隨著光電技術的發展，LED ( Light Emitting Diode，發光二極管) 研制成功，使得低能耗 LED 光源在農業種植領域的應用成為現實。LED是由Ⅲ～Ⅳ族化合物，如砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵 (GaP)、磷砷化鎵 (GaAsP) 等半導體材料制成。與其他傳統光源相比，LED 光源不僅具有光電轉換效率高、體積小、壽命長、耗能低等優勢，而且光譜 (紅/藍光比例或紅/遠紅光比例等) 易于組合與調控。隨著光電技術的不斷革新，LED 應用的性價比快速提升，為這一新型光源的普及與應用提供了重要條件。
LED應用于農業領域，能夠給社會和人類帶來真實的物質財富和經濟效益，不同于亮化照明只帶來的視覺感受，兩者具有不同的區別和意義。采用高效、綠色環保的 LED 光源、適宜的光照策略和智能光控方法，能夠解決不適合光環境對農業生產活動的制約，促進植物生長發育，達到增產、高效、優質、抗病、無公害的目的，這對于增強農業產出能力、改善民生、保障農產品（000061）安全、加快我國農業現代化發展具有非常重要的現實意義，同時能夠為半導體照明產業開拓廣闊、持久和更為巨大的消費市場，促進我國 LED 產業的可持續發展。LED在農業種植領域的應用發展勢頭迅猛，被認為是 21 世紀現代農業領域最有應用前景的人工光源。
1LED 植物照明技術分析及技術優勢
1.1LED 植物照明關鍵技術
近年來，隨著設施農業的快速發展，對植物照明的研究越來越多。由于植物生長對光環境有特定要求，因此需要嚴格把控光學參數，使其符合相應植物的生長需求，以此選擇出合適的光源、 確定光源的數量及排布， 根據植物對光的合理需求為光源研制應用提供適宜的方案。
LED 植物照明技術發展需要重點考慮以下幾個關鍵要素：
(1)光譜分布
大量的研究表明紅光和藍光是植物生長最重要的兩種光譜。植物一般依靠葉片中的葉綠素吸收照射光，其吸收波段一般處于藍光和紅光區域， 如圖 1 所示。吸收光在植物體內經光合作用轉換為有機能量， 用以生長繁殖。 因此， 對于植物照明產品， 首先應考量其吸 收 波 段的輻照度， 一般為 400~500nm 藍光和600~700nm 紅光波段的輻照度，以及需要確定所選組合植物照明的光譜組成、范圍、值波長和色溫等。
圖1 葉綠素 a、 葉綠素 b 和類胡蘿卜素的吸收譜
(2)光照度
植物接受光照度不同，將直接影響植物的生長發育和結構特征。研究發現，光照度影響光合速率。隨著光照度增大，光合速率將不斷上升，直至光飽和點。同時，光照度影響作物的形態結構、花芽分化和果實產量。光照度影響作物的生長發育，其影響程度因作物的種類和特性而不同，因植物對光照度需求的不同，可將植物分為陽生植物、 陰生植物及中生植物， 這些植物都需要合適的光照度才能良好生長。
(3)光均勻度
由于 LED 發光具有較強的方向性，且可能存在空間光色分布不均勻性，因此，在大面積種植場合，還應考察植物受照面上輻射照度均勻性，以獲得高質量的均勻照明環境。
(4)晝長( 光周期)
光照度和特定的光譜波長顯著地影響著植物的生長發育，同時光周期也對植物的生長發育產生著深遠的影響。不僅影響植物的花芽分化、成花誘導和花性分化、植物的休眠，還影響植物的營養生長和生理分化。不同植物對光譜的需求不同，不同生長階段對光譜的需求也不同， 設施農業中的人工補光必須遵循植物的光生理特性，才能達到最佳的補光效果。因此，不僅需要準確測量 LED 光源的光譜組成，還要能夠知悉照度隨時間變化的情況。
1.2LED 植物照明技術優勢
光是植物生長發育最為重要的環境因素之一，對于植物的光合作用和生長發育新陳代謝都有著直接的調節作用。目前已知的環境因素，比如相對的潮濕、溫度、光強度和光質量都對植物的生長和發展有著密切的影響。 而在這些因素中，光譜分布則直接影響植物干的生長， 側分枝，葉擴展和色素的沉積等主要的生長指標。近幾年來，LED 植物照明技術廣泛應用于農業領域主要源于以下幾點優勢：
(1)具有光波長與植物要求吻合的優勢
