農業用LED業界分析レポート

一、 農業用LED

従来の農業用照明ソリューションと比較して、LEDはエネルギー効率が大幅に向上しているため、世界中の果物や野菜の栽培が最終的なブレークスルーを達成するのに役立ちます。

二、 発展状況

現在、農業照明分野でのLEDの応用はまだ初期の萌芽段階にありますが、インテリジェント照明と光環境の精密な制御は、現代の施設農業技術の発展における必然的な傾向です。LEDを人工光源として使用して作物の成長をインテリジェントに制御することは、天候に依存する従来の農業生産モードを変え、非常に良い発展の見通しを持っています。統計によると、現在中国には80社以上のLED農業照明企業しかありません。広東省はLED農業照明企業が分布する主要な省であり、全国の82％を占め、次に山東省が9％を占めており、他の省にも少数の企業があります（2013年のデータ）。

三、 産業発展の原動力

• 温室効果の影響により日射量は年々減少しており、スモッグやその他の悪天候の影響により、大規模な予測不可能な減産につながっています。
• 人口の増加、耕作地と浄水資源の減少。
• 施設農業、垂直農業、植物工場など、新興の現代都市農業形態の台頭。
• あらゆる可能な帯域でのLED半導体産業の電気放射変換効率の急速な向上と価格の急激な下落。
• 光質生物学における画期的な進歩。メカニズム、定性的から定量的、および環境変数との相互関係の最適化研究に至るまで、画期的な進歩を遂げています。
• モバイルインターネットとIoTインテリジェント制御技術の商用化。
• 分散型太陽光農業温室と植物工場は、LED農業照明システムの応用を拡大し、切り開くでしょう。

四、 農業用LEDの利点

農業照明の分野では、従来の光源と比較して、LEDの利点は次のように表れます。

• 単色光：LEDが発する光は単色光です。赤色光や青色光などの発光スペクトルは、さまざまな植物のニーズに応じて自由に選択して組み合わせることができ、植物による光エネルギーの吸収と利用効率を向上させることができます。
• 冷光源：LEDは冷光源であり、葉焼けを起こすことなく植物の表面近くを照らすことができます。また、サイズが小さく、光源基板の形状を自由に設計できるため、光源の利用率と土地利用効率が大幅に向上し、閉鎖型植物工場の集約的な生産モードに適した、マルチセグメントのコンパクトな栽培モードの形成に役立ちます。
• 省エネ、環境保護、長寿命：LEDの発光は純粋で、電気エネルギー変換効率が高く、耐用年数が長いため、光源の交換やメンテナンスにかかる人件費を削減できます。

五、 応用方向

植物照明光源として、LEDは温室の補光、植物工場、育苗工場、食用菌工場、植物保護、畜産および水産養殖の分野で広く使用できます。

• 温室補光： ガラス温室やビニールハウスなどの栽培施設では、LEDは自然光の補助となります。慎重に調整された光レシピは、植物の品質を安定させ、改善し、収量を増やすことができます。
• 植物工場： 施設園芸の最高段階としての植物工場は、野菜、苗木（野菜の苗、米、タバコなど）、漢方薬などの大規模生産に使用できます。人工光植物工場の葉物野菜の生産効率は露地栽培の108倍であり、年間連続生産を実現でき、植物工場の発展方向であり、新しい人工光源の需要が大きいです。
• 育苗工場： 集約的な育苗工場では、完全に人工的に制御された成長を達成するために、発芽段階で、成長を制御するために人工光源を使用する必要があります。LED照明は、植物の密度を高め、作物の成長時間を短縮し、植物全体の健康を改善することができます。
• 食用菌工場： 食用菌の工業化度は高いです。ほとんどの食用菌は光強度に対する要求は高くありませんが、光質に対する要求は厳しく、収量と品質への影響は大きく、光環境の制御は非常に重要です。食用菌工場の工業化規模は大きく、経済的利益は高く、ランプへの投資は比較的小さく、ランプのアップグレードと制御システムの需要は大きいです。
• 植物保護： LED誘虫灯は重要な物理的防除ツールであり、農薬の使用量を減らし、生態学的安全性を維持することができます。
• 畜産および水産養殖分野： 実験によると、緑色光、青色光、およびそれらの組み合わせは、ブロイラーの成長と発育を大幅に促進することができます。ブロイラー農場：連続照明はブロイラーの成長を促進することができます。人工水産養殖：細菌を殺し、魚の病気の可能性を減らします。

