植物栽培用LED照明發展趨勢

刊登日期:2015/5/27
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林意雀 / 工研院產業服務中心

前言
以完全人工光型植物工廠的技術發展過程來看,從 2008年起已邁入第三次的產業高峰期。由於完全人工光植物工廠所生產的蔬菜全年不受天候以及場所的影響,加上可大量生產無農藥以及低生菌數的高質產品特性,可以提供消費者安心安全的蔬菜。

近年來,中國大陸的空氣汙染嚴重,霾害已經被證實會造成身體的不適,甚至隨著季風的移動,也逐漸影響鄰近國家的生活品質。有鑒於此,非常重視食品安全的日本,對於在露天栽培環境下栽種非熟食蔬菜的安全性,漸漸地產生疑慮,而這也讓植物工廠生產的蔬菜逐漸被接受。但植物工廠的初期建置成本比設施農業的成本要高出許多,因此,在 2011年以前,大型完全人工光型植物工廠的投資案並不多,甚至因為建廠與營運經驗的不足,導致生產不如預期、銷售通路無法拓展,直接影響到植物工廠的生存。

植物栽培用LED照明開發的背景
311東日本大地震之後,為了降低核電污染的疑慮,加上災後重建補助款的幫助,日本國內大型植物工廠遂如雨後春筍般地建置,許多植物栽種工法順勢發展,其中植物栽培用 LED 照明市場也隨著大型完全人工光型植物工廠的建置而開始成長。

最早將 LED 照明應用在完全人工光栽培環境的是美國的太空總署(NASA)。NASA 當初為了能在太空艙的環境裡也能吃到新鮮蔬菜,而不計成本地採用了光質強度較強的LED光源。但 NASA 在 2003年 2月因哥倫比亞號發生爆炸意外後,相關研究經費被大幅凍結,LED照明用在植物栽培的概念乃從太空艙環境轉移到完全人工光環境。換句話說,也就是從美國轉移到日本。加上當時LED已經可以大量生產製造,讓 LED 照明運用到植物栽培的門檻降低許多。話雖如此,LED照明要真正使用在以植物栽培為目的的產品開發還需要更多的驗證場域才能被營運商大量且安心的採用,因此,到目前為止,完全人工光植物工廠使用最多的植物栽培用光源還是螢光燈。

日本在完全人工光型植物工廠的研究發展上一直居於領先地位,然在植物栽培用 LED照明上卻非如此。在一般生活環境的 LED 照明、商業照明,甚至車用照明等領域,日本已有許多優秀的廠商,如 Panasonic、Toshiba 等,也有很多產品在市場上流通,但發展植物栽培照明需要理解農業環境,甚至植物生理,才能開發出真正被市場接受的產品,因此,植物栽培用 LED照明發展較快的反而是長期在農業照明著力的荷蘭廠商---Philips。荷蘭的精緻農業舉世聞名,植物栽培用 LED 照明一開始是用在太陽光與人工光兼用型之植物工廠的補光照明。有了補光照明的基礎,Philips 在開發生產完全人工光型植物工廠專用的植物栽培用 LED照明時,就比其他照明競爭廠商來的得心應手。

植物栽培用照明的市場規模
圖一為植物栽培用照明的市場發展趨勢,其Y軸單位為每一種照明的最小單位,如螢光燈為一套燈管加燈座,LED 燈則有片狀的板燈以及棒狀型燈等。由圖一可以得知,在 2011年之前,LED光源用在植物栽培上幾乎是少之又少,直到 2013 年之後才有大幅度的成長。隨著大型完全人工光植物工廠的大量建置,預估至 2018 年前後,LED 照明將可與螢光燈共享植物栽培用照明市場。


圖一、植物栽培用光源市場趨勢

在 2013年之前,LED照明大多使用在實驗室的研究上或量產前的驗證工廠,至於植物栽培用照明的市場則還未明。圖二為 2012 年時日本植物栽培用 LED照明的市占率分析圖。2012年日本植物栽培用 LED照明幾乎用在實驗室或是小型植物工廠(驗證用),且此市場的廠商----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

★完整內容請見下方附檔。


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