led生物照明起步艱難

 近年來，能促進植物生長的led照明產(chǎn)品引人注目，這些led生物照明產(chǎn)品被譽為“植物工廠”。

“給點陽光就燦爛”本是人與人之間一句調(diào)侃的話。但是，在生物照明領(lǐng)域，無論是植物，還是動物，甚至是微生物，給對光就能“燦爛”。 近年來，能促進植物生長的led照明產(chǎn)品引人注目，這些led生物照明產(chǎn)品被譽為“植物工廠”。據(jù)行業(yè)分析機構(gòu)wintergreen研究報道，2013年全球植物工廠led燈具產(chǎn)值高達12億美元，較2012年增長了27％。而且，led生物照明還在畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖、植物組培、食用菌培育、誘魚燈與誘蟲燈應(yīng)用等方面“一展身手”。 

中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員劉文科在接受《中國科學報》記者采訪時認為，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)而言，人工光照明的需求是必要的、迫切的。 中國科學院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任、國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長王軍喜更是對《中國科學報》記者強調(diào)：“l(fā)ed作為半導(dǎo)體固態(tài)冷光源，具有光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富、光強與光質(zhì)調(diào)制便捷，以及節(jié)能、環(huán)保、長壽命等優(yōu)勢，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)光環(huán)境調(diào)控的最佳光源�！� 不過，led生物照明在我國卻正在經(jīng)歷一個艱難的起步期。 頗具壓力的起步期 與傳統(tǒng)植物燈相比，led植物照明燈具有明顯節(jié)能高效的優(yōu)勢。國際led大廠如飛利浦、三菱化學、首爾半導(dǎo)體、臺灣億光、昭和電工、日本鍋清等紛紛投資生物照明領(lǐng)域，使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈快速增長趨勢。 劉文科向記者提供了一份數(shù)據(jù)，從全球市場來看，初步統(tǒng)計2013年led生物照明市場已達到千萬美元規(guī)模，預(yù)計2014年將逾3500萬美元，2017年可望達3億美元。 目前，led生物照明應(yīng)用集中在農(nóng)業(yè)土地資源稀少或從事農(nóng)業(yè)人員較少的國家和地區(qū)，日本、韓國、美國、歐洲等地是led生物照明主要銷售市場。 在我國，設(shè)施園藝、循環(huán)水養(yǎng)殖、遠海捕撈、植物保護、城市農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)業(yè)等行業(yè)均對led半導(dǎo)體照明有迫切需求，呈現(xiàn)出全面發(fā)展的勢頭。 “現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明應(yīng)用前景非常廣闊，據(jù)估算其產(chǎn)業(yè)規(guī)模在千億元以上，預(yù)期在未來5~10年將有較大的發(fā)展�！眲⑽目茖�led生物照明寄予厚望。 

但是，賽迪顧問分析師嚴帥指出，從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，led生物照明應(yīng)用處于起步階段。目前中國從事led植物燈的廠家并不多，以中小企業(yè)為主，主要分布在深圳、東莞等地，產(chǎn)品以出口為主，大都沒有形成銷售規(guī)模。并且，led生物照明燈價格比其他燈源略高，led生物照明應(yīng)用前期投入較大，無法與其他燈源競爭。 高工led研究所總監(jiān)張宏標也對《中國科學報》記者表示，起步期內(nèi)相關(guān)技術(shù)標準制定尚未跟進，而且用戶的使用習慣也未被培養(yǎng)�！白钪匾�的是，現(xiàn)在led生物照明技術(shù)尚不成熟，生產(chǎn)成本也過高�！睆埡陿苏f。 技術(shù)和理念有待跟進 中國科學院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心高級工程師宋昌斌向《中國科學報》記者證實，雖然當前農(nóng)業(yè)照明占據(jù)led生物照明的主要組成，但led光源在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究還屬起步階段，缺乏系統(tǒng)的研究。 

