LED農業(yè)照明：難題與求解
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? ? ?從成本上來(lái)看，LED價(jià)格處在迅速下降過(guò)程中，不過(guò)目前LED農業(yè)照明產(chǎn)品的價(jià)格相比傳統光源價(jià)格仍然偏高一些;從技術(shù)上來(lái)看，缺乏專(zhuān)門(mén)針對農業(yè)照明LED光源的設計與開(kāi)發(fā)，應用技術(shù)依然不夠成熟等。而就半導體照明領(lǐng)域來(lái)看，也存在著(zhù)LED光源生產(chǎn)企業(yè)良莠不齊，LED產(chǎn)業(yè)化與標準化程度仍較低的問(wèn)題。
除了通用照明，農業(yè)、醫療等照明領(lǐng)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(jìn)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(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)主辦的第七屆上海國際新光源&新能源照明論壇召開(kāi)。其中，農業(yè)照明技術(shù)與應用分會(huì )上，中國農業(yè)科學(xué)院設施農業(yè)研究中心主任楊其長(cháng)、南京農業(yè)大學(xué)教授徐志剛、浙江大學(xué)儀器系副主任周泓、半導體照明聯(lián)合創(chuàng )新國家重點(diǎn)實(shí)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(shù)經(jīng)理謝金、飛利浦(中國)投資有限公司設施園藝照明業(yè)務(wù)發(fā)展高級經(jīng)理王賀等農業(yè)照明領(lǐng)域的專(zhuān)家、企業(yè)代表出席并分享了農業(yè)照明領(lǐng)域的新進(jìn)展。
此次會(huì )議更是吸引了眾多參會(huì )代表，不少企業(yè)代表都是有備而來(lái)，或是了解市場(chǎng)信息，考慮如何切入該市場(chǎng)，或是帶著(zhù)問(wèn)題為求解。從此次會(huì )議來(lái)看，LED在農業(yè)照明中的應用有進(jìn)步，比如LED在智能控制方面的優(yōu)勢，也延伸進(jìn)入了農業(yè)照明領(lǐng)域，但同時(shí)LED農業(yè)照明也面臨著(zhù)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(lǐng)域常用的熒光燈或高壓鈉燈等人工光源，除了具有環(huán)保節能的特點(diǎn)外，還有眾多獨特優(yōu)勢亦有很大的發(fā)展潛力。比如，在植物照明領(lǐng)域，LED具有生物能效高的特點(diǎn)，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(shí)LED的體積小以及冷光源等特點(diǎn)，可實(shí)現對植物的近距離照射，大大提高空間利用效率。此外在養殖業(yè)、捕魚(yú)等領(lǐng)域，LED亦有其獨特優(yōu)勢。從國際范圍來(lái)看，LED在植物組培、葉菜生產(chǎn)、溫室補光、植物育苗工廠(chǎng)、藥用植物栽培等方面的應用研究都已開(kāi)展。伴隨研究的開(kāi)展，也出現了箱體式、臺燈式微型家庭LED植物生產(chǎn)裝置，可用于家庭、公共場(chǎng)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(guān)科研機構甚至政府部門(mén)在該領(lǐng)域已有所部署。比如2010年，美國農業(yè)部資助Purdue大學(xué)488萬(wàn)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(xué)、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(cháng)型企業(yè)介入，中國臺灣地區企業(yè)的表現近來(lái)也愈發(fā)積極，包括晶電、璨圓、新世紀、億光、東貝都極欲切進(jìn)該市場(chǎng)，并且各自有對應的光源應用解決方案。臺灣地區在農業(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(chǎng)，另外，也有一些組織比如農業(yè)科技產(chǎn)業(yè)促進(jìn)辦公室、農漁畜牧LED應用產(chǎn)業(yè)推動(dòng)聯(lián)盟、光電科技工業(yè)協(xié)進(jìn)會(huì )、臺灣植物工廠(chǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì )等在推動(dòng)相關(guān)的進(jìn)展。
雖然LED農業(yè)照明仍處于初級階段，但相關(guān)的標準制定也已被關(guān)注。比如近期，國標委發(fā)布了《半導體照明術(shù)語(yǔ)》等48項國標制修訂計劃，其中將制定《植物生長(cháng)用LED照明術(shù)語(yǔ)和定義》推薦性標準列入其中，半導體照明聯(lián)合創(chuàng )新國家重點(diǎn)實(shí)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(xué)發(fā)展研究”分部中亦關(guān)注植物光生物學(xué)研究新進(jìn)展。從國際技術(shù)轉化慣例來(lái)看，技術(shù)的研發(fā)促使標準的產(chǎn)生，而通過(guò)標準的實(shí)施，產(chǎn)品得以推廣并適應市場(chǎng)的需要，形成一個(gè)良好的循環(huán)。標準在科技成果轉化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間發(fā)揮著(zhù)支撐作用。通過(guò)好的標準，有科技含量的技術(shù)才能更好的帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由此，標準的制定也將在一定程度上帶動(dòng)LED農業(yè)照明的發(fā)展。
農業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎，隨著(zhù)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、養殖業(yè)比如設施養殖，水產(chǎn)捕撈中的養殖、誘魚(yú)，其他比如食用菌、微藻繁殖等領(lǐng)域都對人工照明有需求。同時(shí)，氣候變化，極端天氣增多，農業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰越來(lái)越大，在這種情況下，穩定的農業(yè)生產(chǎn)方式比如植物工廠(chǎng)等將成為關(guān)注的重點(diǎn)。也可以想見(jiàn)，未來(lái)LED農業(yè)照明市場(chǎng)的熱度會(huì )有增無(wú)減。
