一, Comparaison des caractéristiques des sources lumineuses : la LED n'est pas la seule option, mais elle présente de nombreux avantages.
1. La capacité de manipuler le spectre : la « frappe précise » des LED et la « couverture à large spectre » d'autres types de sources lumineuses
Grâce à la luminescence des semi-conducteurs, les lampes LED pour plantes peuvent correspondre avec précision aux bandes de longueurs d'onde essentielles comme la lumière rouge (600 à 700 nm) et la lumière bleue (400 à 500 nm). Des études indiquent que l'utilisation de sources de lumière LED avec un rapport de lumière rouge/bleue de 4:1 pendant la phase de floraison des tomates peut améliorer le taux de nouaison de 27 % et augmenter la teneur en vitamine C de 15 %. Le spectre des lampes au sodium à haute pression est similaire à celui de la lumière du soleil, mais seulement 30 % de la lumière est rouge et moins de 5 % est bleue. Il faut donc utiliser un filtre pour modifier le spectre, ce qui entraîne une perte de plus de 40 % de l'énergie.
La technique de spectroscopie de synthèse laser est une nouvelle façon de personnaliser le spectre en utilisant de nombreuses longueurs d'onde de lumière laser. Cela fonctionne particulièrement bien pour ajouter de la lumière rouge lointaine (700 à 750 nm). Dans une expérience en usine, la laitue avec lumière de remplissage laser contenait 8 % plus de chlorophylle que la laitue avec lumière LED, mais l'équipement de lumière de remplissage laser coûtait trois fois plus cher. Ce n’est bon que pour les cultures qui ajoutent beaucoup de valeur à l’heure actuelle.
2. Efficacité énergétique et contrôle de la chaleur : changer le fonctionnement de la « source de lumière froide » des LED pour l'améliorer.
Les LED sont capables de convertir 50 à 60 % de la lumière qu’elles reçoivent en électricité. C'est deux fois plus efficace que les lampes au sodium à haute pression-, qui ne convertissent que 30 % de la lumière qu'elles reçoivent. Par exemple, un système d'éclairage supplémentaire à LED de 400 W consomme environ 1 200 kWh d'énergie par an dans une serre d'un -acre. Un système de lampe au sodium haute pression-de 1 000 W avec la même luminosité consomme 3 600 kWh d'énergie par an. Plus important encore, la LED peut être irradiée à 10 cm à proximité de la plante si sa température de surface est inférieure à 40 degrés. Cependant, la lampe au sodium à haute pression doit rester à plus de 1,5 mètre de la plante si sa température de surface est supérieure à 200 degrés, ce qui signifie que seulement 60 % de l'énergie lumineuse qu'elle utilise est efficace.
3. Durée de vie et coûts de maintenance : L’avantage « long terme » de la LED
Les lampes à LED pour usines durent 50 000 heures, soit 2,5 fois plus longtemps que les lampes au sodium à haute pression-, qui durent 20 000 heures. Les LED durent 8,5 ans avec 16 heures d'utilisation quotidienne, mais les lampes au sodium haute-pression doivent être changées tous les 3 ans. Une grande base végétale révèle que le coût annuel moyen d'entretien d'un système LED est de 0,8 yuans par mètre carré, tandis que le coût d'entretien d'un système de lampes au sodium à haute pression-est de 2,3 yuans par mètre carré.
2, Différenciation des scénarios d'application : techniques de choix des sources lumineuses en fonction de besoins distincts
1. Cultures à haute-valeur : la LED est désormais une fonctionnalité standard.
Dans des domaines à forte valeur-comme les fleurs et les plantes médicinales, la capacité des LED à réguler avec précision le spectre entraîne des avantages économiques directs. Après avoir utilisé un éclairage supplémentaire à LED à spectre complet dans une certaine base de plantation d'orchidées du Yunnan, la période de floraison a été allongée de 15 jours et le prix unitaire à l'exportation a augmenté de 40 %. Les lumières LED peuvent offrir une lumière uniforme pour la culture des plants de culture tissulaire. Ils peuvent maintenir la différence d’intensité lumineuse à l’intérieur du flacon de culture tissulaire à ± 5 %, ce qui augmente considérablement le coefficient de prolifération.
