原文出处：刘厚城. LED植物照明行业的发展现状及趋势[J].照明工程学报,2018,29(04):8-9.
文章来源：Material Once Deep

光照是植物生长发育的基本环境因素。光照不仅通过光合作用为植物生长提供能量，而且是植物生长发育的重要调控因子。人工补光或全光照可以促进植物生长，提高产量，改善产品形态、色泽，增强功能成分，并减少病虫害的发生。今天，我将与大家分享植物照明行业的发展现状和趋势。
人工光源技术在植物照明领域应用日益广泛。LED具有光效高、发热量低、体积小、寿命长等诸多优点，在植物生长照明领域优势显著。植物生长照明行业将逐步采用LED照明灯具进行植物栽培。

A. LED植物生长照明行业的发展现状 

1.用于植物生长灯的LED组件

在植物生长灯LED封装领域，封装器件种类繁多，目前尚无统一的测量和评价标准体系。因此，与国内产品相比，国外厂商主要集中于大功率、COB和模组方向，并结合植物生长特性和人性化的照明环境，在可靠性、光效、不同植物在不同生长周期的光合辐射特性等方面具有更大的技术优势，产品涵盖各种功率、中功率和低功率、不同尺寸的植物生长灯，以满足不同生长环境下各种植物的需求，力求实现植物生长最大化和节能的目标。

大量芯片外延晶片的核心专利仍然掌握在日本日亚化学（Nichia）和美国凯瑞（Career）等早期领先企业手中。国内芯片制造商仍然缺乏具有市场竞争力的专利产品。与此同时，许多公司也在植物生长灯封装芯片领域开发新技术。例如，欧司朗的薄膜芯片技术可以将芯片紧密封装，从而形成大面积的照明表面。基于这项技术，波长为660nm的高效LED照明系统可以降低种植区40%的能耗。

2. 植物生长灯光谱和设备
植物照明光谱更加复杂多样。不同植物在不同的生长周期甚至不同的生长环境下，所需的光谱差异很大。为了满足这些差异化需求，目前业界主要有以下几种方案：①多色光组合方案。对植物光合作用最有效的三种光谱分别是峰值波长为450nm和660nm的光谱、用于诱导植物开花的730nm波段，以及525nm的绿光和380nm以下的紫外波段。根据不同植物的需求，将这些光谱组合起来，形成最合适的光谱。②全光谱方案，旨在全面覆盖植物所需的光谱。这种光谱方案（例如首尔半导体和三星联合开发的SUNLIKE芯片）虽然可能并非效率最高，但适用于所有植物，而且成本远低于单色光组合方案。 ③以全光谱白光为主，辅以660nm红光，提高光谱的有效性。该方案更经济实用。

植物生长灯单色光LED芯片（主要波长为450nm、660nm、730nm）封装器件已被国内外众多企业所覆盖，其中国内产品种类更丰富、规格更多，而国外厂商的产品则更加标准化。同时，在光合有效辐射（PAR）、光效等方面，国内外封装器件厂商之间仍存在较大差距。针对植物生长灯单色光封装器件，除了450nm、660nm和730nm这几个主要波段的产品外，许多厂商还在开发其他波段的新产品，以实现对光合有效辐射（PAR）波长（450-730nm）的全面覆盖。

单色LED植物生长灯并不适用于所有植物的生长。因此，全光谱LED的优势就显得尤为突出。全光谱首先要实现可见光（400-700nm）全光谱覆盖，并提升蓝绿光（470-510nm）和深红光（660-700nm）这两个波段的性能。使用普通蓝光LED或紫外LED芯片搭配荧光粉即可实现“全光谱”，但其光合作用效率也存在高低之分。大多数植物照明白光LED封装器件厂商采用蓝光芯片+荧光粉来实现全光谱。除了单色光和蓝光或紫外芯片+荧光粉的封装方式外，植物照明封装器件还有复合封装方式，即使用两种或多种波长的芯片，例如红十蓝/紫外、RGB、RGBW等。这种封装方式在调光方面具有显著优势。

在窄波长LED产品方面，大多数封装供应商都能为客户提供365-740nm波段的各种波长产品。对于荧光粉转换的植物照明光谱，大多数封装制造商也提供多种光谱供客户选择。与2016年相比，其2017年的销售增长率显著提升。其中，660nm LED光源的增长率集中在20%-50%之间，而荧光粉转换的植物LED光源的销售增长率则高达50%-200%，即荧光粉转换的植物LED光源的销售增长速度更快。

所有包装企业都能提供0.2-0.9瓦和1-3瓦的通用包装照明产品。这些光源为照明厂商提供了良好的照明设计灵活性。此外，部分厂商还提供更高功率的集成包装照明产品。目前，大多数厂商超过80%的出货量为0.2-0.9瓦或1-3瓦。其中，国际领先的包装企业的出货量主要集中在1-3瓦，而中小包装企业的出货量则主要集中在0.2-0.9瓦。

