LED植物生長燈是一種以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發(fā)育。
這種燈具有壯根,助長,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,減短植物開花結(jié)果用的時間,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就在三、四級市場。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)能照明的政策出臺實(shí)施以來,進(jìn)一步激發(fā)了巨大的農(nóng)村市場需求。在這里,“農(nóng)村市場”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)村市場最大的渠道就在于植物生長燈,在第23屆“臺北國際光電周”展覽會上,植物工廠呼應(yīng)綠能經(jīng)濟(jì)與氣候變遷趨勢,展出植物生長燈、水耕設(shè)施、檢測和環(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、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的照明與自動化技術(shù),加上網(wǎng)絡(luò)信息的深厚產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),一時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。
LED植物燈市場發(fā)展現(xiàn)狀
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植物生長燈滲透率的提升,中國市場進(jìn)入爆發(fā)期。據(jù)調(diào)查,全球LED植物生長燈產(chǎn)值在2013年起開始呈現(xiàn)高速成長,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)新臺幣0.38元,僅為2010年1.8元的1/5,進(jìn)而帶動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)勢的***,當(dāng)然也不希望錯過商機(jī),把農(nóng)業(yè)添加科技創(chuàng)新,讓企業(yè)晉升億元身價(jià)。
***在植物工廠具有研發(fā)LED燈特殊波長、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,但同時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),并且不會對環(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)會變成一個傳統(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(CSAS)發(fā)布CSA021-2013《植物生長用LED平板燈性能要求》聯(lián)盟 標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對植物生長用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用LED光照方面的標(biāo) 準(zhǔn)化工作,推動科技進(jìn)步,支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
何為LED植物生長燈
LED植物生長燈是種植物燈的一種,它以LED(發(fā)光二極管)為光源,依照植物生長規(guī)律必須需要太陽光,用燈光代替太陽光給植物生長發(fā)育環(huán)境的一種燈具。
LED植物生長燈介紹
光環(huán)境是植物生長發(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植物生長燈是以LED(發(fā)光二極管)為光源,依照植物生長規(guī)律必須需要太陽光,用燈光代替太陽光給植物生長發(fā)育環(huán)境的一種燈具。
LED植物燈,有助縮短植物的生長周期,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,紅光波長使用620-630nm和640-660nm, 藍(lán)光波長使用450-460nm和460-470nm。讓植物在生長過程中促進(jìn)多發(fā)側(cè)枝和芽的分化,加快根莖葉生長,加快植物碳水化合物的合成和維生素的合成,縮短了生長周期。
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。
光譜范圍對植物生理的影響
·280~315nm––》此種波長已屬紫外線光線,對于各類動、植物甚至于菌類生長,均有直接壓制性生長的功能,對形態(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,為對植物生長并無直接作用,葉綠素吸收少,影響光周期效應(yīng),阻止莖伸長。
·400~520nm(藍(lán))–》此類波長可直接處使植物根、莖部位發(fā)展,對于葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大,對光合作用影響最大。
·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,唯此波長對于光合作用與植物生長速度有顯著影響。
·720~1000nm––》此類波長泛屬紅外線波長,對于植物的吸收率低,可直接刺激細(xì)胞延長,會影響開花與種子發(fā)芽。
·>1000nm––》已接近雷射光波長已轉(zhuǎn)換成為熱量。
以上的植物與光譜數(shù)據(jù)來看,每種波長的光線對于植物光合作用的影響是不同的,植物對于光合作用需要的光線中,400 ~ 520nm(藍(lán)色)光線,以及610 ~ 720nm(紅色)對于光合作用貢獻(xiàn)最大,而520 ~ 610nm(綠色)光線,對于植物行使生長作用的功效比率很低。
若按照以上原理植物只對于400 ~ 520nm(藍(lán)色)及610 ~ 720nm(紅色),的光譜有直接幫助生長的效果,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)兩種波長的光線,用來覆蓋植物行光合作用所需的波長范圍。
在視覺效果上,紅、藍(lán)組合的led植物生長燈呈現(xiàn)粉紅色,這種混光色實(shí)對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)存在兩個峰值。
而植物所需的610 ~ 720nm紅光,則覆蓋的比較少無法對其種植植物供應(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植物生長燈于植物種植時時,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),就能培育生長條件較苛的季節(jié)性作物。
LED植物燈市場前景
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。這個名為“未來畑”的工廠占地面積約為2300平方米,使用1.75萬個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。
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。2013年LED植物燈成本已較2010年大幅下滑,每一流明約當(dāng)新臺幣0.38元,僅為2010年1.8元的1/5,進(jìn)而帶動 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)勢的 ***,當(dāng)然也不希望錯過商機(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,2011年因311地震刺激而上沖至8850臺,雖然去年又衰退回2500臺,但PIDA認(rèn)為,未來日本市場需求量將逐年走升,預(yù)估今年將達(dá)3200臺,2015年可望達(dá)9000臺,2020年上看1.8萬臺。
***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,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)建會也從去年開始透過管道欲扶植植物工廠,以促***農(nóng)業(yè)活化。
但***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才是各家業(yè)者鎖定的目標(biāo)。中國政府日前出臺“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,市場看好地方政府跟進(jìn)腳步將會更為積極,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***LED廠下一個利基型市場發(fā)展機(jī)會。
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植物生長燈無疑是給LED企業(yè)一個重生的機(jī)會,然而盡管植物生長燈前景看好,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年時間才能實(shí)現(xiàn)盈利。此外,工廠農(nóng)業(yè)時代的種植技術(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。
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