LED農業(yè)照明：難題與求解
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? ? ?從成本上來看，LED價格處在迅速下降過程中，不過目前LED農業(yè)照明產品的價格相比傳統(tǒng)光源價格仍然偏高一些;從技術上來看，缺乏專門針對農業(yè)照明LED光源的設計與開發(fā)，應用技術依然不夠成熟等。而就半導體照明領域來看，也存在著LED光源生產企業(yè)良莠不齊，LED產業(yè)化與標準化程度仍較低的問題。
除了通用照明，農業(yè)、醫(yī)療等照明領域被看做是LED可以大有所為之處。目前LED在農業(yè)照明中的應用進展如何?面臨怎樣的難題和困惑?2013年5月13-15日，由國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯盟(CSA)主辦的第七屆上海國際新光源&新能源照明論壇召開。其中，農業(yè)照明技術與應用分會上，中國農業(yè)科學院設施農業(yè)研究中心主任楊其長、南京農業(yè)大學教授徐志剛、浙江大學儀器系副主任周泓、半導體照明聯合創(chuàng)新國家重點實驗室高級工程師宋昌斌、智匯農業(yè)科技發(fā)展股份有限公司首席執(zhí)行官田瑛睿、歐司朗光電半導體(中國)有限公司亞洲應用設計中心SSL應用技術經理謝金、飛利浦(中國)投資有限公司設施園藝照明業(yè)務發(fā)展高級經理王賀等農業(yè)照明領域的專家、企業(yè)代表出席并分享了農業(yè)照明領域的新進展。
此次會議更是吸引了眾多參會代表，不少企業(yè)代表都是有備而來，或是了解市場信息，考慮如何切入該市場，或是帶著問題為求解。從此次會議來看，LED在農業(yè)照明中的應用有進步，比如LED在智能控制方面的優(yōu)勢，也延伸進入了農業(yè)照明領域，但同時LED農業(yè)照明也面臨著科研與應用如何更好結合的困惑。
LED農業(yè)照明熱度再上升
LED作為新一代光源，相較于目前農業(yè)領域常用的熒光燈或高壓鈉燈等人工光源，除了具有環(huán)保節(jié)能的特點外，還有眾多獨特優(yōu)勢亦有很大的發(fā)展?jié)摿?。比如，在植物照明領域，LED具有生物能效高的特點，可以制造出植物光合所需的單色光源及其組合，大大提高光源效率。同時LED的體積小以及冷光源等特點，可實現對植物的近距離照射，大大提高空間利用效率。此外在養(yǎng)殖業(yè)、捕魚等領域，LED亦有其獨特優(yōu)勢。從國際范圍來看，LED在植物組培、葉菜生產、溫室補光、植物育苗工廠、藥用植物栽培等方面的應用研究都已開展。伴隨研究的開展，也出現了箱體式、臺燈式微型家庭LED植物生產裝置，可用于家庭、公共場所等的多種蔬菜栽培，拓展了LED的應用空間。
看好LED在農業(yè)照明的應用潛力，國內外很多企業(yè)、相關科研機構甚至政府部門在該領域已有所部署。比如2010年，美國農業(yè)部資助Purdue大學488萬美元用于一項為期4年的研究項目，以評估并提高LED在溫室中的應用。企業(yè)方面，飛利浦、歐司朗、三菱化學、首爾半導體、臺灣億光等知名企業(yè)都已涉足和有部署，表現積極。國內也有不少成長型企業(yè)介入，中國臺灣地區(qū)企業(yè)的表現近來也愈發(fā)積極，包括晶電、璨圓、新世紀、億光、東貝都極欲切進該市場，并且各自有對應的光源應用解決方案。臺灣地區(qū)在農業(yè)方面具有一定的基礎，也有一些大型企業(yè)集團投入大型植物工廠，另外，也有一些組織比如農業(yè)科技產業(yè)促進辦公室、農漁畜牧LED應用產業(yè)推動聯盟、光電科技工業(yè)協進會、臺灣植物工廠產業(yè)發(fā)展協會等在推動相關的進展。
