除了通用照明，農(nóng)業(yè)、醫(yī)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(nóng)業(yè)照明中的應(yīng)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(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。其中，農(nóng)業(yè)照明技術(shù)與應(yīng)用分會上，中國農(nóng)業(yè)科學院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究中心主任楊其長、南京農(nóng)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(lián)合創(chuàng)新國家重點實驗室高級工程師宋昌斌、智匯農(nóng)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(yīng)用設(shè)計中心SSL應(yīng)用技術(shù)經(jīng)理謝金、飛利浦(中國)投資有限公司設(shè)施園藝照明業(yè)務(wù)發(fā)展高級經(jīng)理王賀等農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域的專家、企業(yè)代表出席并分享了農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)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(nóng)業(yè)照明中的應(yīng)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(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域，但同時LED農(nóng)業(yè)照明也面臨著科研與應(yīng)用如何更好結(jié)合的困惑。

LED農(nóng)業(yè)照明熱度再上升

LED作為新一代光源，相較于目前農(nóng)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(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(lǐng)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(xiàn)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(lǐng)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(chǎn)、溫室補光、植物育苗工廠、藥用植物栽培等方面的應(yīng)用研究都已開展。伴隨研究的開展，也出現(xiàn)了箱體式、臺燈式微型家庭LED植物生產(chǎn)裝置，可用于家庭、公共場所等的多種蔬菜栽培，拓展了LED的應(yīng)用空間。

看好LED在農(nóng)業(yè)照明的應(yīng)用潛力，國內(nèi)外很多企業(yè)、相關(guān)科研機構(gòu)甚至政府部門在該領(lǐng)域已有所部署。比如2010年，美國農(nóng)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(yīng)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(xiàn)積極。國內(nèi)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(xiàn)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(yīng)的光源應(yīng)用解決方案。臺灣地區(qū)在農(nóng)業(yè)方面具有一定的基礎(chǔ)，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(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)促進辦公室、農(nóng)漁畜牧LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)推動聯(lián)盟、光電科技工業(yè)協(xié)進會、臺灣植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)會等在推動相關(guān)的進展。

雖然LED農(nóng)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》等48項國標制修訂計劃，其中將制定《植物生長用LED照明術(shù)語和定義》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(guān)注植物光生物學研究新進展。從國際技術(shù)轉(zhuǎn)化慣例來看，技術(shù)的研發(fā)促使標準的產(chǎn)生，而通過標準的實施，產(chǎn)品得以推廣并適應(yīng)市場的需要，形成一個良好的循環(huán)。標準在科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)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(shù)才能更好的帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。由此，標準的制定也將在一定程度上帶動LED農(nóng)業(yè)照明的發(fā)展。

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，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大，農(nóng)業(yè)中的種植業(yè)比如設(shè)施園藝、養(yǎng)殖業(yè)比如設(shè)施養(yǎng)殖，水產(chǎn)捕撈中的養(yǎng)殖、誘魚，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，氣候變化，極端天氣增多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)越來越大，在這種情況下，穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式比如植物工廠等將成為關(guān)注的重點。也可以想見，未來LED農(nóng)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(guān)注重點。中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)一直被置于非常重要的地位，再加上政府對農(nóng)業(yè)發(fā)展的支持，中國LED農(nóng)業(yè)照明市場的爭奪也會成為各企業(yè)的焦點。

南京農(nóng)業(yè)大學教授徐志剛介紹了LED應(yīng)用于植物照明的難題與求解

浙江大學儀器系副主任周泓介紹了基于LED的蘭科植物組培智能化控制系統(tǒng)

用戶的困惑

潛力雖然大，但LED農(nóng)業(yè)照明仍處于比較初級的階段。從應(yīng)用來上看，LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)品已經(jīng)在進行一定程度的推廣應(yīng)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(nóng)業(yè)照明產(chǎn)品的價格相比傳統(tǒng)光源價格仍然偏高一些;從技術(shù)上來看，缺乏專門針對農(nóng)業(yè)照明LED光源的設(shè)計與開發(fā)，應(yīng)用技術(shù)依然不夠成熟等。而就半導體照明領(lǐng)域來看，也存在著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題。

周泓指出，LED照明產(chǎn)品初裝費太貴，因此在實際推廣應(yīng)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(nóng)業(yè)科學院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究中心主任楊其長表示，應(yīng)加大LED農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)品的研發(fā)力度，比如農(nóng)業(yè)專用LED芯片及燈具的研發(fā)和生產(chǎn)、低成本農(nóng)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(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)。開展農(nóng)業(yè)LED光源規(guī)模性示范，通過示范工程的建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新意識，打造農(nóng)用LED的大規(guī)模應(yīng)用平臺和展示平臺，以示范應(yīng)用促進LED農(nóng)業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。標準方面，應(yīng)該從LED農(nóng)業(yè)光源的研發(fā)與實際應(yīng)用兩個方面進行更多的調(diào)查研究，制定出有利于行業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)的農(nóng)業(yè)LED光源標準。[!--empirenews.page--]

科研與應(yīng)用該如何銜接?

值得關(guān)注的是，一方面是農(nóng)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(yīng)用之間如何更緊密的銜接成為當前LED農(nóng)業(yè)照明一個需要重點關(guān)注的問題。

有業(yè)內(nèi)人士表示，傳統(tǒng)光源用在農(nóng)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(nóng)業(yè)照明中的應(yīng)用，完全有可能發(fā)展成為一個巨大的“藍?！笔袌觯@個“藍海”市場到來的快與慢，大與小，將很大程度上取決于植物學家、動物學家、農(nóng)業(yè)學家的研究成果和認識。從企業(yè)的角度，LED應(yīng)用于農(nóng)業(yè)照明沒有太大的問題，但需要農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)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(yīng)用空間，是LED發(fā)展的重要機會。

對此，楊其長表示，科研與應(yīng)用的結(jié)合是當前的一個瓶頸，就國內(nèi)的情況而言，目前在農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域，LED光源與植物之間的關(guān)系等問題的研究上還有所欠缺，國內(nèi)的科研力量也還很難滿足生產(chǎn)的需求。同時，LED在農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域的應(yīng)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(jié)合。

徐志剛則表示，從科研與產(chǎn)業(yè)銜接來看，科研成果不足以解答產(chǎn)業(yè)界面臨的問題，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(jié)構(gòu)性缺陷，理念與思路、內(nèi)容與目標存在自我封閉等困難，應(yīng)該充實研究力量，集思廣益，做好符合產(chǎn)業(yè)需求和方向的頂層設(shè)計。從產(chǎn)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(yīng)依據(jù)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(shù)的系統(tǒng)解決方案”，徐志剛建議道。

正如一位業(yè)內(nèi)人士所言，農(nóng)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(yīng)用該如何結(jié)合?目前，對于兩者的結(jié)合，業(yè)界采取的方式更主要的是與科研機構(gòu)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(jù)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(yīng)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(shè)計、項目的安裝顧問以及應(yīng)用中的支持，確保照明方案的可行性和完整性。

有業(yè)內(nèi)專家表示，對于農(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)照明需求的燈具研究。這兩方面的工作最好是做LED應(yīng)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。科研與應(yīng)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。（本文選自《半導體照明》雜志第40期）