障各生育期植物光合作用对光照强度的要求,实现高产的需要;对光质而言,红蓝比例至关重要。苗期为了增加苗质量,防止徒长,一般把红蓝比例设置在较低水平[:1],随后逐渐降低,以满足植物光形态建成的需求,可将叶菜红蓝光比设置:1。

对光周期而言,与光照强度类似,应呈现随生育期延长而增加的趋势,以使得叶菜有更多地光合时间进行光合作用。果菜的补光设计会更加复杂,除上述基本规律外,应重点关注开花期的光周期设置,必须促进蔬菜的开花结果,以免适得其反。值得提出的是,光配方应包括末端处置光环境设置内容,比如通过连续补光可大幅提高水培叶菜苗菜的产量和品质,或者通过UV处理可显著提高芽菜和叶菜的营养品质。

除了对特选作物进行优化补光外,一些人工光型植物工厂的光源控制系统近年来也发展迅速,这种控制系统一般是基于B/S架构,通过WIFI实现远程操控对作物生育过程的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因素进行自动控制,不受外界条件制约的生产方式。这种智能补光系统,采用LVD无极灯作为补光光源,结合远程智能控制系统,能够满足植物波长光照需求,特别适合应用于光控植物设施栽培环境,可以很好地满足市场需求。

结束语

植物工厂被认为是21世纪解决世界资源、人口和环境问题的重要途径,是未来高科技工程中实现食物自给的重要方式。作为新型的农业生产方式,植物工厂还处于学习与成长阶段,需要投入更多的关注与研究。

本文阐述了植物工厂中常见的补光照明方法的特性与优点,介绍了典型作物补光系统的设计思路,通过比较不难发现,为应对连阴天、雾霾等恶劣天气导致的弱光寡照逆境,同时保障设施作物高产稳产,LED光源装备最为符合当前发展趋势。

未来植物工厂的发展方向应侧重新型高精度、低成本传感器和远程可控的、可调光谱的补光照明装置系统及专家化控制系统。同时,未来植物工厂将向低成本化、智能化、自适应化不断发展。

LED光源的使用和普及为植物工厂高精度环境控制提供保障,LED光环境调控是一个复杂的过程,涉及光质、光照强度、光周期等综调控,有待相关专家学者对人工光植物工厂LED补光照明进行深入研究与使用推广。

来源 :农业工程技术

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