我国植物照明灯具的现状及发展趋势如何

一、植物照明产业现状

1、我国植物照明企业区域分布情况

目前我国从事植物照明的企业已经超过300家，比2015年的统计数据增长了接近一倍。从我国植物照明产业整体来看，珠三角地区的植物照明产业已经处于主要位置，占比超过50％；长三角地区依旧是重要的生产地区，占比为30％；其它地区占比为18％。

当前植物照明灯具可以划分为两大阵营：

（1）传统植物照明灯具如：HPS、节能荧光灯、HID

（2）新兴的LED植物照明灯具

传统类型植物灯成本较低，目前在植物照明产业中仍旧占据一定比例。但从我国植物照明灯具的出口数据分析，2015年以来传统类型植物照明灯具的出口数据处于一个负增长的态势，市场份额在逐步萎缩。据统计，我国的传统类型植物灯企业主要分布在长三角、珠三角和环渤海地区。长三角地区占比53％，珠三角和环渤海地区分别占据24％和22％。LED植物照明生产企业主要分布区域为珠三角地区占比62％，长三角地区20％，环渤海地区为12％。

图1、全国植物照明厂家区域分布情况

2、全球植物灯生产厂家地区分布情况

目前全球植物灯市场上除中国大陆地区之外，应用最为成熟的地区为：北美、欧洲和日本地区，从数据统计显示美国和日本地区的知名制造厂家分别占比是37％和23％，是植物灯应用市场最为活跃的地区。

图4．全球植物照明灯具生产厂家地区分布情况（除中国大陆地区外）

图5．LED在植物照明应用领域专利的各地区占比

3、LED在植物照明应用领域专利的各地区占比

截止2017年底，从植物照明应用领域的专利占比来看，日本地区拥有180件，占比27．1％，排名第一。中国以141件的专利申请量，占比21％，紧随其后。这些数据表明，LED植物照明的创新最为活跃的地区是亚洲，其中日本已经通过多年的植物工厂应用方面积累了较多的技术经验，中国虽然发展滞后，但创新能力很强，相信很快会超过日本，在全球处于领先地位。

4、国内LED植物照明产业状况分析

从目前进入LED植物照明领域企业的情况来看，主要有两个特点：

第一、我国LED应用企业数量众多，但LED植物照明是一个新兴领域，2005年以后我国相关机构才开始进行该领域研究，因此进入LED植物照明领域的企业和机构并不多，目前还没有一家企业在此领域具备明显的优势。

第二、多数企业对LED植物照明还处在观望或试水阶段，没有几家企业把植物照明产品作为企业的主打产品，而只是小规模的试制及做些示范推广项目，更没有在核心技术和下游销售渠道建设等方面进行大量投入，产品的发展方向与市场规划也不太明确。

二、LED植物照明技术现状及发展趋势

1、LED植物照明的光谱

植物照明的光谱比较复杂，多样化，不同植物不同的生长周期甚至在不同的生长环境下，所需的光谱都存在较大的差异。为了满足这些差异化的需求，目前业界内有以下几种方案：

1．1 以欧司朗、飞利浦为代表的多种单色光组合方案，以对植物光合作用最有效的峰值为450nm、660nm的光谱和对植物开花诱导的730nm波段这三段光谱为主，再加少许525nm的绿光以及低于380nm的紫外波段，这几种光谱依照植物的不同需求而组合出最适宜的光谱。

1．2 以首尔半导体、三星为代表的SUNLIKE（仿太阳光光谱），此光谱被业界称之为全光谱，实现植物需求光谱全覆盖。业内很多专家非常认同此种做法，此类光谱未必是最高效的，但一定是不会出差错的，而且成本较单色光组合方案低很多，容易被市场接受。

1．3 取方案1和方案2的优势组合，目前在业内有几家公司采用了这种组合方案，以全光谱白光为主，加上660nm的红光来提高光谱的有效性。这种方案较经济实用，在未来一段时期内应有较大的市场。

