原创 植物医生日记：带你认识精密园艺背后的光学科技

 植物照明市场在2022~2027年间的年复合增长率达到了17.6%，整个行业包含技术渗透都在恢复急速成长。

“在2022年48.19亿欧元的整体销售收入中，我们有17%~18%的销售额是来自于照明业务的，”艾迈斯欧司朗大中华区及亚太区照明销售负责人姜超说道，其中，以户外、室内、景观照明为核心的专业类照明，包含UV-C紫外消杀在内的特殊照明，以及植物照明将整个照明版块一分为三。

   
1有后劲的植物照明

2020~2021上半年，植物照明市场迎来了一波小高潮似的井喷式发展。但2022年则不温不火，发展平稳，转至2023年，由于北美、泰国等地大麻合法化的政策利好，加上疫情及地缘政治带来的粮食供应链危机，以及人们对安全健康食品的追求，智慧农业逐渐被各国提上日程。

从上图看，“植物照明市场在2022~2027年间的年复合增长率达到了17.6%，整个行业包含技术渗透都在恢复急速成长，” 艾迈斯欧司朗大中华和亚太区照明市场部负责人Vincent表示。

纵观整个植物照明市场，有3大趋势不容忽略：其一，提高SSL LED的采用率，不论是私人投资者还是政府机构都为植物照明市场的增长注入了资金，以减少对出口的依赖。

比如，为应对气候变化带来的粮食和能源危机，欧洲温室大棚对于引进节能LED补光灯的意愿持续增强，应用于果蔬、花卉等作物类照明市场呈现出良好的增长态势。至于国内市场，例如中国农科院“植物工厂水稻育种加速器”等示范项目，也为植物照明带来了新的发展机遇，与此同时，党的二十大报告提出“全方位夯实粮食安全根基”更为我国粮食政策指明了方向。

其二，增加传感器和自动化程度，从而在进一步提高产量的同时降低人工成本，提升投资回报率。

其三，随着2022年美国和泰国相继医用大麻合法化，这三大因素合力驱动植物照明需求增长，让其再入“蓝海”。

2不同应用，答案各异

“植物照明主要的目标应用集中在温室照明、行间照明、室内种植和垂直农场，” Vincent介绍道，“艾迈斯欧司朗则专注于这其中规模最大且增速最快的2个细分市场：温室照明与室内种植。”

当下，温室照明主要以顶部照明和行间照明补充阳光，主要使用窄光谱、高功率的LED，传统高压钠灯（HPS）串联LED使用的混合解决方案仍占据主流。但就未来来看，低LED渗透率以及粮食安全问题将催生一轮加速增长，同时对具有更高均匀性的LED需求也会增加，“比如艾迈斯欧司朗能提供的蝙蝠翼透镜产品，”Vincent补充道。

室内种植则完全不同，由于室内种植中没有阳光，LED是其中唯一的光源，同时由于夹具更靠近植物，所以需要低功率、宽光谱的系统解决方案。但出于成本压力，因此需求也会涌向更低成本的2835 LED，并减少白光LED的使用，以实现低白光的全光谱。

温室照明，室内种植以及消费类，每种应用都会对应不同的灯具形式，而不同的灯具形式会对光源的参数、性能、结构提出不同要求。

“艾迈斯欧司朗专注植物照明的器件开发已经很多年了，所以我们是有一个庞大的portfolio来支持不同应用的需求，以满足客户的使用，”艾迈斯欧司朗大中华区应用技术经理迟光伟说道，“特别是除了LED器件之外，我们还配备了传感类产品，比如AS7343，它可以帮助实现智慧感光，智能调控等功能。未来，植物照明必将融入更多智能因素，这也是我们已经看到的方向。”

3设计一款植物照明灯具时该如何考量？

其实，有4点要素是比较重要的。

第一， 光谱。植物照明，顾名思义就是为了植物生长而使用，不同的植物就需要不同的光谱实现科学照明以促进相应作物的快速生长，增加产量。

第二， 可靠性。不论是温室照明，还是室内种植、垂直农场等，种植客户都对可靠性提出了明确的高需求。确实，较长的使用寿命，更好的可靠性，才能帮助种植者降低维护成本。

至于后两点，性能和效率，都将直接和种植者在使用植物照明的支出挂钩，比如电费的支出，比如维护的费用。

但如果说在植物照明中首要思考的一个问题，那就是光对植物的作用。除了要思考给植物一个最合适的光谱外，水、气体、肥料等外部条件也必不可少，因为植物生长需要从全局系统思考。

而光对不同的植物，以及同一植物在不同的生长阶段，都会有其特殊作用。现在这样的研究越来越吸引人们的注意，甚至成为一个热点方向。据悉，艾迈斯欧司朗也和部分大学有合作，共同在实验中探索光对植物生长作用的各种结果。

4彩光/白光产品，专为植物照明设计

艾迈斯欧司朗的植物照明LED产品，主要专注于彩光和白光，其中彩光LED产品聚焦3个波段，445nm，660nm和730nm。

在这3个波段中，既有专业级的OSLON®陶瓷封装系列产品，比如Square，Square Batwing以及Optimal系列，又有EMC等高性价比方案，以满足客户各类需求。

