隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)照明的需求和能耗在不斷擴(kuò)大，對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)照明燈具技術(shù)也提出了新的挑戰(zhàn)。LED作為新一代光源，除了環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)外，較之傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域常用熒光燈或高壓鈉燈等人工光源，具有光量可調(diào)整、光質(zhì)可調(diào)整、冷卻負(fù)荷低與允許提高單位面積栽培量等特點(diǎn)，對(duì)封閉有環(huán)控的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，如植物組織培養(yǎng)室等是一種非常適合的人工光源。

　　從2010年，日本三菱化學(xué)公司用大型集裝箱改造成“植物工廠”，并以LED光源進(jìn)行農(nóng)作物的光合作用。至今，LED在植物照明領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸拉開帷幕。實(shí)際上，海外眾多LED企業(yè)已經(jīng)開始布局植物照明市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)正悄然進(jìn)行。繼飛利浦LED成立植物照明工廠后，歐司朗、億光等企業(yè)也紛紛在這一領(lǐng)域有所動(dòng)作。

　　飛利浦

　　2014年，全球照明行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者飛利浦與位于美國(guó)芝加哥的農(nóng)業(yè)企業(yè)Green Sense Farms(GSF)合作建立了針對(duì)特定作物使用LED生長(zhǎng)光源的室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)，同時(shí)也是全球最大的室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)之一。

　　據(jù)了解，室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)采用飛利浦LED“光配方”，GSF一年中會(huì)有20至25次采收，并節(jié)省85%的能源。這將顯著提升作物產(chǎn)量，降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)能在一年中不間斷地為消費(fèi)者提供本地種植的新鮮蔬菜，以確保消費(fèi)者的營(yíng)養(yǎng)健全與身心健康。

　　GSF已投資了數(shù)百萬(wàn)美元，將在兩個(gè)環(huán)境控制生長(zhǎng)室內(nèi)配備14個(gè)高度為7.62米的種植塔，并采用飛利浦節(jié)能的LED照明解決方案來(lái)種植特定作物。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。

　　“通過(guò)攜手GSF這樣富有遠(yuǎn)見的農(nóng)業(yè)企業(yè)，飛利浦正在打造針對(duì)不同植物品種的‘光配方’數(shù)據(jù)庫(kù)，”飛利浦園藝照明總監(jiān)Udovan Slooten表示，“GSF正在使用的垂直水培技術(shù)和飛利浦LED生長(zhǎng)光源為他們帶來(lái)了獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)--常年持續(xù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物。”

　　GE照明

　　GE照明于2014年7月宣布，與專門從事蔬菜栽培的風(fēng)險(xiǎn)公司在宮城縣多賀城市合作開發(fā)出了使用LED(發(fā)光二極管)照明的完全人工光型植物工廠。不管天氣如何，每天都能收獲1萬(wàn)棵品質(zhì)穩(wěn)定的生菜。

　　植物栽培用LED照明與熒光燈相比，功耗可降低4成，通過(guò)照射適合蔬菜生長(zhǎng)的光，可使收獲量增加50%。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)光，可人為加快晝夜循環(huán)。使植物生長(zhǎng)速度達(dá)到在室外田地栽培時(shí)的2.5倍以上。

　　歐司朗

　　歐司朗推出Brilliant Mix解決方案，全力搶攻臺(tái)灣農(nóng)業(yè)市場(chǎng)，將旗下LED聚焦在植物燈的應(yīng)用層面，積極置入Golden Dragon Plus與Oslon SSL 80 LED。

　　據(jù)臺(tái)灣歐司朗相關(guān)人士表示，Brilliant Mix解決方案，搭載Oslon SSL 150度的LED產(chǎn)品中，可提高約6%的發(fā)光功率，并達(dá)到高CRI值(大于90)、色溫涵蓋范圍2700～4000k，并可延長(zhǎng)LED燈具壽命。

　　據(jù)了解，目前已有丹麥的花農(nóng)場(chǎng)配置超過(guò)五萬(wàn)顆歐司朗Golden Dragon Plus，與傳統(tǒng)植物照明相較之下，達(dá)到近40%的節(jié)能效果，并可減少化學(xué)生長(zhǎng)劑的使用，花苞數(shù)也明顯提升。

　　OSRAM公司目前在植物照明領(lǐng)域的產(chǎn)品主要是水族照明燈。在中國(guó)市場(chǎng)有較完整的專利布局，如果聯(lián)合控股的下游廠家或者與研究機(jī)構(gòu)合作進(jìn)入植物照明領(lǐng)域也將具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　億光