随着智能控制技术的提高、物联网的应用，道路照明、家居照明已经开始朝智能控制方面发展，植物照明对光质光量可实时调控这种复杂的需求更加强烈，所以多种单色光谱加智能控制系统实现时控、光控、根据植物的生长状态适时调整的光质光量输出势必成为未来植物照明技术发展的主趋势。

2、各类型植物照明灯具能效

2．1 传统高压钠灯类农用钠灯灯具光子能效QE介于1．8－2．2umol／J。农用钠灯的单位功率光量子输出比较高，但其中光合效率比较低的黄绿光占比也比较高。

2．2 目前LED植物灯灯具光子能效QE介于1．0－2．1umol／J，产品性能差别较大。目前已经有厂家推出电光转换效率超过50％的灯珠，最新的LED植物灯灯具综合光子能效已经超过2．2umol／J，从技术上来说LED的单位发光量已经超过传统农用钠灯。

3、LED植物照明灯具与传统灯具的对比

3．1 相对传统照明中的节能荧光灯具，LED具有比荧光灯具更高的光电转换效率，灯具发热量也大大减少。

3．2 相对传统照明中的高压钠灯灯具，LED为冷光源能够离植物更加靠近的距离，同时发热量的减少可以为植物工厂节省更多的能源。

3．3 目前主流LED植物照明灯具应用的电光转换效率已经超过35％，最新灯具的电光转换效率已经超过50％，灯具光合光量子能效已经超过传统农用钠灯。

3．4 阻碍LED植物照明替代传统照明的最大问题在于LED灯具的性价比上，LED灯具的成本偏高，较传统灯具在单位面积上的初期投入大较多。但随着量能的扩大，LED植物照明灯具的成本会象常规LED照明灯具一样迅速下降，很快进入良性循环。

三、LED植物照明市场应用的发展

目前动植物照明应用的市场比较广，可简单地分为以下几种应用场合：植物工厂、日光温室、室内食用菌种植、家居植物种植、花期控制、藻类培养以及水产、家禽养殖等。面对如此庞大的市场如何破冰，让LED植物照明迅速地得到应用，从而造福社会、造福人类？笔者认为，首先要充分发挥LED的特点与优势，让终端用户短期能够获利是关键！ 经过这两年对市场的调研，笔者认为可从以下几个应用市场突破：

1、家居植物种植

LED灯具特点是功率小、光效高、发热量低，所以在家居照明已得到广泛应用。那么在家居植物照明领域，LED自然当仁不让成为首选，可应用于家用植物台灯、家庭植物种植架、家用蔬菜生长机等方面。随着人民生活水平的高，家庭园艺逐步兴起，目前国内家庭用观赏植物发展迅速，家庭园艺植物照明应用前景广阔。

2、室内食用菌种植

食用菌工厂化生产后，室内栽培环境变为全暗室。大部分的食用菌子实体的形成必须有光的刺激，同时光的好坏也会影响出菇的品质和整体产量。室内食用菌种植对光的需求量不高，种植密度大，需近距离照射。LED作为冷源、光源体积小、产品外观表现形式随意，这几个特点是其它光源无法比拟的，所以特别适合该应用领域。我国食用菌产业为全球第一，随着食用菌工厂化，食用菌相关照明存在相当大的市场规模。

3、药用植物培育

这个领域属高端种植领域，药用植物的栽培如：虫草、金线莲、铁皮石斛等，这些市场的产品具有更高的经济价值，是目前植物照明应用较多的一个产业。尤其是大麻种殖在北美和欧洲部分地区的合法化，让LED植物照明在该领域的应用如火如荼，部分企业以此市场作为主打市场，已经有了较高的产值与收益。

