LED植物生長(zhǎng)燈的發(fā)展前景分析

LED植物生長(zhǎng)燈是一種以LED（發(fā)光二極管）為發(fā)光體，滿足植物光合作用所需光照條件的人造光源。按類型分，屬于第三代植物補(bǔ)光燈具！

在缺少日光的環(huán)境，這種燈具可充當(dāng)日光，使植物能夠正?；蛘吒玫厣L(zhǎng)發(fā)育。

這種燈具有壯根，助長(zhǎng)，調(diào)節(jié)花期、花色，促進(jìn)果實(shí)成熟、上色，提升口感和品質(zhì)的作用！

光環(huán)境是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的重要物理環(huán)境因素之一，通過光質(zhì)調(diào)節(jié)，控制植株形態(tài)建成是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù);植物生長(zhǎng)燈更加具有環(huán)保節(jié)能的作用，LED植物燈給植物提供光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，減短植物開花結(jié)果用的時(shí)間，提高生產(chǎn)！在現(xiàn)代化建設(shè)中，它是農(nóng)作物不可或缺的產(chǎn)品。

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，現(xiàn)在農(nóng)村家庭普遍使用的是白熾燈和節(jié)能燈，年銷售10億只白熾燈泡的市場(chǎng)就在三、四級(jí)市場(chǎng)。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，農(nóng)民對(duì)照明品質(zhì)的要求也在提高，尤其是國家推廣節(jié)能照明的政策出臺(tái)實(shí)施以來，進(jìn)一步激發(fā)了巨大的農(nóng)村市場(chǎng)需求。在這里，“農(nóng)村市場(chǎng)”已不是地域上的意義，而代表了一種消費(fèi)能力和層次。

而在農(nóng)村市場(chǎng)最大的渠道就在于植物生長(zhǎng)燈，在第23屆“臺(tái)北國際光電周”展覽會(huì)上，植物工廠呼應(yīng)綠能經(jīng)濟(jì)與氣候變遷趨勢(shì)，展出植物生長(zhǎng)燈、水耕設(shè)施、檢測(cè)和環(huán)控節(jié)能系統(tǒng)等設(shè)備，相當(dāng)吸睛。

近年，完全人工光控制型植物工廠在全球范圍內(nèi)正逐步形成半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新顯學(xué)，結(jié)合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的照明與自動(dòng)化技術(shù)，加上網(wǎng)絡(luò)信息的深厚產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，一時(shí)之間植物工廠似乎成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要應(yīng)用與發(fā)展方向。

在日韓早已流行得一塌糊涂的植物照明近日在中國開始受到關(guān)注。LED植物燈的銷售市場(chǎng)都集中在日本、韓國、中美、歐洲等從事農(nóng)業(yè)人員較少的國家和地區(qū)。但隨著LED植物生長(zhǎng)燈滲透率的提升，中國市場(chǎng)進(jìn)入爆發(fā)期。據(jù)調(diào)查，全球LED植物生長(zhǎng)燈產(chǎn)值在2013年起開始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng)，產(chǎn)值雖僅千萬美元規(guī)模，但預(yù)估2014年將逾3500萬美元，2017年更可望挑戰(zhàn)3億美元。

拓墣產(chǎn)業(yè)研究所光電產(chǎn)業(yè)中心研究員林佩璇表示，2013年LED植物燈成本已較2010年大幅下滑，每一流明約當(dāng)新臺(tái)幣0.38元，僅為2010年1.8元的1/5，進(jìn)而帶動(dòng)Philips、Osram、Mitsubishi、Panasonic等國際大廠，紛紛投入LED的植物工廠創(chuàng)新應(yīng)用，兼具LED及農(nóng)業(yè)兩大產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的臺(tái)灣，當(dāng)然也不希望錯(cuò)過商機(jī)，把農(nóng)業(yè)添加科技創(chuàng)新，讓企業(yè)晉升億元身價(jià)。

臺(tái)灣在植物工廠具有研發(fā)LED燈特殊波長(zhǎng)、可客制化產(chǎn)品，低建置成本，整體解決方案，技術(shù)轉(zhuǎn)移等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也面臨政府支持力道不足，產(chǎn)品參差不齊，品牌知名度過低等隱憂，現(xiàn)階段首要解決問題，就屬LED植物燈的推廣策略。

植物工廠起源于1957年丹麥因日照不足阻礙植物生長(zhǎng)發(fā)展，爾后日本、美國、荷蘭相繼投入，然而在成本過高、技術(shù)不足、經(jīng)驗(yàn)不佳等因素下，導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)不善，直至21世紀(jì)，因溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重才重新受到各界重視。

