LED农业照明：难题与求解

除了通用照明，农业、医疗等照明领域被看做是LED可以大有所为之处。目前LED在农业照明中的应用进展如何?面临怎样的难题和困惑?2013年5月13-15日，由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)主办的第七届上海国际新光源&新能源照明论坛召开。其中，农业照明技术与应用分会上，中国农业科学院设施农业研究中心主任杨其长、南京农业大学教授徐志刚、浙江大学仪器系副主任周泓、半导体照明联合创新国家重点实验室高级工程师宋昌斌、智汇农业科技发展股份有限公司首席执行官田瑛睿、欧司朗光电半导体(中国)有限公司亚洲应用设计中心SSL应用技术经理谢金、飞利浦(中国)投资有限公司设施园艺照明业务发展高级经理王贺等农业照明领域的专家、企业代表出席并分享了农业照明领域的新进展。

此次会议更是吸引了众多参会代表，不少企业代表都是有备而来，或是了解市场信息，考虑如何切入该市场，或是带着问题为求解。从此次会议来看，LED在农业照明中的应用有进步，比如LED在智能控制方面的优势，也延伸进入了农业照明领域，但同时LED农业照明也面临着科研与应用如何更好结合的困惑。

LED农业照明热度再上升

LED作为新一代光源，相较于目前农业领域常用的荧光灯或高压钠灯等人工光源，除了具有环保节能的特点外，还有众多独特优势亦有很大的发展潜力。比如，在植物照明领域，LED具有生物能效高的特点，可以制造出植物光合所需的单色光源及其组合，大大提高光源效率。同时LED的体积小以及冷光源等特点，可实现对植物的近距离照射，大大提高空间利用效率。此外在养殖业、捕鱼等领域，LED亦有其独特优势。从国际范围来看，LED在植物组培、叶菜生产、温室补光、植物育苗工厂、药用植物栽培等方面的应用研究都已开展。伴随研究的开展，也出现了箱体式、台灯式微型家庭LED植物生产装置，可用于家庭、公共场所等的多种蔬菜栽培，拓展了LED的应用空间。

看好LED在农业照明的应用潜力，国内外很多企业、相关科研机构甚至政府部门在该领域已有所部署。比如2010年，美国农业部资助Purdue大学488万美元用于一项为期4年的研究项目，以评估并提高LED在温室中的应用。企业方面，飞利浦、欧司朗、三菱化学、首尔半导体、台湾亿光等知名企业都已涉足和有部署，表现积极。国内也有不少成长型企业介入，中国台湾地区企业的表现近来也愈发积极，包括晶电、璨圆、新世纪、亿光、东贝都极欲切进该市场，并且各自有对应的光源应用解决方案。台湾地区在农业方面具有一定的基础，也有一些大型企业集团投入大型植物工厂，另外，也有一些组织比如农业科技产业促进办公室、农渔畜牧LED应用产业推动联盟、光电科技工业协进会、台湾植物工厂产业发展协会等在推动相关的进展。

虽然LED农业照明仍处于初级阶段，但相关的标准制定也已被关注。比如近期，国标委发布了《半导体照明术语》等48项国标制修订计划，其中将制定《植物生长用LED照明术语和定义》推荐性标准列入其中，半导体照明联合创新国家重点实验室为起草单位，并计划于2014年完成。国际上CIE的“光生物和光化学发展研究”分部中亦关注植物光生物学研究新进展。从国际技术转化惯例来看，技术的研发促使标准的产生，而通过标准的实施，产品得以推广并适应市场的需要，形成一个良好的循环。标准在科技成果转化和产业发展之间发挥着支撑作用。通过好的标准，有科技含量的技术才能更好的带动产业发展。由此，标准的制定也将在一定程度上带动LED农业照明的发展。

农业是国民经济的基础，随着现代化农业的不断发展，农业照明的需求和能耗在不断扩大，农业中的种植业比如设施园艺、养殖业比如设施养殖，水产捕捞中的养殖、诱鱼，其他比如食用菌、微藻繁殖等领域都对人工照明有需求。同时，气候变化，极端天气增多，农业生产面临的挑战越来越大，在这种情况下，稳定的农业生产方式比如植物工厂等将成为关注的重点。也可以想见，未来LED农业照明市场的热度会有增无减。

再者从市场来看，除了日本、荷兰等植物照明市场发展较快的市场外，中国市场也是关注重点。中国是农业大国，农业一直被置于非常重要的地位，再加上政府对农业发展的支持，中国LED农业照明市场的争夺也会成为各企业的焦点。