據(jù)悉，led農(nóng)業(yè)光照系統(tǒng)多為中小功率，主要在園藝組培育苗室使用，大功率光源需要散熱等模塊，綜合成本較高。 此外，據(jù)張宏標介紹，由于國際巨頭芯片廠家在發(fā)光效率、可靠性方面優(yōu)于國內(nèi)廠家，我國led生物照明的產(chǎn)品芯片仍然主要依靠進口。 宋昌斌分析，國內(nèi)半導(dǎo)體芯片外延片行業(yè)起步較晚，積累經(jīng)驗少，而且受制于專*問題。“大量的核心專*掌握在日本日亞、美國科瑞等早期領(lǐng)跑企業(yè)手中，國內(nèi)led企業(yè)在芯片外延方面的專*實力相對較為薄弱，已然成為國內(nèi)led外延芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的瓶頸。” 與技術(shù)不成熟對應(yīng)的是，目前國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)植物生長光照燈具的廠家規(guī)模小，數(shù)量少，且絕大部分分散在制造功能性照明廠家中，所以農(nóng)業(yè)主要需要的峰值660納米紅光芯片形不成規(guī)模，國內(nèi)芯片外延片廠家不愿投入人力、物力開發(fā)農(nóng)用紅光芯片。 南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院教授徐志剛則在接受《中國科學報》記者采訪時進一步指出，led生物照明的產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直存在“重led、輕生物”的問題。 一直以來，led產(chǎn)業(yè)界、材料和電光源科研界、農(nóng)業(yè)工程界是led生物照明研發(fā)和推廣的主力軍，實際工作中往往以led為主體，而缺乏對植物及其栽培原理的深刻認識，沒有從植物栽培（或動物養(yǎng)殖）原理的總體性需求綜合考量。比如，植物生長需要光、溫、水、肥、氣的綜合協(xié)調(diào)配合，僅僅考慮光是遠遠不夠的；也沒有開展光照對動物生理、生態(tài)和行為影響的系統(tǒng)研究。 作為環(huán)境因子之一，人工光照給生物提供了必要生育條件，但卻不是充分的，應(yīng)該以生物為主體，以光照為主線，以生物生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效為目標，耦合其他環(huán)境因子，營造出適宜于生物健康生長的環(huán)境條件。 “如果想將led應(yīng)用于生物領(lǐng)域，那么現(xiàn)在就應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念和做法了�！毙熘緞傉f。 如何推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展 雖然成本、技術(shù)、理念等“攔路虎”在前，但是植物光質(zhì)生物學微觀機理尚不清楚，引發(fā)對led生物照明應(yīng)用潛力和可靠性的疑問，導(dǎo)致其放緩了應(yīng)用步伐�！耙虼耍琹ed光質(zhì)生物學是發(fā)展led生物照明的重中之重，國家和行業(yè)必須加以重視�！彼尾�斌說。 除了要加強技術(shù)研發(fā)，張宏標等人提出，政策要加強引導(dǎo)led生物照明應(yīng)用和推廣，同時加快led生物照明標準的編制、發(fā)布和貫徹實施。產(chǎn)學研緊密結(jié)合促進led生物照明行業(yè)的發(fā)展也是專家的共識之一。 

王軍喜提出，農(nóng)業(yè)半導(dǎo)體照明研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展必須有全國性的交流平臺，以加強科研院所、高等院校與照明企業(yè)間的對接，促進農(nóng)業(yè)照明技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)品裝備的更新?lián)Q代與推廣應(yīng)用，并逐步建立農(nóng)業(yè)照明產(chǎn)品評價和測量標準體系，提高農(nóng)業(yè)照明對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技貢獻率。 

嚴帥則認為，led生物照明產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需要led龍頭企業(yè)加大投入該領(lǐng)域的研發(fā)與示范應(yīng)用，積極與具有植物照明領(lǐng)域核心自主知識產(chǎn)權(quán)的廠家合作，推廣led生物照明。 嚴帥介紹了某大型led企業(yè)在進軍生物照明領(lǐng)域時采取的方式以提供借鑒。 該企業(yè)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，與種植者以及他們的供應(yīng)商共同研發(fā)和探索。同時他們還會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。