一、植物照明產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1、我國植物照明企業(yè)區(qū)域分布情況

目前我國從事植物照明的企業(yè)已經(jīng)超過300家，比2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)增長了接近一倍。從我國植物照明產(chǎn)業(yè)整體來看，珠三角地區(qū)的植物照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)處于主要位置，占比超過50％；長三角地區(qū)依舊是重要的生產(chǎn)地區(qū)，占比為30％；其它地區(qū)占比為18％。

當(dāng)前植物照明燈具可以劃分為兩大陣營：

（1）傳統(tǒng)植物照明燈具如：HPS、節(jié)能熒光燈、HID

（2）新興的LED植物照明燈具

傳統(tǒng)類型植物燈成本較低，目前在植物照明產(chǎn)業(yè)中仍舊占據(jù)一定比例。但從我國植物照明燈具的出口數(shù)據(jù)分析，2015年以來傳統(tǒng)類型植物照明燈具的出口數(shù)據(jù)處于一個(gè)負(fù)增長的態(tài)勢，市場份額在逐步萎縮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的傳統(tǒng)類型植物燈企業(yè)主要分布在長三角、珠三角和環(huán)渤海地區(qū)。長三角地區(qū)占比53％，珠三角和環(huán)渤海地區(qū)分別占據(jù)24％和22％。LED植物照明生產(chǎn)企業(yè)主要分布區(qū)域?yàn)橹槿堑貐^(qū)占比62％，長三角地區(qū)20％，環(huán)渤海地區(qū)為12％。

圖1、全國植物照明廠家區(qū)域分布情況

2、全球植物燈生產(chǎn)廠家地區(qū)分布情況

目前全球植物燈市場上除中國大陸地區(qū)之外，應(yīng)用最為成熟的地區(qū)為：北美、歐洲和日本地區(qū)，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示美國和日本地區(qū)的知名制造廠家分別占比是37％和23％，是植物燈應(yīng)用市場最為活躍的地區(qū)。

圖4．全球植物照明燈具生產(chǎn)廠家地區(qū)分布情況（除中國大陸地區(qū)外）

圖5．LED在植物照明應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠母鞯貐^(qū)占比

3、LED在植物照明應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠母鞯貐^(qū)占比

截止2017年底，從植物照明應(yīng)用領(lǐng)域的專利占比來看，日本地區(qū)擁有180件，占比27．1％，排名第一。中國以141件的專利申請量，占比21％，緊隨其后。這些數(shù)據(jù)表明，LED植物照明的創(chuàng)新最為活躍的地區(qū)是亞洲，其中日本已經(jīng)通過多年的植物工廠應(yīng)用方面積累了較多的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，中國雖然發(fā)展滯后，但創(chuàng)新能力很強(qiáng)，相信很快會(huì)超過日本，在全球處于領(lǐng)先地位。

4、國內(nèi)LED植物照明產(chǎn)業(yè)狀況分析

從目前進(jìn)入LED植物照明領(lǐng)域企業(yè)的情況來看，主要有兩個(gè)特點(diǎn)：

第一、我國LED應(yīng)用企業(yè)數(shù)量眾多，但LED植物照明是一個(gè)新興領(lǐng)域，2005年以后我國相關(guān)機(jī)構(gòu)才開始進(jìn)行該領(lǐng)域研究，因此進(jìn)入LED植物照明領(lǐng)域的企業(yè)和機(jī)構(gòu)并不多，目前還沒有一家企業(yè)在此領(lǐng)域具備明顯的優(yōu)勢。

第二、多數(shù)企業(yè)對LED植物照明還處在觀望或試水階段，沒有幾家企業(yè)把植物照明產(chǎn)品作為企業(yè)的主打產(chǎn)品，而只是小規(guī)模的試制及做些示范推廣項(xiàng)目，更沒有在核心技術(shù)和下游銷售渠道建設(shè)等方面進(jìn)行大量投入，產(chǎn)品的發(fā)展方向與市場規(guī)劃也不太明確。