2. Cultiver beaucoup de légumes : de nombreuses options lorsque l’argent est serré
Dans le nord, où les légumes sont cultivés en hiver, le coût initial d'un système d'éclairage d'appoint à LED est d'environ 80 yuans par mètre carré, soit 2,7 fois le coût d'un système de lampe au sodium à haute pression (30 yuans par mètre carré). Mais comme elles consomment moins d’énergie, les lampes LED peuvent être rentabilisées en trois ans. Les agriculteurs disposant de fonds limités peuvent utiliser une solution hybride de « lumière de remplissage supérieure à LED + lampe de remplissage latérale à lampe au sodium à haute pression- ». Ils peuvent utiliser des lumières LED pendant les phases de croissance importantes et passer aux lampes au sodium haute-pression pendant les intervalles d'entretien quotidiens pour obtenir les meilleurs résultats au moindre coût.
3. Réponse environnementale extrême : la flexibilité des LED
Dans le nord-est de la Chine, en hiver, le temps est maussade et neigeux, ce qui signifie qu'il n'y a pas assez de soleil. Un système d'éclairage supplémentaire au laser est utilisé dans une base végétale de la province du Heilongjiang. Il peut toujours bien fonctionner à -30 degrés. Lorsqu'il est utilisé avec une pompe à chaleur géothermique, il peut contrôler simultanément la température et la lumière, ce qui conduit à un rendement de concombre 2,3 fois supérieur à celui de la culture en plein air. Mais les sources lumineuses anciennes présentent des inconvénients, comme être difficiles à démarrer et perdre de la lumière plus rapidement à basse température.
3, La tendance de l'évolution technologique : une percée dans la « théorie évolutionniste » de LED et d'autres options
1. La technologie LED est passée d’une source de lumière unique à des systèmes intelligents.
Les nouvelles lampes LED pour plantes sont dotées de capteurs de lumière et d’algorithmes d’IA intégrés. Ceux-ci peuvent modifier automatiquement le spectre en fonction de la croissance des plantes. Une expérience de serre intelligente a révélé que l'utilisation d'un système LED à contrôle dynamique du spectre réduisait le cycle de croissance de la laitue de 20 % et rendait l'utilisation des engrais azotés plus efficace de 18 %. De nouvelles innovations telles que les films LED pliables et les bandes LED flexibles brisent également le moule des luminaires classiques.
2. Percée dans les technologies alternatives : problèmes possibles avec l'OLED et le laser
L’éclairage supplémentaire au laser est coûteux, bien qu’il offre des avantages distincts pour les cultures à feuilles sombres. Un groupe de recherche a révélé que le remplissage au laser peut augmenter la teneur en fer des épinards de 22 %. Le volume de l'équipement ne représente que 1/5 de celui des LED. Les lampes OLED pour plantes sont dotées de sources lumineuses de surface qui les rendent parfaites pour la culture tridimensionnelle-car elles ne projettent aucune ombre. Cependant, ils ne durent que 10 000 heures et n'ont donc pas encore atteint le seuil du marché.
3. Axé sur les politiques et le marché : accélération de l’adoption du LED
De nombreuses régions ont mis en place des-politiques de subventions aux économies d'énergie pour l'agriculture industrielle dans le cadre de la promotion de l'objectif du "double carbone". Ces politiques accordent aux systèmes d’éclairage d’appoint à LED une subvention à l’achat de 30 à 50 %. Le prix des lampes LED pour plantes est passé de 5 yuans par watt en 2018 à 1,2 yuan par watt en 2025, ce qui est proche du prix des lampes au sodium à haute pression. Une étude industrielle indique que d’ici 2028, 75 % de l’éclairage des usines utilisera des LED.
4, Cadre décisionnel : Comment choisir la meilleure option d'éclairage ?
Type de culture : les cultures à haute-valeur ajoutée-sont prioritaires. Les LED et les cultures en vrac peuvent être mélangées pour être utilisées.
Les lampes laser ou LED peuvent être utilisées dans des endroits très froids, et les lampes au sodium à haute pression-dans les endroits pas trop froids.
Cycle d'investissement : les efforts de plantation à long-peuvent utiliser des lumières LED, mais les projets-à court terme peuvent utiliser des lumières ordinaires.
Capacité technique : les LED à spectre dynamique sont utilisées par les bases dotées de fonctionnalités de contrôle intelligentes, tandis que les produits à spectre fixe sont utilisés par les bases traditionnelles.