從農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度來看，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展由于化肥與農(nóng)藥的使用，得以迅速提升產(chǎn)量以供應(yīng)激增的人口所產(chǎn)生的巨大糧食需求，對(duì)解決全球糧食與貧窮問題居功偉。但傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)純屬靠天吃飯，不僅作物栽培受到氣候與季節(jié)限制，無法完全按計(jì)劃生產(chǎn)，即使作物豐收都受到量多價(jià)跌的影響;再加上農(nóng)民為了確保收成，大量使用農(nóng)藥來防治病蟲害，因而造成食品安全的疑慮，又為了提高產(chǎn)能，過度使用化肥，不僅增加成本、更污染農(nóng)田、河川、湖泊與海洋，更可能造成硝酸鹽含量過高，傷害消費(fèi)者。

植物工廠走俏的另一個(gè)原因是，全球建筑業(yè)因經(jīng)濟(jì)景氣低迷和公共建設(shè)項(xiàng)目減少，急于通過投資農(nóng)業(yè)尋求新發(fā)展。連鎖餐飲和超市企業(yè)則希望自建蔬菜基地以形成穩(wěn)定的原料供應(yīng)。電子行業(yè)因制造部門逐步向海外轉(zhuǎn)移，大量用于生產(chǎn)芯片等精密器件的清潔車間閑置，這些廠房只需稍加改造就可變身植物工廠。因此，這三個(gè)行業(yè)成為投資植物工廠最積極的先鋒。

所以植物工廠這種高度自動(dòng)化，可以像工廠一樣全年無休排程種植，在地生產(chǎn)新鮮、衛(wèi)生蔬果的科技農(nóng)業(yè)，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的優(yōu)點(diǎn)，自然引起政府與學(xué)研單位的高度重視，加上采用植物工廠的生產(chǎn)模式所節(jié)省的運(yùn)輸成本，植物工廠就有機(jī)會(huì)變成一個(gè)傳統(tǒng)作物生產(chǎn)模式的真正替代選項(xiàng)，這也是風(fēng)投與私募基金關(guān)注植物工廠的原因。

人口膨脹與水資源乏是全球性的大問題，全球人口目前為70億，未來四十年有可能增加到92億，以目前仍有將近10億的饑餓人口來算，40年內(nèi)需要提升將近58%的糧食產(chǎn)能;但現(xiàn)有耕地已經(jīng)使用了80%，加上氣候異常、可耕地面積減少，以及青壯人口離農(nóng)趨勢(shì)等不利因素，前景堪慮。此外，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用去了全球大約87%的淡水資源，所以單位面積生產(chǎn)力的大幅提升與節(jié)水技術(shù)的建立都是刻不容緩的研究課題。

2013年9月10日，國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CSAS）發(fā)布CSA021-2013《植物生長(zhǎng)用LED平板燈性能要求》聯(lián)盟 標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)植物生長(zhǎng)用LED平板燈的術(shù)語和定義、分類與命名、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存進(jìn)行了規(guī)定。

目前，植物生長(zhǎng)用的 LED光照產(chǎn)品形式眾多，如平板燈、雙端燈、柔性燈帶等，都將會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展而逐步變化。CSAS將根據(jù)技術(shù)發(fā)展逐步開展植物生長(zhǎng)用LED光照方面的標(biāo) 準(zhǔn)化工作，推動(dòng)科技進(jìn)步，支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

何為L(zhǎng)ED植物生長(zhǎng)燈

LED植物生長(zhǎng)燈是種植物燈的一種，它以LED（發(fā)光二極管）為光源，依照植物生長(zhǎng)規(guī)律必須需要太陽光，用燈光代替太陽光給植物生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境的一種燈具。

LED植物生長(zhǎng)燈介紹

光環(huán)境是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的重要物理環(huán)境因素之一，通過光質(zhì)調(diào)節(jié)，控制植株形態(tài)建成是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。

LED植物生長(zhǎng)燈是以LED（發(fā)光二極管）為光源，依照植物生長(zhǎng)規(guī)律必須需要太陽光，用燈光代替太陽光給植物生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境的一種燈具。

LED植物燈，有助縮短植物的生長(zhǎng)周期，因?yàn)檫@種燈的光源主要是由紅藍(lán)光源組成的，采用植物最敏感的光波段，紅光波長(zhǎng)使用620-630nm和640-660nm， 藍(lán)光波長(zhǎng)使用450-460nm和460-470nm。讓植物在生長(zhǎng)過程中促進(jìn)多發(fā)側(cè)枝和芽的分化，加快根莖葉生長(zhǎng)，加快植物碳水化合物的合成和維生素的合成，縮短了生長(zhǎng)周期。

LED在植物設(shè)施栽培環(huán)境中的大量應(yīng)用研究結(jié)果表明，LED植物燈特別適合應(yīng)用于人工光控制型植物設(shè)施栽培環(huán)境。

