LED植物照明市場(chǎng)：在低調(diào)中綻放

  隨著LED在照明領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，植物照明在該領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)一席之地，逐漸運(yùn)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、果蔬種植、花卉培植等各項(xiàng)農(nóng)作物領(lǐng)域。雖然應(yīng)用規(guī)模不及普通商照或家居照明那樣廣泛，但植物照明作為L(zhǎng)ED的一個(gè)特殊應(yīng)用領(lǐng)域，由于本身的優(yōu)越性，也逐漸得到市場(chǎng)的認(rèn)可，市場(chǎng)需求日漸增長(zhǎng)?？傮w而言，我國(guó)目前的植照還處于起步階段，技術(shù)和渠道建設(shè)是眾多想要在這領(lǐng)域搶得先機(jī)的企業(yè)的攻破點(diǎn)，國(guó)外照明巨頭在布局LED植物照明業(yè)務(wù)方面，對(duì)整個(gè)植物照明產(chǎn)業(yè)起到積極的推動(dòng)作用。

　　當(dāng)前植物照明的現(xiàn)狀

　　在照明市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，環(huán)保健康問(wèn)題日益突出的背景下，植物照明應(yīng)用逐漸成為L(zhǎng)ED發(fā)展的方向之一，很多LED廠商紛紛著手布局LED植物照明業(yè)務(wù)。一般而言，傳統(tǒng)植物設(shè)施栽培中使用的光源一般是熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈和白熾燈，這些光源是依據(jù)人眼對(duì)光的適應(yīng)性所選擇的，其光譜有很多不必要的波長(zhǎng)，對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用少。而LED作為第四代新型照明光源，具有節(jié)能環(huán)保、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間短、體積小、重量輕、發(fā)熱量少、易于分散或組合控制等許多不同于其他電光源的重要特點(diǎn)，發(fā)出光的波長(zhǎng)可從紫外線C（~250nm）到紅外線（~1000nm）廣泛的區(qū)間范圍，并且每個(gè)LED發(fā)出光的波長(zhǎng)范圍可以很窄。因而，它是一種真正具有頻譜控制能力的且非常有效的植物照明光源，有著廣闊的發(fā)展前景。

　　國(guó)外市場(chǎng)風(fēng)生水起

　　據(jù)了解，全球LED應(yīng)用植物照明的產(chǎn)值從2013年起，開(kāi)始呈現(xiàn)高速成長(zhǎng)，初步統(tǒng)計(jì)2014年達(dá)1億美元，2017年預(yù)計(jì)可達(dá)5億美元。植物照明作為一塊新興的市場(chǎng)，引來(lái)大批國(guó)際巨頭的開(kāi)拓。

　　在2016年5月，松下就宣布向日本西部燃?xì)夤酒煜缕髽I(yè)SGGreenhouse交付了“人造光型植物工廠系統(tǒng)”。SGGreenhouse從2016年1月開(kāi)始實(shí)施栽培實(shí)證實(shí)驗(yàn)，之后從5月20日開(kāi)始銷售將鉀含量降至原來(lái)20％以下（98mg/100g以下）的“低鉀生菜”。據(jù)悉，此次交付的人造光型植物工廠系統(tǒng)及栽培技術(shù)融合了松下的多項(xiàng)技術(shù)，包括利用節(jié)能、分析及光學(xué)技術(shù)的植物培育控制技術(shù)，照明、空調(diào)等環(huán)境控制技術(shù)等。該植物工廠系統(tǒng)將在減少耗電的同時(shí)提供均質(zhì)的栽培環(huán)境，提高栽培成品率，為農(nóng)業(yè)工業(yè)化做出貢獻(xiàn)。

　　在6月，科銳宣布推出針對(duì)植物照明優(yōu)化的XQ-E Photo Red LED。比之最為相近的同行產(chǎn)品，該產(chǎn)品輸出相似，而尺寸僅為1/3不到。XQ-EPhotoRedLED擴(kuò)展了針對(duì)植物照明優(yōu)化的小尺寸LED器件系列，能夠幫助照明生產(chǎn)商減小燈具尺寸，降低系統(tǒng)成本，能夠提供更高的光合光子通量(PPF,Photosynthetic Photon Flux)、效率和可靠性。