雖然LED農業(yè)照明仍處于初級階段，但相關的標準制定也已被關注。比如近期，國標委發(fā)布了《半導體照明術語》等48項國標制修訂計劃，其中將制定《植物生長用LED照明術語和定義》推薦性標準列入其中，半導體照明聯合創(chuàng)新國家重點實驗室為起草單位，并計劃于2014年完成。國際上CIE的“光生物和光化學發(fā)展研究”分部中亦關注植物光生物學研究新進展。從國際技術轉化慣例來看，技術的研發(fā)促使標準的產生，而通過標準的實施，產品得以推廣并適應市場的需要，形成一個良好的循環(huán)。標準在科技成果轉化和產業(yè)發(fā)展之間發(fā)揮著支撐作用。通過好的標準，有科技含量的技術才能更好的帶動產業(yè)發(fā)展。由此，標準的制定也將在一定程度上帶動LED農業(yè)照明的發(fā)展。
農業(yè)是國民經濟的基礎，隨著現代化農業(yè)的不斷發(fā)展，農業(yè)照明的需求和能耗在不斷擴大，農業(yè)中的種植業(yè)比如設施園藝、養(yǎng)殖業(yè)比如設施養(yǎng)殖，水產捕撈中的養(yǎng)殖、誘魚，其他比如食用菌、微藻繁殖等領域都對人工照明有需求。同時，氣候變化，極端天氣增多，農業(yè)生產面臨的挑戰(zhàn)越來越大，在這種情況下，穩(wěn)定的農業(yè)生產方式比如植物工廠等將成為關注的重點。也可以想見，未來LED農業(yè)照明市場的熱度會有增無減。
再者從市場來看，除了日本、荷蘭等植物照明市場發(fā)展較快的市場外，中國市場也是關注重點。中國是農業(yè)大國，農業(yè)一直被置于非常重要的地位，再加上政府對農業(yè)發(fā)展的支持，中國LED農業(yè)照明市場的爭奪也會成為各企業(yè)的焦點。
用戶的困惑
潛力雖然大，但LED農業(yè)照明仍處于比較初級的階段。從應用來上看，LED農業(yè)照明產品已經在進行一定程度的推廣應用，比如用于植物育苗以及組培室等，但仍面臨著一些難題和限制因素。
從成本上來看，LED價格處在迅速下降過程中，不過目前LED農業(yè)照明產品的價格相比傳統(tǒng)光源價格仍然偏高一些;從技術上來看，缺乏專門針對農業(yè)照明LED光源的設計與開發(fā)，應用技術依然不夠成熟等。而就半導體照明領域來看，也存在著LED光源生產企業(yè)良莠不齊，LED產業(yè)化與標準化程度仍較低的問題。
周泓指出，LED照明產品初裝費太貴，因此在實際推廣應用上還有障礙，另外，植物種類太多，針對性研究還不夠。對此，中國農業(yè)科學院設施農業(yè)研究中心主任楊其長表示，應加大LED農業(yè)照明產品的研發(fā)力度，比如農業(yè)專用LED芯片及燈具的研發(fā)和生產、低成本農業(yè)專用LED光源的研發(fā)。也需要加大形成一批有國際先進水平的特色優(yōu)勢產品，培育一批有核心競爭力的科研院所和龍頭骨干企業(yè)。開展農業(yè)LED光源規(guī)模性示范，通過示范工程的建設，提高農業(yè)產業(yè)的創(chuàng)新意識，打造農用LED的大規(guī)模應用平臺和展示平臺，以示范應用促進LED農業(yè)應用的發(fā)展。標準方面，應該從LED農業(yè)光源的研發(fā)與實際應用兩個方面進行更多的調查研究，制定出有利于行業(yè)發(fā)展和產品開發(fā)的農業(yè)LED光源標準。
科研與應用該如何銜接?