　　億光正戮力擴(kuò)大在農(nóng)業(yè)和漁業(yè)市場(chǎng)滲透率。LED燈泡成本驟降且市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，導(dǎo)致LED封裝廠的獲利空間萎縮，因此億光營(yíng)運(yùn)觸角正積極朝新興的植物燈、集魚燈等農(nóng)漁業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域延伸，以借此挹注該公司更大的營(yíng)收貢獻(xiàn)。

　　億光電子董事長(zhǎng)葉寅夫表示，LED芯片嚴(yán)重供過(guò)于求，致使平均銷售價(jià)格(ASP)急速下探與毛利下滑，再加上LED燈泡價(jià)格正迅速調(diào)降，連帶牽累LED封裝廠的利潤(rùn)縮水，未來(lái)將積極擴(kuò)展商用、居家及路燈以外的新興應(yīng)用市占，如植物燈、集魚燈等農(nóng)漁業(yè)用照明。

　　葉寅夫指出，LED植物工廠具有高密度種植、穩(wěn)定生產(chǎn)、低能源消耗與環(huán)境污染、都市生產(chǎn)可減少運(yùn)送，以及綠化都市等諸多優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)農(nóng)業(yè)將從戶外走向室內(nèi)，成為都市的新景觀。

　　東芝

　　東芝2014年5月宣布，東芝公司在神奈川縣橫須賀的閑置軟盤工廠中設(shè)立了一個(gè)“潔凈室蔬菜園”，在曾經(jīng)用來(lái)組裝軟盤的生產(chǎn)線上種植了數(shù)千株生菜、菠菜、甜菜等蔬菜品種。作為食品生產(chǎn)商，東芝具有先天優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼛缀跄苤圃鞄椭参锷L(zhǎng)的所有設(shè)備，包括人工照明、發(fā)電設(shè)備、凈水器，以及用于控制溫度和環(huán)境的生長(zhǎng)模具等。在原先用來(lái)生產(chǎn)電子設(shè)備的環(huán)境中栽培蔬菜，由于沒有細(xì)菌滋生，蔬菜會(huì)更加新鮮，可食用期也將延長(zhǎng)。

　　據(jù)介紹，該植物工廠將利用東芝在多個(gè)領(lǐng)域擁有的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)。比如為植物生長(zhǎng)優(yōu)化光的波長(zhǎng)的熒光燈、用來(lái)掌握栽培情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)中培育的生產(chǎn)管理技術(shù)等。年生產(chǎn)規(guī)模預(yù)定為300萬(wàn)棵(按生菜換算)。2014年度內(nèi)，東芝將在海外新建大型植物工廠，同時(shí)開始銷售植物工廠使用的設(shè)備及系統(tǒng)。

　　為了使蔬菜種植業(yè)務(wù)盈利，東芝將陸續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。據(jù)估計(jì)，到2015年，蔬菜年產(chǎn)量將達(dá)到300萬(wàn)棵，年銷售額目標(biāo)為3億日元(約為1568萬(wàn)元人民幣)。東芝還將把蔬菜種植楊業(yè)務(wù)擴(kuò)展至亞洲國(guó)家和中東地區(qū)。東芝表示，希望旗下的蔬菜2015年就能在日本超市上架。

　　富士通

　　富士通為了驗(yàn)證Akisai的效果，在福島縣會(huì)津若松市設(shè)立了“會(huì)津若松Akisai蔬菜工廠”。利用位于該市的會(huì)津富士加工公司擁有的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，為需要控制鉀攝取量的腎病患者等人群生產(chǎn)低鉀生菜。該工廠的一大特點(diǎn)是，利用了此前一直閑置的半導(dǎo)體清潔車間。富士通介紹說(shuō)，“由于雜菌的數(shù)量比普通栽培環(huán)境少得多，因此可以生產(chǎn)出能儲(chǔ)存更長(zhǎng)時(shí)間的蔬菜”。

　　除了利用閑置設(shè)施之外，該植物工廠還是一次“將半導(dǎo)體的批量/品質(zhì)/成本管理技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)”(富士通)的嘗試。因此，富士通任命以前負(fù)責(zé)半導(dǎo)體生產(chǎn)的技術(shù)人員來(lái)?yè)?dān)任會(huì)津若松Akisai蔬菜工廠的生產(chǎn)管理負(fù)責(zé)人。今后，富士通打算利用Akisai，使栽培環(huán)境和作物品質(zhì)的關(guān)系等實(shí)現(xiàn)量化。目的是以這方面的成果為參考數(shù)據(jù)，向植物工廠領(lǐng)域推廣Akisai。

　　2013年，富士通還將旗下停工的福島縣會(huì)津若松半導(dǎo)體工廠改造成生菜栽培工廠，利用傳感器全程監(jiān)控技術(shù)，在無(wú)菌無(wú)塵室中培育生菜。富士通表示，這種生菜不必清洗，可直接食用，并且由于鉀含量?jī)H為普通生菜鉀含量的86%，更適合重癥腎病患者。