“我们的产品其中一个很大的特点，即在参数方面领先于市场，”迟光伟介绍道。

这句话可以从2个维度来理解，一方面，以其红光产品为例，在PPF、PPE等各方面性能参数上都处于业界领先位置；另一方面，就是在植物生长的长期过程中，LED的参数都具有一定稳定性，也就是产品的可靠性。

这两个维度，也是终端客户最为重视的。

“此外，我们的产品还有一个非常大的优势，就是节能。”节能目前已经成为植物照明市场进一步发展的趋势，从下图可以看出，艾迈斯欧司朗最新的红光产品GH CSSRM6.24就可以帮助整个灯具系统的效率大于4.0 PPE。

总得来说，高PPE对终端来说代表运营成本的降低，从上图中的示例数据即可看出，当整个系统从3.0 PPE提升到4.0 PPE，就可以降低25%的运营费用。

因此这一部分成本的降低，也将是未来植物照明终端客户从一开始就纳入考虑的因素。

举例来说，从上图的3组对比（专业级高PPE产品即OSLON® Square系列；低效率的EMC封装LED产品；以及传统高压钠灯）可以看出，到5年使用时间左右，最节能或者说整个系统成本最低的反而是高光效产品，特别是相对于传统高压钠灯的话，可以降低65%的系统费用；即使均采用LED产品，高PPE产品也比低效率的LED产品降低了20%的系统费用。

同时，在植物照明的应用中，其实也会看到很多白光使用条件，其一是为了帮助改善里面工作人员的视觉环境；其二也是比如在植物生长的过程中，配置一定比例的绿光成分将有效帮助植物抗病虫害，所以通常会在灯具设置中考虑加入白光。但整体效率的降低，以及运营成本的增加也成为白光的最大局限。

“近年来，结合市场及客户的反馈，以及我们对这个市场未来的观察，终端客户在考虑光谱配置的过程中，对白光的需求是越来越低的，反而红光的需求越来越高，”迟光伟补充道。

如今越来越多终端客户会有降本的压力，那传递到上游市场，比如也将进一步降低白光在系统中的比例。Horti White系列便是艾迈斯欧司朗对应植物照明应用的特殊需求对应研发的特殊白光系列，在该系列中会大幅降低红光的比例，从而起到优化系统效率和成本的双重作用。

5过硬的技术投入，造就隐形保障

封装，可靠性，品质，联手打造隐形保障。

对大功率LED产品来说，业界多以3535的封装形式出现，艾迈斯欧司朗却以3030的封装呈现出自己的优势：

比如封装带来的散热器、透镜、PCB板等材料成本的节省；

又比如同时安装在温室照明条件下，3030封装所带来的更小散热器尺寸，能让更多光照照在植物上，“这也是一个隐形好处。”

如之前所讲，对植物照明产品来说，产品参数和产品可靠性建设同样重要。当考虑芯片在严苛条件下的耐受情况时，比如设置在大电流条件下，艾迈斯欧司朗的产品相比市面其他产品都能保持更好的使用条件。

若以红光LED来说，目前市面上的产品为了降低成本会将其金支架改为镀银支架，或者说减少一些反射层（如下图所示），这样做虽然会降低BOM成本，但也带来后期应用中的安全隐患，比如易硫化从而降低光输出。

“我们的植物照明产品从2018、2019年开始慢慢起量，到现在为止也已应用了5、6年了，这5、6年间我们目前还没有接到任何关于产品质量方面的反馈，也能侧面反映出我们产品本身过硬的质量，”迟光伟说道。

同时，在湿度测试、硫化氢测试方面，艾迈斯欧司朗产品测试的标准是比国际标准更为严苛，从而才能保障终端客户在各种使用条件下都不会出现产品问题。

6来点智能！

基于市场洞察的研发不仅局限在LED器件本身，“AS7343光谱传感器也是一个案例。”

目前整个植物照明系统的方向都是越来越智能，传感器的加入必不可少。如何实时监测系统内光环境的变化，从而相应调节灯具的光输出，光谱传感器正能发挥自己的作用，当然这也成为未来智能照明的一个重要方向。

“我们也是看好传感器在智慧农业、植物照明方面的应用，所以相应推出AS7343这样的产品，但是目前市场上仍以普通灯具为主，智慧照明的愿景还是一个长期过程，但从业者仍需关注。”

红外传感器AS7421也有自己的妙用，可以采用无损方式测试水果中的糖分程度，从而自动判断作物的成熟度。

据悉，AS7421已经在一些智慧农场中得到应用。甚至在一些欧美农场，他们可以借助机器人去识别作为的成熟度，从而为后面的采摘决策做铺垫，当然机器人只是具身智能的载体，判别成熟度都是依赖传感器的实现。

若是未来实现非人工，全智能的智慧农业系统，那类似AS7421这样的传感器也将必不可少。