南京农业大学教授徐志刚介绍了LED应用于植物照明的难题与求解

浙江大学仪器系副主任周泓介绍了基于LED的兰科植物组培智能化控制系统

用户的困惑

潜力虽然大，但LED农业照明仍处于比较初级的阶段。从应用来上看，LED农业照明产品已经在进行一定程度的推广应用，比如用于植物育苗以及组培室等，但仍面临着一些难题和限制因素。

从成本上来看，LED价格处在迅速下降过程中，不过目前LED农业照明产品的价格相比传统光源价格仍然偏高一些;从技术上来看，缺乏专门针对农业照明LED光源的设计与开发，应用技术依然不够成熟等。而就半导体照明领域来看，也存在着LED光源生产企业良莠不齐，LED产业化与标准化程度仍较低的问题。

周泓指出，LED照明产品初装费太贵，因此在实际推广应用上还有障碍，另外，植物种类太多，针对性研究还不够。对此，中国农业科学院设施农业研究中心主任杨其长表示，应加大LED农业照明产品的研发力度，比如农业专用LED芯片及灯具的研发和生产、低成本农业专用LED光源的研发。也需要加大形成一批有国际先进水平的特色优势产品，培育一批有核心竞争力的科研院所和龙头骨干企业。开展农业LED光源规模性示范，通过示范工程的建设，提高农业产业的创新意识，打造农用LED的大规模应用平台和展示平台，以示范应用促进LED农业应用的发展。标准方面，应该从LED农业光源的研发与实际应用两个方面进行更多的调查研究，制定出有利于行业发展和产品开发的农业LED光源标准。[!--empirenews.page--]

科研与应用该如何衔接?

值得关注的是，一方面是农业照明市场前景广阔，众多企业跃跃欲试。另一方面是作物的生长机理、对光源的需求、光源对作物的影响等问题需要进一步研究，企业亦需要科研成果的支持，科研与应用之间如何更紧密的衔接成为当前LED农业照明一个需要重点关注的问题。

有业内人士表示，传统光源用在农业照明是比较小的一个细分市场，但是由于LED的特性，其在农业照明中的应用，完全有可能发展成为一个巨大的“蓝海”市场，而这个“蓝海”市场到来的快与慢，大与小，将很大程度上取决于植物学家、动物学家、农业学家的研究成果和认识。从企业的角度，LED应用于农业照明没有太大的问题，但需要农业照明领域进一步加强研究，以及提出对光源具有怎样的需求和要求，这些研究工作也一定程度是为LED业界拓展应用空间，是LED发展的重要机会。

对此，杨其长表示，科研与应用的结合是当前的一个瓶颈，就国内的情况而言，目前在农业照明领域，LED光源与植物之间的关系等问题的研究上还有所欠缺，国内的科研力量也还很难满足生产的需求。同时，LED在农业照明领域的应用往往需要必须针对某一个特定的需求研制特定的光源，这方面，科研单位有需求，企业亦有需求，两者还需要思考如何结合。

徐志刚则表示，从科研与产业衔接来看，科研成果不足以解答产业界面临的问题，产业界的需求难以顺畅地获得科研力量的支撑，双方还需要增强互动和信任。“从科研创新的角度，还面临人才与队伍、知识与学科有结构性缺陷，理念与思路、内容与目标存在自我封闭等困难，应该充实研究力量，集思广益，做好符合产业需求和方向的顶层设计。从产业创新的角度来说，还面临着创新动力不足、创新环境堪忧等困难，应依据企业自身实力而动，同时摒弃‘就灯而灯’的理念，做植物(生物)照明系统、做装备、做融合植物(生物)栽培技术的系统解决方案”，徐志刚建议道。

正如一位业内人士所言，农业照明市场不是单一的LED灯具市场，而是一个多学科交叉的市场，多学科融合起来才能做好。那么科研与应用该如何结合?目前，对于两者的结合，业界采取的方式更主要的是与科研机构合作研发。比如飞利浦的做法是通过与合作伙伴开展密切合作，逐步开发出符合客户需求的照明方案。在这个过程中，其会鼓励合作伙伴共同提供整体解决方案，根据作物的需要和种植环境而制定特殊LED产品，也与种植者以及他们的供应商共同研发和探索。跟踪了解项目的进展，并给出及时的建议，提供负责照明方案的设计、项目的安装顾问以及应用中的支持，确保照明方案的可行性和完整性。

有业内专家表示，对于农业照明来讲，要注意研究思路，一方面是机理的研究;比如农业照明需要怎样的光、光照时间、植物的生长机理等的研究，另一方面是针对农业照明需求的灯具研究。这两方面的工作最好是做LED应用的人与做灯具、照明的人合力进行，明确分工，发挥各自的长处，各方面力量有所为有所不为。科研与应用的合作中，两者合作的分工与成果收益等分配上需要探索更合理、有效的方式。（本文选自《半导体照明》杂志第40期）