LED光源在農業照明領域的市場潛力分析
以溫室補光為例補光設施是現代玻璃溫室的基本必備組成目前中國有玻璃溫室0.35萬公頃而整個世界的玻璃溫室總面積則達到了4.9萬公頃若考慮到世界上總面積達到283萬公頃的塑料溫室大棚則溫室補光的市場需求將更龐大
1.農業照明市場需求量分析
傳統農業生產中使用的照明燈具以高壓鈉燈熒光燈和白熾燈為主其中高壓鈉燈和白熾燈主要在冬春光照時間短或陰雨天用于溫室補光由于高壓鈉燈的發光效率高使用壽命長使用面積較廣以一套溫室使用的飛利浦高壓鈉燈燈具（包括燈管整流器以及反光燈罩）為例功率為400W價格為300~400元發光效率可達到120lm/W光通量達到47000lm平均使用壽命為24000h目前世界玻璃溫室面積約4.9萬公頃而我國約為0.35萬公頃按照每15m2一只鈉燈的比例計算我國需要230萬只高壓鈉燈才可以基本滿足生產需要如此光源裝置就需要一次性投入7~9億元而整個世界的需求達到了3200萬支一次性需求投入達到了96億元若世界上所有這些溫室補光用高壓鈉燈運行一小時將會消耗1300萬度電如果考慮全世界總數達283萬公頃塑料溫室大棚的補光需求這個數字將會增加56倍
目前密閉式植物生長系統（如植物組培植物工廠食用菌工廠等）中普遍使用熒光燈作為人工照明光源其中以組培生產中的使用最為普遍以使用飛利浦T5三基色熒光燈燈管的普通10m2組培室為例每根燈管長86cm直徑16mm功率為28W價格為18~20元發光效率可達到100lm/W光通量2900lm使用壽命24000h在組培室中常根據燈管長度設置組培架每層面積為90cm×50cm共三層一個10m2組培室可擺放10個三層栽培架每層5根燈管共需150根燈光據農業部統計截止2007年底植物組培的總面積在2000萬m2以上產值200億元左右組培每天的光照時間為16h/d如果一年按300天的生產日全國2000萬平方米的組培總面積計算則需要熒光燈3億根需要一次性投入50~60億元人民幣年耗電總量需400億千瓦時
現代畜牧業普遍采用人工照明促進生產據統計10萬套25棟雞舍的大型集約化養雞場共需1875只100W燈泡2007年底全國禽蛋產量2946萬噸并且每年以10%的速度在增長按10萬套年產1500噸計共需370萬只燈泡以10WLED替代100W白熾燈可形成11.05億元的市場肉仔雞參照計算其他禽類養殖業需要照明整個禽類養殖照明市場達60億元
綜上所述我國現有農業照明市場需求量大并且隨著現代農業的不斷發展農業照明的需求還在不斷擴大但隨之而來的是耗電量的大幅增加隨著節能理念的不斷深入人心農業照明巨大的市場機遇與能源消耗向傳統農業照明燈具技術提出了新的挑戰更為新型農業照明燈具的開發與應用提供了絕好的機遇
2.LED光源在農業照明領域的市場潛力
1龐大的農業照明需求以溫室補光為例補光設施是現代玻璃溫室的基本必備組成目前中國有玻璃溫室0.35萬公頃而整個世界的玻璃溫室總面積則達到了4.9萬公頃若考慮到世界上總面積達到283萬公頃的塑料溫室大棚則溫室補光的市場需求將更龐大｜電光源也是組培育苗的必需品和易耗品所以LED組培專用光源具有廣闊持久的消費市場我國是全球工廠化植物組培育苗的生產基地和出口基地也是全球最大的組培苗消費市場自上世紀90年代中期以來中國大陸承接了全球工廠化組培育苗的產業轉移現在這一產業轉移過程已經完成據農業部統計截止2007年底年產量大于1000萬株的組培企業全國有300多家植物組培的總面積在2000萬平方米以上年產值200億元左右另外植物工廠特別是人工光植物工廠對LED光源也有巨大的需求目前商業化的植物工廠主要分布于日本其總數達到了50家其中35家是完全采用人工光照明隨著植物工廠技術的日益成熟植物工廠應用也必將是LED應用的一個重要市場
除了光合照明之外LED在農業領域其它方面也存在著很大的應用空間如對于農業害蟲的物理防治來說可以采用特定波長的LED光源引誘并滅殺害蟲減少農藥施用量做到安全綠色生產對于動物養殖來說可以根據不同的養殖目的（如產肉產蛋產奶等）采用特定波長的LED實施光照促進動物生產率減少飼料添加劑及激素的使用實現高效綠色生產對于海洋捕撈來說可以應用特定波長的LED光源進行海產品的誘導提高捕撈量對于微生物來說可以采用促進有益微生物繁殖增殖的特定波長的LED實施光照實現高效率密集產量的微生物反應過程相比起來傳統的光源很難或者不能勝任這些特殊應用的要求因此充分開拓LED在這些領域的應用也將給LED的農業領域應用帶來相當大的市場需求
2相比傳統光源LED在農業照明領域優勢明顯LED具有光效高發熱低體積小壽命長等諸多優點在農業照明領域相比傳統光源其優勢更突出體現在
a.生物能效高研究表明植物光合作用主要是利用波長為610~720nm（波峰為660nm）的紅橙光吸收的光能約占其生理輻射的55%左右其次是波長為400~510nm（波峰為450nm）的藍紫光吸收的光能約占其生理輻射的8%左右而傳統光源的輻射光譜中除了紅藍光之外往往還存在著大量的綠光及紅外光成分這些光譜成分對植物光合作用的效益不大另一方面傳統光源的輻射光譜對植物需求而言往往不平衡譬如熒光燈就存在著藍光成分過多的問題這些都降低了植物對傳統光源輻射能量的利用率相比之下利用LED作為植物光源則可以控制其輻射光譜全部為紅藍光波段而且可以根據不同植物的不同需求精確調整其紅藍光質比使其輻射能量可完全為植物吸收利用相比傳統光源大大提高了其生物能效
b.可大大提高植物栽培密度一方面由于LED光源緊湊相比傳統光源其體積大大減小另一方面由于傳統光源會輻射大量的熱量到植物表面因此在使用其作為植物補光光源時必須保持其與植物表明有一定的間隔譬如高壓鈉燈在使用時一般要求其至少與植物間隔1m而LED屬于冷光源其輻射光譜對植物的熱效應遠遠小于傳統光源即使近距離照射也不會造成植物灼傷因此可實現對植物的近距離照射這樣在植物工廠或組培中就可以大大縮短栽培層架之間的距離提高空間利用效率大大提高植物的單位空間栽培密度
c.LED農業照明應用產生的節能效果顯著照明是設施農業生產中主要能耗去向之一據統計在熒光燈組培生產中照明能耗占運行能耗的30%~40%而在熒光燈植物苗工廠中這一份額更是高達82%｜利用LED替代傳統的照明光源可以大大減少這些農業生產的照明能耗如荷蘭在溫室中利用LED的補光實驗表明與傳統的高壓鈉燈和金屬鹵素燈等相比LED可節能50%~80%在植物工廠里使用傳統光源每平方米需要配備0.5千瓦的光源而LED僅需要0.27千瓦這樣就可以使耗電量下降約一半在組培領域全國組培總面積在2000萬m2以上如果一年按組培每天的光照時間為16h/d每年300天的生產日計算則由熒光燈引起的年耗電總量在1075億kWh以上采用LED后其年耗電總量在518億kWh左右年節電總量在560億kWh以上節能效果顯著