值得關注的是，一方面是農業(yè)照明市場前景廣闊，眾多企業(yè)躍躍欲試。另一方面是作物的生長機理、對光源的需求、光源對作物的影響等問題需要進一步研究，企業(yè)亦需要科研成果的支持，科研與應用之間如何更緊密的銜接成為當前LED農業(yè)照明一個需要重點關注的問題。
有業(yè)內人士表示，傳統(tǒng)光源用在農業(yè)照明是比較小的一個細分市場，但是由于LED的特性，其在農業(yè)照明中的應用，完全有可能發(fā)展成為一個巨大的“藍?！笔袌?，而這個“藍?！笔袌龅絹淼目炫c慢，大與小，將很大程度上取決于植物學家、動物學家、農業(yè)學家的研究成果和認識。從企業(yè)的角度，LED應用于農業(yè)照明沒有太大的問題，但需要農業(yè)照明領域進一步加強研究，以及提出對光源具有怎樣的需求和要求，這些研究工作也一定程度是為LED業(yè)界拓展應用空間，是LED發(fā)展的重要機會。
對此，楊其長表示，科研與應用的結合是當前的一個瓶頸，就國內的情況而言，目前在農業(yè)照明領域，LED光源與植物之間的關系等問題的研究上還有所欠缺，國內的科研力量也還很難滿足生產的需求。同時，LED在農業(yè)照明領域的應用往往需要必須針對某一個特定的需求研制特定的光源，這方面，科研單位有需求，企業(yè)亦有需求，兩者還需要思考如何結合。
徐志剛則表示，從科研與產業(yè)銜接來看，科研成果不足以解答產業(yè)界面臨的問題，產業(yè)界的需求難以順暢地獲得科研力量的支撐，雙方還需要增強互動和信任?！皬目蒲袆?chuàng)新的角度，還面臨人才與隊伍、知識與學科有結構性缺陷，理念與思路、內容與目標存在自我封閉等困難，應該充實研究力量，集思廣益，做好符合產業(yè)需求和方向的頂層設計。從產業(yè)創(chuàng)新的角度來說，還面臨著創(chuàng)新動力不足、創(chuàng)新環(huán)境堪憂等困難，應依據企業(yè)自身實力而動，同時摒棄‘就燈而燈’的理念，做植物(生物)照明系統(tǒng)、做裝備、做融合植物(生物)栽培技術的系統(tǒng)解決方案”，徐志剛建議道。
正如一位業(yè)內人士所言，農業(yè)照明市場不是單一的LED燈具市場，而是一個多學科交叉的市場，多學科融合起來才能做好。那么科研與應用該如何結合?目前，對于兩者的結合，業(yè)界采取的方式更主要的是與科研機構合作研發(fā)。比如飛利浦的做法是通過與合作伙伴開展密切合作，逐步開發(fā)出符合客戶需求的照明方案。在這個過程中，其會鼓勵合作伙伴共同提供整體解決方案，根據作物的需要和種植環(huán)境而制定特殊LED產品，也與種植者以及他們的供應商共同研發(fā)和探索。跟蹤了解項目的進展，并給出及時的建議，提供負責照明方案的設計、項目的安裝顧問以及應用中的支持，確保照明方案的可行性和完整性。
有業(yè)內專家表示，對于農業(yè)照明來講，要注意研究思路，一方面是機理的研究;比如農業(yè)照明需要怎樣的光、光照時間、植物的生長機理等的研究，另一方面是針對農業(yè)照明需求的燈具研究。這兩方面的工作最好是做LED應用的人與做燈具、照明的人合力進行，明確分工，發(fā)揮各自的長處，各方面力量有所為有所不為?？蒲信c應用的合作中，兩者合作的分工與成果收益等分配上需要探索更合理、有效的方式。
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