二、LED植物照明技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、LED植物照明的光譜

植物照明的光譜比較復(fù)雜，多樣化，不同植物不同的生長周期甚至在不同的生長環(huán)境下，所需的光譜都存在較大的差異。為了滿足這些差異化的需求，目前業(yè)界內(nèi)有以下幾種方案：

1．1 以歐司朗、飛利浦為代表的多種單色光組合方案，以對植物光合作用最有效的峰值為450nm、660nm的光譜和對植物開花誘導(dǎo)的730nm波段這三段光譜為主，再加少許525nm的綠光以及低于380nm的紫外波段，這幾種光譜依照植物的不同需求而組合出最適宜的光譜。

1．2 以首爾半導(dǎo)體、三星為代表的SUNLIKE（仿太陽光光譜），此光譜被業(yè)界稱之為全光譜，實(shí)現(xiàn)植物需求光譜全覆蓋。業(yè)內(nèi)很多專家非常認(rèn)同此種做法，此類光譜未必是最高效的，但一定是不會(huì)出差錯(cuò)的，而且成本較單色光組合方案低很多，容易被市場接受。

1．3 取方案1和方案2的優(yōu)勢組合，目前在業(yè)內(nèi)有幾家公司采用了這種組合方案，以全光譜白光為主，加上660nm的紅光來提高光譜的有效性。這種方案較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在未來一段時(shí)期內(nèi)應(yīng)有較大的市場。

隨著智能控制技術(shù)的提高、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，道路照明、家居照明已經(jīng)開始朝智能控制方面發(fā)展，植物照明對光質(zhì)光量可實(shí)時(shí)調(diào)控這種復(fù)雜的需求更加強(qiáng)烈，所以多種單色光譜加智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)控、光控、根據(jù)植物的生長狀態(tài)適時(shí)調(diào)整的光質(zhì)光量輸出勢必成為未來植物照明技術(shù)發(fā)展的主趨勢。

2、各類型植物照明燈具能效

2．1 傳統(tǒng)高壓鈉燈類農(nóng)用鈉燈燈具光子能效QE介于1．8－2．2umol／J。農(nóng)用鈉燈的單位功率光量子輸出比較高，但其中光合效率比較低的黃綠光占比也比較高。

2．2 目前LED植物燈燈具光子能效QE介于1．0－2．1umol／J，產(chǎn)品性能差別較大。目前已經(jīng)有廠家推出電光轉(zhuǎn)換效率超過50％的燈珠，最新的LED植物燈燈具綜合光子能效已經(jīng)超過2．2umol／J，從技術(shù)上來說LED的單位發(fā)光量已經(jīng)超過傳統(tǒng)農(nóng)用鈉燈。

3、LED植物照明燈具與傳統(tǒng)燈具的對比

3．1 相對傳統(tǒng)照明中的節(jié)能熒光燈具，LED具有比熒光燈具更高的光電轉(zhuǎn)換效率，燈具發(fā)熱量也大大減少。

3．2 相對傳統(tǒng)照明中的高壓鈉燈燈具，LED為冷光源能夠離植物更加靠近的距離，同時(shí)發(fā)熱量的減少可以為植物工廠節(jié)省更多的能源。

3．3 目前主流LED植物照明燈具應(yīng)用的電光轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過35％，最新燈具的電光轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過50％，燈具光合光量子能效已經(jīng)超過傳統(tǒng)農(nóng)用鈉燈。

3．4 阻礙LED植物照明替代傳統(tǒng)照明的最大問題在于LED燈具的性價(jià)比上，LED燈具的成本偏高，較傳統(tǒng)燈具在單位面積上的初期投入大較多。但隨著量能的擴(kuò)大，LED植物照明燈具的成本會(huì)象常規(guī)LED照明燈具一樣迅速下降，很快進(jìn)入良性循環(huán)。