　　目前富士通的無(wú)塵生菜日量產(chǎn)3500棵，年產(chǎn)可達(dá)130萬(wàn)棵。據(jù)推算，此種生菜售價(jià)奇高，每90克500日元(約為人民幣30.5元)，超豬肉售價(jià)十倍。富士通對(duì)生菜設(shè)定的年盈利目標(biāo)在1.5億日元左右(約為800萬(wàn)元人民幣)，2016年達(dá)到4億日元(約為2000萬(wàn)元人民幣)。

　　夏普

　　夏普在迪拜建設(shè)了栽培草莓的植物工廠實(shí)驗(yàn)樓，并已開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該公司為該實(shí)驗(yàn)樓引進(jìn)了其擅長(zhǎng)的電子技術(shù)，包括使用LED照明的光控制技術(shù)、基于等離子簇技術(shù)的空氣管理技術(shù)等?？赏ㄟ^(guò)這些技術(shù)非常細(xì)致地控制草莓的生長(zhǎng)環(huán)境。該公司打算開展多種實(shí)證實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到業(yè)務(wù)化目標(biāo)。與日本相比，迪拜的光熱資源及人工費(fèi)用更為低廉，植物工廠運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也較低。夏普表示，在迪拜試驗(yàn)成功后，或考慮將業(yè)務(wù)拓展至中東其他地區(qū)。

　　日本產(chǎn)草莓雖在中近東等地區(qū)非常受歡迎，但因?yàn)槿菀赘癄€變質(zhì)、不耐儲(chǔ)存，所以很難在海外市場(chǎng)流通。夏普打算通過(guò)在植物工廠內(nèi)栽培，來(lái)實(shí)現(xiàn)新鮮草莓全年地產(chǎn)地消。

　　松下

　　松下于2014年7月在新加坡啟動(dòng)了該國(guó)政府批準(zhǔn)的首座室內(nèi)蔬菜工廠。生產(chǎn)品種為紅葉生菜等10種蔬菜，年產(chǎn)量為3.6噸。該公司將與日本餐飲連鎖店“大戶屋”合作，向新加坡的店鋪供應(yīng)該工廠生產(chǎn)的蔬菜。松下為該工廠引進(jìn)了LED照明等設(shè)備，今后將努力縮短栽培時(shí)間、提高單位栽培面積的生產(chǎn)效率。

　　松下之所以選擇新加坡，是原因該國(guó)蔬菜消費(fèi)量中僅有8%是當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的。該公司計(jì)劃到2017年3月底，使植物工廠的產(chǎn)量達(dá)到該國(guó)蔬菜產(chǎn)量的5%。

　　三菱化學(xué)

　　三菱化學(xué)公司從2012年開始銷售使用LED(發(fā)光二極管)照明的植物工廠系統(tǒng)。首套產(chǎn)品已銷售給俄羅斯圣彼得堡市塑料產(chǎn)品成形及加工企業(yè)Mir Upakovki公司的工廠。系統(tǒng)將設(shè)置于該工廠的地下樓層，全部采用LED作為光合作用光源，用來(lái)栽培萵苣和嫩葉菜……

　　日本鍋清公司

　　日本鍋清公司產(chǎn)品接受3種不同顏色LED照明的植物成長(zhǎng)情況。利用波長(zhǎng)630mm的紅色LED、430mm藍(lán)色的LED以及以對(duì)半組合紅色和藍(lán)色LED后形成粉紅色LED照明對(duì)大小相同的幼苗持續(xù)3周照射后，比較了每株幼苗的成長(zhǎng)狀況。結(jié)果顯示，粉紅色LED照明最有助于促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

　　除此之外，鍋清還在水槽內(nèi)展示了完全防水型LED照明器具。該產(chǎn)品還備有能夠彎曲的類型，可用于需要室內(nèi)照明和灑水的植物栽培。鍋清今后計(jì)劃致力于LED在電照菊方面的應(yīng)用。

　　總結(jié)

　　植物照明在日韓早已流行。LED植物燈的銷售市場(chǎng)都集中在日本、韓國(guó)、中美、歐洲等從事農(nóng)業(yè)人員較少的國(guó)家和地區(qū)。但隨著LED植物生長(zhǎng)燈滲透率的提升，中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)入爆發(fā)期。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(wàn)美元規(guī)模，但預(yù)估2014年將逾3500萬(wàn)美元，2017年更可望挑戰(zhàn)3億美元。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上除了一些應(yīng)用外，LED在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)研發(fā)也日漸受到關(guān)注。

　　總的來(lái)說(shuō)，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應(yīng)用于農(nóng)業(yè)都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提供了發(fā)展機(jī)遇。