3.植物生长灯的应用领域

从应用领域来看，植物生长照明灯具主要用于温室照明、全人工照明植物工厂、植物组织培养、户外农田照明、家庭蔬菜花卉种植以及实验室研究。

①在日光温室和多跨温室中，人工补光比例仍然较低，主要光源为金卤灯和高压钠灯。LED植物生长灯系统的普及率相对较低，但随着成本下降，其增长速度开始加快。主要原因是用户长期使用金卤灯和高压钠灯，而这些灯可以提供温室约6%至8%的热能，同时避免灼伤植物。LED植物生长灯系统缺乏具体有效的指导和数据支持，这延缓了其在日光温室和多跨温室中的应用。目前，小规模示范应用仍是主流。由于LED是冷光源，可以相对靠近植物冠层，从而减少对温度的影响。在日光温室和多跨温室中，LED植物生长灯更常用于间苗栽培。

②户外农田应用。植物照明在设施农业中的渗透和应用相对缓慢，而LED植物照明系统（光周期控制）在户外长日照高经济价值作物（如火龙果）中的应用已取得快速发展。

③植物工厂。目前，发展最快、应用最广泛的植物照明系统是全人工照明植物工厂，按类型可分为集中式多层植物工厂和分布式移动式植物工厂。我国人工照明植物工厂发展迅猛。集中式多层全人工照明植物工厂的主要投资主体并非传统农业企业，而是更多从事半导体和消费电子产品的企业，例如中科三安、富士康、松下苏州、京东，以及中粮、西翠等新型现代农业企业。分布式和移动式植物工厂仍以集装箱（新集装箱或二手集装箱改造）作为标准载体。全人工植物工厂的照明系统大多采用线阵或平板阵列照明系统，种植品种不断增加，各种实验性LED光源也开始得到广泛应用。市场上的产品主要为绿叶蔬菜。

④家用植物种植。LED灯可用于家用植物台灯、家用植物种植架、家用蔬菜种植机等。

⑤药用植物栽培。药用植物栽培涉及诸如非洲菊属（Anoectochilus）和紫草属（Lithospermum）等植物。这些市场的产品具有较高的经济价值，并且目前该行业对植物生长灯的应用更为广泛。此外，北美和欧洲部分地区大麻种植合法化也促进了LED植物生长灯在大麻种植领域的应用。

⑥开花灯。作为花卉园艺行业中调节花卉开花时间的必备工具，开花灯最早应用的是白炽灯，随后是节能荧光灯。随着LED产业化的发展，越来越多的LED型开花照明灯具逐渐取代了传统灯具。

⑦植物组织培养。传统的组织培养光源主要为白色荧光灯，其发光效率低、发热量大。LED灯因其低功耗、低发热量、长寿命等优异特性，更适合高效、可控、紧凑的植物组织培养。目前，白色LED灯管正逐步取代白色荧光灯。

4. 植物生长灯公司的区域分布

据统计，目前我国有300多家植物生长灯企业，其中珠三角地区企业占比超过50%，已占据主导地位。长三角地区企业占比约30%，仍是重要的植物生长灯产品生产区域。传统植物生长灯企业主要分布在长三角、珠三角和环渤海地区，其中长三角地区占比53%，珠三角和环渤海地区分别占比24%和22%。LED植物生长灯生产企业的主要分布区域为珠三角（62%）、长三角（20%）和环渤海地区（12%）。

B. LED植物生长灯行业的发展趋势

1. 专业化

LED植物生长灯具有光谱和光照强度可调、整体发热量低、防水性能好等特点，因此适用于各种场景的植物生长照明。同时，自然环境的变化和人们对食品质量的追求促进了设施农业和种植工厂的蓬勃发展，也带动了LED植物生长灯产业进入快速发展期。未来，LED植物生长灯将在提高农业生产效率、保障食品安全、提升果蔬品质等方面发挥重要作用。随着产业的逐步专业化，LED植物生长灯光源也将进一步发展，并朝着更加精准的方向发展。

2. 高效

提高光效和能效是大幅降低植物照明运行成本的关键。以LED灯替代传统灯具，并根据植物从育苗期到收获期的光配方需求动态优化和调节光照环境，是未来精细化农业的必然趋势。在提高产量方面，可以根据植物的生长发育特点，分阶段、分区域进行光配方栽培，从而提高各阶段的生产效率和产量。在提升品质方面，可以通过营养调控和光照调控来提高营养成分和其他保健功能成分的含量。

据估计，目前全国蔬菜种苗需求量为6800亿株，而工厂化种苗产能不足10%。种苗行业对环境要求较高，生产季节主要集中在冬春季，自然光照较弱，需要人工补光。植物生长灯投入产出比较高，对投入的接受度也较高。LED灯具有独特的优势，因为果蔬（如番茄、黄瓜、甜瓜等）需要嫁接，在高湿度条件下补充特定光谱的光照可以促进嫁接苗的愈合。温室蔬菜种植的补光可以弥补自然光照的不足，提高植物的光合效率，促进开花结果，增加产量，并改善产品质量。LED植物生长灯在蔬菜种苗和温室生产中具有广阔的应用前景。

3. 智能

植物生长照明对光质和光量的实时控制有着迫切的需求。随着智能控制技术的进步和物联网的应用，多种单色光谱和智能控制系统能够实现时间控制、光控，并根据植物的生长状况及时调节光质和光输出，这必将成为未来植物生长照明技术发展的主要趋势。