三、LED植物照明市場應(yīng)用的發(fā)展

目前動(dòng)植物照明應(yīng)用的市場比較廣，可簡單地分為以下幾種應(yīng)用場合：植物工廠、日光溫室、室內(nèi)食用菌種植、家居植物種植、花期控制、藻類培養(yǎng)以及水產(chǎn)、家禽養(yǎng)殖等。面對如此龐大的市場如何破冰，讓LED植物照明迅速地得到應(yīng)用，從而造福社會(huì)、造福人類？筆者認(rèn)為，首先要充分發(fā)揮LED的特點(diǎn)與優(yōu)勢，讓終端用戶短期能夠獲利是關(guān)鍵！ 經(jīng)過這兩年對市場的調(diào)研，筆者認(rèn)為可從以下幾個(gè)應(yīng)用市場突破：

1、家居植物種植

LED燈具特點(diǎn)是功率小、光效高、發(fā)熱量低，所以在家居照明已得到廣泛應(yīng)用。那么在家居植物照明領(lǐng)域，LED自然當(dāng)仁不讓成為首選，可應(yīng)用于家用植物臺(tái)燈、家庭植物種植架、家用蔬菜生長機(jī)等方面。隨著人民生活水平的高，家庭園藝逐步興起，目前國內(nèi)家庭用觀賞植物發(fā)展迅速，家庭園藝植物照明應(yīng)用前景廣闊。

2、室內(nèi)食用菌種植

食用菌工廠化生產(chǎn)后，室內(nèi)栽培環(huán)境變?yōu)槿凳摇４蟛糠值氖秤镁訉?shí)體的形成必須有光的刺激，同時(shí)光的好壞也會(huì)影響出菇的品質(zhì)和整體產(chǎn)量。室內(nèi)食用菌種植對光的需求量不高，種植密度大，需近距離照射。LED作為冷源、光源體積小、產(chǎn)品外觀表現(xiàn)形式隨意，這幾個(gè)特點(diǎn)是其它光源無法比擬的，所以特別適合該應(yīng)用領(lǐng)域。我國食用菌產(chǎn)業(yè)為全球第一，隨著食用菌工廠化，食用菌相關(guān)照明存在相當(dāng)大的市場規(guī)模。

3、藥用植物培育

這個(gè)領(lǐng)域?qū)俑叨朔N植領(lǐng)域，藥用植物的栽培如：蟲草、金線蓮、鐵皮石斛等，這些市場的產(chǎn)品具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是目前植物照明應(yīng)用較多的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。尤其是大麻種殖在北美和歐洲部分地區(qū)的合法化，讓LED植物照明在該領(lǐng)域的應(yīng)用如火如荼，部分企業(yè)以此市場作為主打市場，已經(jīng)有了較高的產(chǎn)值與收益。

4、花期燈

作為花卉園藝產(chǎn)業(yè)中調(diào)整花卉開花時(shí)間的必備工具，最早應(yīng)用的花期燈具為白熾燈，隨后的節(jié)能熒光燈，隨著LED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展更多的LED類型花期燈具已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)燈具。

5、水產(chǎn)養(yǎng)殖、家禽養(yǎng)殖、藻類培養(yǎng)

LED驅(qū)動(dòng)電壓低、發(fā)熱量小、光譜可選擇、防護(hù)等級高這些特點(diǎn)讓LED在該領(lǐng)域的應(yīng)用具有其它燈具難以比擬的優(yōu)勢，目前在水產(chǎn)養(yǎng)殖與家禽養(yǎng)殖方面的應(yīng)用已經(jīng)具備了一定的規(guī)模，得到用戶的認(rèn)可。特殊藻類的培育目前主要市場依舊在國外，某些具有特殊功能的藻類被廣泛地應(yīng)用于保健食品及藥品的生產(chǎn)，某些研究機(jī)構(gòu)更是希望通過藻類培育并將其轉(zhuǎn)換為生物能源以減少化石化能源的使用，屬于一個(gè)比較有前景的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

家禽養(yǎng)殖中照明應(yīng)用各類藻類在人造光源下培養(yǎng)生長的情況

6、日光溫室工廠化育苗產(chǎn)業(yè)