再者從市場(chǎng)來(lái)看，除了日本、荷蘭等植物照明市場(chǎng)發(fā)展較快的市場(chǎng)外，中國市場(chǎng)也是關(guān)注重點(diǎn)。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(chǎng)的爭奪也會(huì )成為各企業(yè)的焦點(diǎn)。
用戶(hù)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(lái)上看，LED農業(yè)照明產(chǎn)品已經(jīng)在進(jìn)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(zhù)一些難題和限制因素。
從成本上來(lái)看，LED價(jià)格處在迅速下降過(guò)程中，不過(guò)目前LED農業(yè)照明產(chǎn)品的價(jià)格相比傳統光源價(jià)格仍然偏高一些;從技術(shù)上來(lái)看，缺乏專(zhuān)門(mén)針對農業(yè)照明LED光源的設計與開(kāi)發(fā)，應用技術(shù)依然不夠成熟等。而就半導體照明領(lǐng)域來(lái)看，也存在著(zhù)LED光源生產(chǎn)企業(yè)良莠不齊，LED產(chǎn)業(yè)化與標準化程度仍較低的問(wèn)題。
周泓指出，LED照明產(chǎn)品初裝費太貴，因此在實(shí)際推廣應用上還有障礙，另外，植物種類(lèi)太多，針對性研究還不夠。對此，中國農業(yè)科學(xué)院設施農業(yè)研究中心主任楊其長(cháng)表示，應加大LED農業(yè)照明產(chǎn)品的研發(fā)力度，比如農業(yè)專(zhuān)用LED芯片及燈具的研發(fā)和生產(chǎn)、低成本農業(yè)專(zhuān)用LED光源的研發(fā)。也需要加大形成一批有國際先進(jìn)水平的特色優(yōu)勢產(chǎn)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(kāi)展農業(yè)LED光源規模性示范，通過(guò)示范工程的建設，提高農業(yè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新意識，打造農用LED的大規模應用平臺和展示平臺，以示范應用促進(jìn)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(shí)際應用兩個(gè)方面進(jìn)行更多的調查研究，制定出有利于行業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的農業(yè)LED光源標準。
科研與應用該如何銜接?
值得關(guān)注的是，一方面是農業(yè)照明市場(chǎng)前景廣闊，眾多企業(yè)躍躍欲試。另一方面是作物的生長(cháng)機理、對光源的需求、光源對作物的影響等問(wèn)題需要進(jìn)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(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
有業(yè)內人士表示，傳統光源用在農業(yè)照明是比較小的一個(gè)細分市場(chǎng)，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(gè)巨大的“藍?！笔袌?chǎng)，而這個(gè)“藍?！笔袌?chǎng)到來(lái)的快與慢，大與小，將很大程度上取決于植物學(xué)家、動(dòng)物學(xué)家、農業(yè)學(xué)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(méi)有太大的問(wèn)題，但需要農業(yè)照明領(lǐng)域進(jìn)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L(cháng)ED業(yè)界拓展應用空間，是LED發(fā)展的重要機會(huì )。
對此，楊其長(cháng)表示，科研與應用的結合是當前的一個(gè)瓶頸，就國內的情況而言，目前在農業(yè)照明領(lǐng)域，LED光源與植物之間的關(guān)系等問(wèn)題的研究上還有所欠缺，國內的科研力量也還很難滿(mǎn)足生產(chǎn)的需求。同時(shí)，LED在農業(yè)照明領(lǐng)域的應用往往需要必須針對某一個(gè)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(chǎn)業(yè)銜接來(lái)看，科研成果不足以解答產(chǎn)業(yè)界面臨的問(wèn)題，產(chǎn)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(dòng)和信任?！皬目蒲袆?chuàng )新的角度，還面臨人才與隊伍、知識與學(xué)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(shí)研究力量，集思廣益，做好符合產(chǎn)業(yè)需求和方向的頂層設計。從產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的角度來(lái)說(shuō)，還面臨著(zhù)創(chuàng )新動(dòng)力不足、創(chuàng )新環(huán)境堪憂(yōu)等困難，應依據企業(yè)自身實(shí)力而動(dòng)，同時(shí)摒棄‘就燈而燈’的理念，做植物(生物)照明系統、做裝備、做融合植物(生物)栽培技術(shù)的系統解決方案”，徐志剛建議道。
正如一位業(yè)內人士所言，農業(yè)照明市場(chǎng)不是單一的LED燈具市場(chǎng)，而是一個(gè)多學(xué)科交叉的市場(chǎng)，多學(xué)科融合起來(lái)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(guò)與合作伙伴開(kāi)展密切合作，逐步開(kāi)發(fā)出符合客戶(hù)需求的照明方案。在這個(gè)過(guò)程中，其會(huì )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(chǎn)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(jìn)展，并給出及時(shí)的建議，提供負責照明方案的設計、項目的安裝顧問(wèn)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(zhuān)家表示，對于農業(yè)照明來(lái)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(shí)間、植物的生長(cháng)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(jìn)行，明確分工，發(fā)揮各自的長(cháng)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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