植物工廠技術趨勢初探 - 植物工廠專題之二

LED照明技術在晶片端、封裝端的成熟,以及與隨之而來的市場價格下滑,使得LED照明應用範圍更加多元,採用LED照明優勢的植物工廠也成為台灣國內外大廠近年來積極耕耘市場。回朔植物工廠的概念,其實人類早在1950年代就已經提出,1970年代進入商業化階段,採用當時的傳統光源。人類打造植物工廠的目標,就在於一年四季都可產出高品質作物,同時可減少農藥等化學藥劑的使用,並且有效利用水資源。

隨著LED照明應用成熟度的提升,LED照明已成為植物工廠不可或缺的一環,相較於傳統的鹵素燈與螢光燈管,LED光源不僅環保,也同時兼具省電優點,對使用者而言,LED光源的可調控性更是為農業栽植帶來更多優勢。LEDinside觀察,LED光源的光質與光量皆可控制,可以針對不同品種與種植種類搭配不同波長的LED光源,光量的部分也可以隨著日照長短進行補充。另外不能小看這個強化特定波長的效果,與傳統光源比起來,LED更能夠發揮不同植物需要不同特定波長來補充能量的優勢。但是和太陽光相比,LED能量自然還是略遜一籌,但由於夜間沒有太陽光,LED光源的補充與強化,正是可縮短植物生產期的原因之一。

 

 

LED光源vs 整廠輸出

目前市場上LED業者的製造能量為植物工廠LED光源的品質與價格帶來一定程度的保障,各家業者多以兩種模式切進植物工廠市場,其一是以單獨販售LED光源方式打入植物工廠供應體系,銷售LED光源的商業模式較為單純。LEDinside指出,業者若是將各種光源的使用方式、搭配種植種類與情境等說明清楚標示,將有助使用者採用。

另一方面,市場上也有越來越多業者走向整廠輸出模式,依據使用者需求調配出不同LED光源與環境控制系統,以客制化方式進行整廠輸出,以完整解決方案的方式因應客戶需求,不僅販售LED光源,也同步提升整體產品的技術含量與附加價值。

簡易溫室 vs 全環控

LEDinside指出,植物工廠大致分成簡易溫室與整體環境控制(全環控)兩種,相較於自然環境,植物工廠初期的建置成本仍是業者採用時的最大考量因素。如果以台灣與中國大陸東南一代的農業環境為例,業界專家指出,由於氣候與土壤環境不差,適合以簡易溫室方式推行植物工廠,LED光源的補充就能有效提升產能,若以全環控方式推廣植物工廠,其實反而會面臨到成本過高削弱競爭力的狀況。

而全環控的植物工廠,則全面性的進行日照、溫度、濕度、養分、水分、二氧化碳等生產環境的整體調控,透過每分鐘緊密調節,全天候地量產。全環控植物工廠的建置成本相對高昂,適合用做高附加價值作物與高單價觀賞用植物的栽植上。

白光LED vs 紅藍光LED

另一方面,植物工廠的LED光源主流形式也有兩種。其一是採用以螢光粉方式混出的白光光源,其二是採用紅光LED、藍光LED與紫外光LED等不同顏色LED去混光或補強植物需要波長的LED照明。關於這點,目前業界仍有不同看法,由於花卉作物行光合作用時吸收的光以可見光和紫外光線為主,也就是說,植物行光合作用時僅需要紅藍光,特別是紅光波長分佈在650-655nm,以及藍光波長在450-470nm,能達到的效果最佳,這種植物照明的應用,就適合採用混光形式的LED光源,而不是用螢光粉混合出模擬太陽光的白光LED光源。因此,部分業者推出的植物工廠產品以搭配紅藍光LED為主。

不過,LEDinsie觀察,業界目前較多以植物工廠搭配白光LED光源的支持者,以螢光粉混出白光更趨近於太陽光日照模式,市場專家指出,白光的優勢在於觀察植物耕作時更為便利,加上白光可以搭配不同情境做出光源的轉換,也是業者在打造植物工廠時採用白光照明的一大優點。

作者:LEDinside 周品均

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