4、花期灯

作为花卉园艺产业中调整花卉开花时间的必备工具，最早应用的花期灯具为白炽灯，随后的节能荧光灯，随着LED的产业化进展更多的LED类型花期灯具已经逐步取代传统灯具。

5、水产养殖、家禽养殖、藻类培养

LED驱动电压低、发热量小、光谱可选择、防护等级高这些特点让LED在该领域的应用具有其它灯具难以比拟的优势，目前在水产养殖与家禽养殖方面的应用已经具备了一定的规模，得到用户的认可。特殊藻类的培育目前主要市场依旧在国外，某些具有特殊功能的藻类被广泛地应用于保健食品及药品的生产，某些研究机构更是希望通过藻类培育并将其转换为生物能源以减少化石化能源的使用，属于一个比较有前景的产业发展方向。

家禽养殖中照明应用各类藻类在人造光源下培养生长的情况

6、日光温室工厂化育苗产业

据国家统计数据显示，2017年中国蔬菜产量约为82405万吨。据估算，目前全国育苗需求量6800亿株，我国工厂化育苗每年只有500亿株的生产能力，其中优质的只有200亿株。随着设施农业的进展，未来几年国内育苗产业补光市场保守估计将超过20亿元。该产业投入产出比较高，对投入的接受度高；该产业又属于订单式生产，产品质量与交期对种植户的影响较大，所以要不受天气影响，也需要人工补光；还要提到的是该产业部分产品需要嫁接，而在嫁接愈合过程中对光量要进行控制，还需要一定的紫外光促进愈合效果，LED在这方面又具备独特的优势。所以这个产业可以作为LED植物照明批量应用的先行市场。

7、日光温室种植

温室种植补光，目前主要应用在北美和北欧地区。主要通过补光维持植物平稳生长，延长结果期，提升产量，并在提高产品品质上具有一定的效果。我国温室补光市场目前主要集中在华中和华北设施农业产区，主要应用还局限在育苗和花卉栽培领域。针对蔬菜设施栽培上的应用尚处于一个推广示范阶段。未来温室补光主要还在于蔬果种植补光领域，整体市场需求量预计会超过100亿元／年。

前面几个应用市场可作为LED植物照明前期的突破口，但真正用量较大的当属日光温室种植补光和植物工厂照明这两个市场，这两个市场如果爆发，所需求的灯具数量，整个产业的产值将是巨大的，总的体量将比目前的公共照明、家居照明、装饰照明、汽车照明等领域都要大，所以这两个市场将是LED植物照明未来发展的主要方向。

8、植物工厂

全球来看，非农产业的巨头企业纷纷涉足植物工厂，如飞利浦、欧司朗、三菱、GE、西门子、丰田、富士通、夏普、台湾鸿海等都有涉足，工业资本试图掌握农业产品的生产，使植物工厂具备双重产业的特性，植物工厂是工业与农业跨界的产品，植物工厂的这一属性决定了植物工厂将会成为新的投资热点。我国国内农众物联、中科三安、京东方、京东、绿爱、迈信、旭田等企业纷纷投入巨资进入植物工厂领域，带来新的产业变化。植物工厂生产的洁净蔬菜，开始为中国的食品安全提供一个可靠的选择。

2016年8月，AeroFarms携手金沙江资本宣布建立全球最大的植物工厂。

2017年3月，中科三安宣布建造50000平方米的植物工厂，规模为全球第一，预计投资70亿元。

2017年9月，苏州松下生产科技有限公司宣布新植物工厂竣工。

2018年3月，富士康宣布在深圳建立智慧农场。

综合当前的植物照明发展状况来看，LED植物照明由于其具有光谱可调、光量可调、及整体发热小的发光特点。已经被应用于各种场合的植物照明，同时由于外部环境的变化及人们对食物品质的追求，促进了植物工厂的蓬勃发展，也使LED植物照明行业进入快速发展期，未来LED植物照明将会在提升农业生产效率、提高食品安全、改善蔬果品质方面发挥重要作用，从而造福社会、造福人类！