六、 LED農業照明の開発プロセス

LED植物照明は、地域の条件に適応し、プロジェクトごとにパーソナライズされたソリューションを策定する必要があります。ワークフローは次のとおりです。

• 顧客のニーズを理解する： 顧客は収量を増やす必要があるか、エネルギー消費を減らす必要があるか、それとも年間連続生産を実現する必要があるか。
• 光レシピを提供する： 顧客が達成する必要がある効果に応じて、植物の専門家が顧客のために光レシピをカスタマイズし、理想的な成長条件を作り出します。
• 製品の生産、設置、および応用： 顧客に理想的な照明ソリューションと設計計画を提供します。
• フォローアップ： 植物の専門家とアカウントマネージャーによる定期的なメンテナンス。

七、 発展のボトルネック

技術とコストは、農業におけるLED光源の大規模な応用を制限する2つの主要な制限要因です。

• 技術レベル： 光レシピの調整は農業照明の技術的核心です。光レシピの調整は主に次の問題に直面しています。

(1) 農業照明の学際性： 植物照明と動物照明が農業照明の範囲に含まれる場合、関係する分野には植物学、動物学、生物統計学、照明技術、制御技術などが含まれます。その中で、生物学分野の知識は農業照明の最も重要な部分です。

(2) 農業照明の複雑さ： 農業照明の複雑さには、農業と照明の2つの側面が含まれます。前者は非常に多くの種を研究しており、種ごとに影響を与える条件要因も多数あります。植物の成長のいくつかの基本要素、日光、空気、水など、さらに、種子、土壌、温度、湿度、気候変動などの周辺環境も植物の成長に影響を与えます。照明に関しては、照明スペクトル、強度、時間と周期、光の形態（定常状態またはパルス）など、複数の変数もあります。

(3) 農業照明実験の難しさ： 植物の成長に影響を与える要因には、温度、湿度、空気、水分、栄養成分、種子、光などがあります。その中で、光には照射強度、スペクトル、照射時間、照射周期、照射方法などが含まれます。試験サンプルは非常に多く、試験期間は非常に長く、農業照明は時間、労力、スペースを消費する研究になっています。以前に報告された鉄皮石斛（デンドロビウム・オフィシナレ）の補光実験では、合計6つの苗床（1ムーの面積をカバー）がある1つの温室で、153個のLEDランプと8個の蛍光灯が設置およびデバッグされ、644個のサンプルがマークされました。データ収集は7か月間行われ、3バッチの約20万のデータが完了し、分析を通じて最適な照明条件が得られました。

(4) 評価指標の多様性： 農業照明が注目する生命指標には、植物の成長、特定の成分の含有量などが含まれます。さらに細かくすると、植物の葉面積、根茎、全高、色などがあり、成分には糖分、クロロフィル、その他の複数の指標が含まれます。評価指標の複雑さは、農業照明の研究の難易度を高めます。

(5) 要するに、 LED農業照明は統合された最適化されたシステムエンジニアリングであり、業界を超えた課題であり、単なる赤色光と青色光のチップとランプの単純な製品ではありません。連続スペクトル下での作物の成長は、自身の成長段階と環境に応じて成長と発育に必要なスペクトル帯域のエネルギーを得ることができますが、2つの帯域下でのみ成長する場合、食品品質の向上、単位面積当たりの収量の増加、最も経済的なエネルギーと材料の消費を達成し、最大の投資収益率と社会的利益を達成することは不可能です。

• コスト要因： LEDのコストは現在、農業生産における大規模な応用を制限するボトルネックでもあります。使用コストが高すぎるため、中国だけでなく、オランダ、イスラエル、日本など、LED照明の農業応用を強力に推進している国々でも、LED照明は依然として花、ハーブ、葉物野菜などの高付加価値作物に限定されています。

八、 各国の科学研究支援プロジェクト

• 日本 | 日本政府は2009年に「6次産業化」を提案しました。その核心は、LEDや太陽光発電などの技術を応用して「植物工場」を建設することです。
• 韓国 | 韓国は2010年に30億ウォン（約1600万人民元）を投資してIT-LED栽培のコアアクセサリーと技術を研究開発しました。システムのコアコンポーネントの1つはLED植物人工光源です。
• 米国 | 米国農務省は、温室でのLEDの応用を評価および改善するための4年間の研究プロジェクトに、パデュー大学に488万米ドルを助成しました。
• オランダ | オランダは現在、植物工場の発展が最も進んでいる国です。LED光源とリモート自動監視などを組み合わせた、新しい作物の持続可能な省エネ温室。
• 台湾 | 台湾工業技術研究院は2011年に「台湾植物工場産業発展協会」の設立を主導し、Epistar、Everlight、Foxconnなどの巨人が共同でLED植物工場を開発しました。
• 中国 | 2013年、国家863計画「インテリジェント植物工場生産技術研究」の総資金は4611万元で、植物工場LED省エネ光源、光温結合省エネ環境制御、人工光植物工場、自然光植物工場統合実証など、7つのトピックが含まれていました。

公開日: 2016年6月7日 · 更新日: 2025年12月12日