LED 植物生長燈具一直以來都被看作是未來植物照明領域的主流產品。LED 的光譜域寬在 (±20) nm左右，波長正好與植物光合作用和形態建成的光譜范圍吻合。植物光合作用在可見光光譜 380~760 nm 范圍內，所吸收的光能約占生理輻射光能的 60%~65%，其中主要為波長 610~720 nm 的紅、橙光和波長為 400~510nm 的藍、 紫光。 LED 能夠發出植物生長所需要的單色光光譜，光能有效利用率可達 80%~90%， 并能對不同光譜和發光強度實現單獨控制。表 1 列出了不同類型光源的燈具在各類植物照明場合的適用情況。
表 1 不同類型光源的燈具在各類植物照明場合的適用情況
(2)具有寬幅可調性
目前植物工廠使用的光源大部分都是復合光譜，其光譜比等一些光環境因素難以調節，無法滿足不同植物的需求。LED 作為單色光光源, 可以有效調節紅藍光譜比、 遠紅外光譜比等一系列的光環境因素。同時 LED 本身的光照強度也具有很多調節方式，如直流電源調光、 脈寬調制 (PWM) 調光、分段式開關調光等。根據不同植物的需求，可以自由調節光環境因素，形成最適宜植物生長發育的光環境。
(3)提高空間利用
對于植物工廠而言，空間利用率的大小也是決定其產能的一個關鍵因素。由于選擇單色大功率 LED,可以有效控制光譜中紅外和遠紅外光譜分布, 從而可以實現對植物進行近距離照射而不會發生灼傷植物的現象。同時由于 LED 光源體積小, 可以自由設計照明系統的形狀, 大幅度提高光源利用率和空間利用率, 適用于多層多段緊湊式的栽培模式, 在如今耕地面積不斷減小的形勢下具有積極的意義。
2國內外 LED 植物照明產業發展狀況
2.1全球 LED 植物照明發展概況
多年來，國內外學者圍繞 LED 光源在植物照明領域的應用進行了不懈的探索， 取得了重要進展。首先，就紅藍光及其組合光源對植物生長發育的影響進行了研究，充分證明了紅藍光作為光源栽培植物的可行性。到目前為止，LED 已成功用于植物的栽培，并在植物補光、 組培、植物工廠以及太空種植領域取得重要進展。國際有關 LED 照明在植物生產中應用的研究主要側重于不同光譜能量分布對植物生產的影響。 研究主要著眼于不同光質的 LED 照明對植物生長、光形態建成、光合作用、葉綠素熒光特性、次生代謝及產品品質的影響，進而從分子生物學的角度探究植物對不同光質反應的分子機理。
全球 LED 植物生長燈產值從 2013 年起已開始呈現高速成長態勢，從不足 1000 萬美元規模增長至 2014 年的 3 500 萬美元左右，2017 年更有望達到 3 億美元。LED 作為植物照明光源可以廣泛應用于設施栽培、組培培養、植物工廠等眾多領域，具有促進植物生長、調節植物形態以及節能環保等多方面優勢。 其中， 植物工廠集現代生物技術、信息技術、人工環境控制等多種高技術于一體，不僅產量高于陸地栽培多倍，而且還可以在戈壁、荒漠、海島、水面甚至城市大樓里等非可耕地上進行生產， 也被認為是未來解決人口、資源、環境等問題的有效技術手段。目前國際上各大知名照明產品制造商均已涉足LED植物照明領域的技術研發和生產布局并各具發展優勢。
2.2國內 LED 植物照明產業狀況分析
我國 LED 植物照明起步晚，但發展迅速，在設施園藝、畜禽養殖、漁業植保等方面具有推廣應用的潛力。CSA Research 的數據表明，2015 年我國僅植物照明產品產值為 1.9 億元， 預計到 2018 年達到 5 億元。目前我國從事植物半導體照明的企業數約為 150 家，2014 年 LED 植物照明產品出口額為 1100 萬美元，相對于 3 000 多億元的 LED 半導體照明產業仍是非常小的份額。
據估算，未來我國從事農業半導體照明的企業數在 250~400 家，產值在 10 億元以上。國內進軍LED 植物照明領域的廠商以具有一定研發實力的成長型企業為主。
從目前進入 LED 植物照明領域企業的情況來看，主要有以下特點：
首先，我國 LED 應用企業數量眾多，但 LED 植物照明是一個新興領域，2005 年以后我國相關機構才開始進行該領域研究， 因此進入LED 植物照明領域的企業和機構并不多，還沒有一家企業在此領域具備明顯的優勢。從區域分布上來看，我國涉及植物照明產品企業主要集中在廣東、江浙地區和北方尤其是北京地區。
其次，多數企業對該領域的發展還處在觀察和洽談階段，并沒有在植物生長核心技術和下游銷售渠道建設等方面進行大量投入，產品的發展規劃不太明確。