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國蔬菜產(chǎn)量約為82405萬噸。據(jù)估算，目前全國育苗需求量6800億株，我國工廠化育苗每年只有500億株的生產(chǎn)能力，其中優(yōu)質(zhì)的只有200億株。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的進(jìn)展，未來幾年國內(nèi)育苗產(chǎn)業(yè)補(bǔ)光市場保守估計(jì)將超過20億元。該產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出比較高，對投入的接受度高；該產(chǎn)業(yè)又屬于訂單式生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量與交期對種植戶的影響較大，所以要不受天氣影響，也需要人工補(bǔ)光；還要提到的是該產(chǎn)業(yè)部分產(chǎn)品需要嫁接，而在嫁接愈合過程中對光量要進(jìn)行控制，還需要一定的紫外光促進(jìn)愈合效果，LED在這方面又具備獨(dú)特的優(yōu)勢。所以這個(gè)產(chǎn)業(yè)可以作為LED植物照明批量應(yīng)用的先行市場。

7、日光溫室種植

溫室種植補(bǔ)光，目前主要應(yīng)用在北美和北歐地區(qū)。主要通過補(bǔ)光維持植物平穩(wěn)生長，延長結(jié)果期，提升產(chǎn)量，并在提高產(chǎn)品品質(zhì)上具有一定的效果。我國溫室補(bǔ)光市場目前主要集中在華中和華北設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，主要應(yīng)用還局限在育苗和花卉栽培領(lǐng)域。針對蔬菜設(shè)施栽培上的應(yīng)用尚處于一個(gè)推廣示范階段。未來溫室補(bǔ)光主要還在于蔬果種植補(bǔ)光領(lǐng)域，整體市場需求量預(yù)計(jì)會(huì)超過100億元／年。

前面幾個(gè)應(yīng)用市場可作為LED植物照明前期的突破口，但真正用量較大的當(dāng)屬日光溫室種植補(bǔ)光和植物工廠照明這兩個(gè)市場，這兩個(gè)市場如果爆發(fā)，所需求的燈具數(shù)量，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將是巨大的，總的體量將比目前的公共照明、家居照明、裝飾照明、汽車照明等領(lǐng)域都要大，所以這兩個(gè)市場將是LED植物照明未來發(fā)展的主要方向。

8、植物工廠

全球來看，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的巨頭企業(yè)紛紛涉足植物工廠，如飛利浦、歐司朗、三菱、GE、西門子、豐田、富士通、夏普、臺(tái)灣鴻海等都有涉足，工業(yè)資本試圖掌握農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，使植物工廠具備雙重產(chǎn)業(yè)的特性，植物工廠是工業(yè)與農(nóng)業(yè)跨界的產(chǎn)品，植物工廠的這一屬性決定了植物工廠將會(huì)成為新的投資熱點(diǎn)。我國國內(nèi)農(nóng)眾物聯(lián)、中科三安、京東方、京東、綠愛、邁信、旭田等企業(yè)紛紛投入巨資進(jìn)入植物工廠領(lǐng)域，帶來新的產(chǎn)業(yè)變化。植物工廠生產(chǎn)的潔凈蔬菜，開始為中國的食品安全提供一個(gè)可靠的選擇。

2016年8月，AeroFarms攜手金沙江資本宣布建立全球最大的植物工廠。

2017年3月，中科三安宣布建造50000平方米的植物工廠，規(guī)模為全球第一，預(yù)計(jì)投資70億元。

2017年9月，蘇州松下生產(chǎn)科技有限公司宣布新植物工廠竣工。

2018年3月，富士康宣布在深圳建立智慧農(nóng)場。

綜合當(dāng)前的植物照明發(fā)展?fàn)顩r來看，LED植物照明由于其具有光譜可調(diào)、光量可調(diào)、及整體發(fā)熱小的發(fā)光特點(diǎn)。已經(jīng)被應(yīng)用于各種場合的植物照明，同時(shí)由于外部環(huán)境的變化及人們對食物品質(zhì)的追求，促進(jìn)了植物工廠的蓬勃發(fā)展，也使LED植物照明行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，未來LED植物照明將會(huì)在提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、提高食品安全、改善蔬果品質(zhì)方面發(fā)揮重要作用，從而造福社會(huì)、造福人類！