人工光源的色溫與流明是以生物的眼睛所看到的，而植物對(duì)光的需求是行光合作用，這是不看色溫與流明的是以輻射值論定的。

光譜范圍對(duì)植物生理的影響

·280~315nm––》此種波長(zhǎng)已屬紫外線光線，對(duì)于各類動(dòng)、植物甚至于菌類生長(zhǎng)，均有直接壓制性生長(zhǎng)的功能，對(duì)形態(tài)與生理過程的影響極小。

·315~400nm––》此種光波亦屬遠(yuǎn)紫外線光雖無紫外線傷害植物，為對(duì)植物生長(zhǎng)并無直接作用，葉綠素吸收少，影響光周期效應(yīng)，阻止莖伸長(zhǎng)。

·400~520nm（藍(lán)）–》此類波長(zhǎng)可直接處使植物根、莖部位發(fā)展，對(duì)于葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對(duì)光合作用影響最大。

·520~610nm（綠）–》綠色性植物排斥性推擠，綠色素的吸收率不高。

·610~720nm（紅）–》植物的葉綠素吸收率不高，唯此波長(zhǎng)對(duì)于光合作用與植物生長(zhǎng)速度有顯著影響。

·720~1000nm––》此類波長(zhǎng)泛屬紅外線波長(zhǎng)，對(duì)于植物的吸收率低，可直接刺激細(xì)胞延長(zhǎng)，會(huì)影響開花與種子發(fā)芽。

·＞1000nm––》已接近雷射光波長(zhǎng)已轉(zhuǎn)換成為熱量。

以上的植物與光譜數(shù)據(jù)來看，每種波長(zhǎng)的光線對(duì)于植物光合作用的影響是不同的，植物對(duì)于光合作用需要的光線中，400 ~ 520nm（藍(lán)色）光線，以及610 ~ 720nm（紅色）對(duì)于光合作用貢獻(xiàn)最大，而520 ~ 610nm（綠色）光線，對(duì)于植物行使生長(zhǎng)作用的功效比率很低。

若按照以上原理植物只對(duì)于400 ~ 520nm（藍(lán)色）及610 ~ 720nm（紅色），的光譜有直接幫助生長(zhǎng)的效果，所以學(xué)術(shù)概念下的植物燈都是做成紅藍(lán)組合、全藍(lán)、全紅三種形式，以提供紅藍(lán)兩種波長(zhǎng)的光線，用來覆蓋植物行光合作用所需的波長(zhǎng)范圍。

在視覺效果上，紅、藍(lán)組合的led植物生長(zhǎng)燈呈現(xiàn)粉紅色，這種混光色實(shí)對(duì)生物照明是極為不舒服的色系，然卻只能以實(shí)用性怯其外觀，以擇其實(shí)用性為主。

一般白光LED燈珠，最普遍的是使用藍(lán)色芯心，激發(fā)黃色熒光粉發(fā)光，由此復(fù)合產(chǎn)生視覺上的白光效果。于積分球測(cè)試報(bào)告上的能量分布上，在445nm的藍(lán)色區(qū)和550nm的黃綠色區(qū)存在兩個(gè)峰值。

而植物所需的610 ~ 720nm紅光，則覆蓋的比較少無法對(duì)其種植植物供應(yīng)光和作用所需的光效能。這就解釋了為什么在白光LED照射下，為何植物的生長(zhǎng)速度及采收效果均不如一般戶外種植。

利用上述的數(shù)據(jù)一般的植物燈的紅藍(lán)燈色譜比例一般在5：1 ~ 10：1之間為宜，通?？蛇x7~ 9：1的比例，唯比例分配需采燈珠亮度比為混光依據(jù)，非采燈珠數(shù)量為混光依據(jù)。

用led植物生長(zhǎng)燈于植物種植時(shí)時(shí)，一般距離葉片的高度為30-50公分左右，這中間尚需要實(shí)際依種植植物的種類給予不同光強(qiáng)度，調(diào)整高度一般視為最簡(jiǎn)便的亮度調(diào)整方式。

業(yè)界人士解釋，大型植物工廠的層架內(nèi)裝有植物專用的LED燈，與一般LED光譜不同，為配合光合作用，植物燈頻譜偏藍(lán)光與紅光，且根據(jù)個(gè)人需求不同，也可調(diào)成冷、暖白光，配合手機(jī)APP遙控，操作十分方便。業(yè)者說，多層架型植物工廠配備水循環(huán)流通系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)試可種植百余種植物，適合量產(chǎn)需求者使用。除家用外，植物工廠一般有2種獲利途徑，一是葉菜類的大量量產(chǎn)，如小白菜、青江菜、萵苣等十字花科植物；二是種植難度高的人參、牛樟芝等高經(jīng)濟(jì)價(jià)值作物，只要使用特定的LED頻譜和管控系統(tǒng)，就能培育生長(zhǎng)條件較苛的季節(jié)性作物。