再者， LED 植物照明在多數相關企業中并沒有作為企業的支柱產品，而只是結合示范工廠聯合推廣、小規模的試制 LED 植物照明燈具產品。
總體來說， 由于市場發展階段的原因， 企業間的競爭并不是十分激烈， 具有技術優勢( 包括植物栽培技術和 LED 核心技術)的企業，在競爭中將居于十分有利的地位。但隨著未來 LED 成本的降低和 LED 照明栽培技術的成熟，行業內的競爭將日趨激烈。
3結語
發展現代農業，保障糧食安全和農產品有效供給是我國的長期方針政策， 也是應對人口增長、資源減少、環境污染、氣候變化等問題的重要舉措。光照是設施農業動植物生長發育和優質高產的關鍵環境要素，隨著 LED 光源的發明和推廣應用，使得設施農業得以徹底全面地調控光環境(光強、光質和光周期)，LED 光源的特性優勢和已有研究基礎均表明，LED可以廣泛應用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠，是植物照明光源未來重點發展方向。我國 LED植物照明起步較晚，仍處于研發合作或示范推廣階段，整個市場競爭格局并不明顯，成規模有絕對市場優勢的企業寥寥無幾，市場空白有待填補。
國內 LED 植物照明產業經過這些年的推動，盡管已經取得了較快的發展， 但仍然存在諸多問題，例如：同質化嚴重，企業缺乏核心競爭力。產業鏈間缺乏配套與協作，研發力量待整合。財政支持力度不夠，行業標準體系不完善，科普知識未普及，傳統觀念未轉變等。
為解決當前 LED 植物照明產業存在的問題，應立足于未來 LED 植物照明市場發展需要， 理清技術、產品、市場、應用與標準之間的關系，達到有時間性和階段性地實施戰略新興產業技術和標準規劃， 加快構建產業標準體系和促進產業健康快速發展，可采取以下幾點措施和對策：
(1)重點培育龍頭品牌企業
建議國家相關部門根據產業發展布局，重點培育有較好研究基礎和較強技術實力的企業，充分發揮龍頭企業的引領和帶動作用。企業應抓住機遇， 結合自身實際科學規劃，制定長期發展戰略；加大人才投入，建立固定的研發團隊，加快自主核心技術研發與創新。
(2)加大對行業內共性技術問題的研究力度
充分實現政府政策指引、科研機構規劃引導、企業技術創新與實踐、高校理論研究與支撐的有機融合， 聯合國內外致力于LED 植物照明技術創新、應用、標準化、檢測和研究的相關企業、科研院所和各大院校，積極整合、協調LED 植物照明產業及社會資源，努力推動技術創新，組織重大技術聯合攻關。
(3)加大政府財政資金扶持
建議國家持續關注并加大力度扶持LED 植物照明產業發展，制定 LED 植物照明專項扶持政策，設立專項產業扶持基金，并聯合民間資本力量共同研究和推廣LED植物照明技術。
(4)加快將創新成果轉化為技術標準
共同研究和研發形成的技術沉淀與積累， 在條件成熟時， 在試點企業中開展數據驗證等工作，使得標準的制定更加科學、高效，適時上升為地方、行業、國家甚至國際標準。積極借鑒國外 LED 照明產品技術標準制定，與國際接軌，盡快打通走向國際市場通道。
(5)加強相關科技輿論推廣宣傳
建議在政府的主導下，企業配合政府通過多種渠道途徑加強相關科技輿論推廣宣傳， 例如： 通過電視網絡等大眾媒體加大科普知識宣傳、 通過召開會議講座、 安全示范引導國人觀念改變等。0萬政府補貼
近日，廈門信達全資子公司福建省信達光電科技有限公司(以下簡稱“福建信達光電”)收到福建泉州(湖頭)光電產業園管理委員會(以下簡稱“管委會”)下發的《關于撥付福建省信達光電科技有限公司財政補貼的通知》。
根據福建信達光電在福建泉州(湖頭)光電產業園的LED光電產業投資情況及對產業發展的帶動作用，管委會同意撥付相關補貼：科技三項經費財政補貼1800萬元;招商投資補貼500萬元;并購補貼500萬元;產業發展、擴產增收等其他財政補貼1500 萬元。
截至公告日，福建信達光電已收到上述政府補貼共計4300萬元，預計將對2017年利潤產生一定影響。
英飛特確認收到政府補助1202.21萬元
英飛特7月3日晚間發布公告，公司近日收到全資子公司浙江英飛特光電有限公司的通知，根據與浙江省桐廬經濟開發區管理委員會簽訂的投資協議，收到浙江省桐廬經濟開發區管理委員會兌現的政府補助1202.21萬元。