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)略微滯后

　　和國(guó)外市場(chǎng)相比，目前國(guó)內(nèi)大企業(yè)不主動(dòng)開(kāi)發(fā)植物照明市場(chǎng)，綜合型人才缺乏、成本投入高、專利缺失、企業(yè)產(chǎn)出率低等問(wèn)題都是國(guó)內(nèi)企業(yè)還面臨的困難。這些都導(dǎo)致國(guó)內(nèi)植物照明落后于國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滲透率低。懂生物培養(yǎng)知識(shí)以及LED技術(shù)的綜合型人才是開(kāi)發(fā)植物照明產(chǎn)品的關(guān)鍵，很多國(guó)際大廠在各國(guó)政策的支持下，與科研院校合作，建立實(shí)驗(yàn)室或者植物工廠。

　　而對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，這一投入太過(guò)于龐大，成本太高。目前有部分企業(yè)與農(nóng)業(yè)科研院校進(jìn)行聯(lián)手合作，但基本上是探討相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，很少涉及到實(shí)驗(yàn)應(yīng)用階段。但大部分中小企業(yè)對(duì)植物照明的投入，僅停留在對(duì)番茄、大白菜等少數(shù)幾種植物的自主研發(fā)上，即用LED燈對(duì)相關(guān)植物做簡(jiǎn)單的照射，應(yīng)用并不廣泛。

　　廠家規(guī)模小、數(shù)量少、缺乏核心技術(shù)是國(guó)內(nèi)植物照明技術(shù)發(fā)展的瓶頸。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年6月，中國(guó)具備一定規(guī)模的LED植物照明企業(yè)數(shù)量約40家。廣東是LED植物照明企業(yè)分布的主要省份，在全國(guó)占比高達(dá)84%，大部分集中在深圳，代表性企業(yè)包括深圳聯(lián)邦重科電子科技有限公司、深圳佰晟光電科技有限公司、深圳長(zhǎng)田照明有限公司、深圳三鑫寶半導(dǎo)體照明有限公司和深圳億上光科技有限公司等。其次是山東省，占比為8%。從需求看，對(duì)LED植物照明需求量最大的區(qū)域?yàn)槿A中、華東和華北一帶，農(nóng)業(yè)、花卉產(chǎn)業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)。但是從目前來(lái)講，LED植物照明主要市場(chǎng)在國(guó)外，國(guó)內(nèi)需求尚小，處于起步階段，因此山東、河南等LED植物照明企業(yè)不多。

　　除了企業(yè)分布不均外，我國(guó)半導(dǎo)體芯片外延片行業(yè)起步較晚，積累經(jīng)驗(yàn)少，在芯片外延方面的專利實(shí)力相對(duì)較為薄弱，大量的核心專利掌握在日本日亞、美國(guó)科銳等早期領(lǐng)跑企業(yè)手中，也極大阻礙國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)的發(fā)展。這些都是國(guó)內(nèi)當(dāng)前植物照明發(fā)展面臨的問(wèn)題。

　　植物照明顛覆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方式

　　隨著對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光物質(zhì)研究的深入，LED制造技術(shù)的逐漸提高和新材料的研究開(kāi)發(fā)，LED技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展，在植物設(shè)施栽培的開(kāi)發(fā)中，LED技術(shù)逐漸被運(yùn)用。特別是在超高亮度LED研制成功后，像光形態(tài)研究、光合過(guò)程和葉綠素工作機(jī)制的研究等，在植物生理或栽培方向的運(yùn)用逐漸廣泛。

　　近日，由中國(guó)農(nóng)科院環(huán)發(fā)所自主研發(fā)的“智能LED植物工廠”，以其“土地利用和農(nóng)作方式的顛覆性技術(shù)”，在正于此間舉辦的國(guó)家“十二五”科技創(chuàng)新成就展上亮相。據(jù)悉，該技術(shù)根據(jù)植物對(duì)不同光譜的“偏好”，選擇相應(yīng)的LED燈取代陽(yáng)光作為光源，進(jìn)行24小時(shí)不間斷光照，可對(duì)植物工廠內(nèi)的溫度、濕度、光照、氣流、二氧化碳濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境要素作實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，從而確保光合作用的最大效果。與傳統(tǒng)種植模式相比，其土地利用率高，操作省力，機(jī)械化程度高，產(chǎn)品安全無(wú)污染，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大大提高，目前該研發(fā)成果在國(guó)內(nèi)外設(shè)施園藝工程領(lǐng)域已具有重要影響力。而隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用LED光照在太空種植一些植物已非常高效。