不久前，日本宮城縣多賀城市向媒體公開展示了全世界規(guī)模最大的LED（發(fā)光二極管）人工光型植物工廠。這個(gè)名為“未來畑”的工廠占地面積約為2300平方米，使用1.75萬個(gè)LED照明燈，可全年進(jìn)行生產(chǎn)，預(yù)計(jì)每天能收獲約1萬棵生菜。不久前，富士通公司也宣布，經(jīng)過一年左右時(shí)間的準(zhǔn)備，自家植物工廠生產(chǎn)的低鉀生菜開始投放市場(chǎng)。

與傳統(tǒng)植物燈相比LED植物照明燈具有明顯節(jié)能高效的優(yōu)勢(shì)。2013年LED植物燈成本已較2010年大幅下滑，每一流明約當(dāng)新臺(tái)幣0.38元，僅為2010年1.8元的1/5，進(jìn)而帶動(dòng) Philips、Osram、Mitsubishi、Panasonic等國際大廠，紛紛投入LED的植物工廠創(chuàng)新應(yīng)用，兼具LED及農(nóng)業(yè)兩大產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的 臺(tái)灣，當(dāng)然也不希望錯(cuò)過商機(jī)，把農(nóng)業(yè)添加科技創(chuàng)新，讓企業(yè)晉升億元身價(jià)。

日本為植物工廠發(fā)展最為快速的國家，該國政府率先于2009年提出植物工廠補(bǔ)助政策，引起LED照明應(yīng)用于該領(lǐng)域市場(chǎng)需求，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年日本植物工廠LED平板照明需求量為1000臺(tái)，2011年因311地震刺激而上沖至8850臺(tái)，雖然去年又衰退回2500臺(tái)，但PIDA認(rèn)為，未來日本市場(chǎng)需求量將逐年走升，預(yù)估今年將達(dá)3200臺(tái)，2015年可望達(dá)9000臺(tái)，2020年上看1.8萬臺(tái)。

臺(tái)灣也開始嗅到植物工廠商機(jī)，許多LED業(yè)者也早已開始切入該領(lǐng)域市場(chǎng)，除晶電、億光外，還有璨圓、光鼎、宏齊、光鋐、新世紀(jì)、東貝等，而經(jīng)建會(huì)也從去年開始透過管道欲扶植植物工廠，以促臺(tái)灣農(nóng)業(yè)活化。

但臺(tái)灣地狹人稠，發(fā)展空間有限，反而擁有廣大土地及資源的中國大陸市場(chǎng)才是各家業(yè)者鎖定的目標(biāo)。中國政府日前出臺(tái)“十二五”863計(jì)劃，雖然總經(jīng)費(fèi)僅約人民幣4611萬元（約新臺(tái)2.17億元），但該計(jì)劃首度將“智慧化植物工廠生產(chǎn)技術(shù)研究”列入研究專案，研討的7個(gè)項(xiàng)目中，包含植物工廠LED節(jié)能光源應(yīng)用，顯見中國LED照明應(yīng)用于植物工廠的商機(jī)才正準(zhǔn)備崛起。

在我國經(jīng)過中國中央政府推行，市場(chǎng)看好地方政府跟進(jìn)腳步將會(huì)更為積極，并且若以中國政府之前大手筆補(bǔ)助LED產(chǎn)業(yè)的態(tài)度來看，接下來植物工廠帶領(lǐng)的LED照明新領(lǐng)域商機(jī)也讓各家業(yè)者引頸期盼，更是臺(tái)灣LED廠下一個(gè)利基型市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)。

過去LED照明成本居高不下，植物工廠因而多採用螢光燈管或高壓鈉燈，隨著LED價(jià)格下滑與技術(shù)提升，促使LED在植物工廠的應(yīng)用出現(xiàn)新一波進(jìn)展。目前中國從事LED植物燈的廠家并不多，大部分都集中在深圳。

而目前LED植物燈的銷售 市場(chǎng)也都集中在日本、韓國、中美、歐洲等從事農(nóng)業(yè)人員較少的國家和地區(qū)。

總結(jié)：

隨著LED產(chǎn)業(yè)的廣泛發(fā)展，LED企業(yè)也不斷的尋找新的發(fā)展出路，LED植物生長(zhǎng)燈無疑是給LED企業(yè)一個(gè)重生的機(jī)會(huì)，然而盡管植物生長(zhǎng)燈前景看好，植物工廠的發(fā)展仍面臨一些“瓶頸”。比如前期投入過大，一個(gè)日產(chǎn)1000株生菜的人工光型植物工廠，一般需要比較高的前期投資。即使政府補(bǔ)貼50%，通常也需要5—7年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)盈利。此外，工廠農(nóng)業(yè)時(shí)代的種植技術(shù)還有待成熟，與之相關(guān)的質(zhì)量控制、物流銷售模式也在探索之中。