　　2015年8月，生活在國(guó)際空間站內(nèi)的宇航員們首次品嘗了他們?cè)谔辗N植出來(lái)的生菜。生菜的種子被撒放在用于生根發(fā)芽的墊層上，墊層由土壤和化肥組成。每一個(gè)“蔬菜盒子”都安裝了紅綠藍(lán)三色的LED燈來(lái)促進(jìn)蔬菜成長(zhǎng)?？茖W(xué)家們把這一口舌尖上的味道，看作是載人飛船前往火星邁出的重要一步。

　　LED照明栽培更健康無(wú)害

　　有人認(rèn)為，21世紀(jì)是生態(tài)農(nóng)業(yè)的世紀(jì)，而物理農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要途徑之一，在眾多的物理學(xué)科知識(shí)中，光在其中起著至關(guān)重要的作用。如何在太陽(yáng)光照不足情況下調(diào)控特定人造光源對(duì)綠色植物實(shí)施不同“光肥”，不僅促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，還可以達(dá)到增產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、抗病、無(wú)公害的目的。一家位于印第安納州的工業(yè)園目前就掌握了未來(lái)市場(chǎng)園藝農(nóng)業(yè)以及蔬菜栽培的關(guān)鍵技術(shù)。該工業(yè)園名為“Green Sense Farms”，是家電與照明大廠飛利浦(Philips)與美國(guó)芝加哥農(nóng)業(yè)企業(yè)Green Sense Farms(GSF)合作，針對(duì)特定作物使用LED生長(zhǎng)光源打造室內(nèi)植物工廠。這家工廠已經(jīng)投資了數(shù)百萬(wàn)美元，也是全球最大的植物工廠之一。

　　事實(shí)上，由于LED燈具的溫度較低，可放置在離植物更近的最佳位置上，因此可以確保植物的各部分得到完全一致的照度。這種方法杜絕了有害農(nóng)藥、化肥和防腐劑的使用，使產(chǎn)量得到有機(jī)提高，且?guī)缀鯚o(wú)化學(xué)添加，與現(xiàn)代人追求高品質(zhì)的綠色健康生活宗旨不謀而合。而且，由LED光源進(jìn)行控制的室內(nèi)種植可以使植物的成長(zhǎng)周期相比傳統(tǒng)方式縮短50%。這就意味著，消費(fèi)者全年享受本地種植新鮮作物的夢(mèng)想成為了可能。

　　制約國(guó)內(nèi)植物照明發(fā)展因素

　　時(shí)至今日，雖然LED植物照明技術(shù)在某些領(lǐng)域廣泛運(yùn)用了，且成本價(jià)格有所下降，但于大部分消費(fèi)者而言，其仍在“價(jià)格過(guò)高”的行列。成本居高不下是制約LED植物照明發(fā)展的一個(gè)因素，技術(shù)不足、政策不完善也在制約它的發(fā)展。

　　1.核心技術(shù)缺乏。由于國(guó)際巨頭芯片廠家在發(fā)光效率、可靠性方面優(yōu)于國(guó)內(nèi)廠家，所以我國(guó)LED植物照明的產(chǎn)品芯片仍然主要依靠進(jìn)口。農(nóng)業(yè)主要需要的峰值660納米紅光芯片無(wú)法形成規(guī)模，國(guó)內(nèi)芯片外延片廠家也不愿投入人力、物力開(kāi)發(fā)農(nóng)用紅光芯片，極大阻礙國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)的發(fā)展。

　　2.政府扶持不夠。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)政策法規(guī)制定仍處于初始階段，政府支持力度不足，缺乏系統(tǒng)性的研究及推廣，并且LED植物照明產(chǎn)品評(píng)價(jià)和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系還不完善。企業(yè)沒(méi)發(fā)展起來(lái)，這也使得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滲透率低。

　　無(wú)論是從促進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度，還是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的角度，LED植物燈的應(yīng)用具有非常重要的意義，而農(nóng)業(yè)的地位及發(fā)展需求也為L(zhǎng)ED植物燈提供了新的發(fā)展機(jī)遇。隨著全球LED應(yīng)用農(nóng)業(yè)照明滲透率的提升，未來(lái)市場(chǎng)前景廣闊，國(guó)內(nèi)企業(yè)也應(yīng)當(dāng)鑒定信念，著手植物照明的研究，從根本上突破成本、技術(shù)的束縛，共同推進(jìn)植物照明在中國(guó)的商業(yè)化發(fā)展。