作為植物生長的人工光源，LED植物照明的發展與植物工廠的商業化息息相關。近年來，得益于植物工廠商業化加速，國內LED植物照明快速發展。在今年的光亞展和雙創周上都出現了“植物工廠+”的概念產品，并得到了廣大參展商的關注。
即便如此，國內植物照明發展還是相對緩慢，僅鴻利、勤上、廣明源等幾家稍有名氣，成規模者更是寥寥可數。當下，植物照明商業化的痛點在哪里？有哪些機遇，又將面臨哪些市場挑戰？或許LED植物照明最大的應用端——植物工廠的發展能給出答案。
植物工廠主攻大城市
如今，植物照明廣泛應用于植物工廠、植物景觀以及育種照明三個領域，而目前最主要的市場是植物工廠。在植物工廠中，萬物生長靠燈光，只需要弄清楚一些植物對水、光、肥的需要，就可以定制生長條件，打破它的地域性、季節性限制。
當前，植物工廠主要用來種植兩類作物：一是葉菜的大量量產，如茼蒿、香菜、小白菜、生菜等植物；二是種植難度系數高的鐵皮石斛、人參、牛樟芝、金線蓮等經濟價值較高的中藥材，透過特定的LED頻譜和管控系統，就能培育生長條件較苛的季節性作物。
燈光介入能迅速加快植物增長的速度，將生菜從種植到采收的30天周期縮短到18天，且品質不輸自然生長。正是利用植物工廠高產的優越性，美國科學家規劃建造植物工廠摩天大樓，這種植物工廠大樓只要建5座，就可以滿足數百萬人口的食用蔬菜量。
理論上，作為一種新型的農業模式，植物工廠能為大部分地方供應蔬菜，但高成本導致其只能重點進攻國內人口密集的大城市。一方面，由于經濟發展不平衡，導致大城市人口劇增，蔬菜供應增大，而可耕種土地資源卻不斷減少，供需不斷失衡；另一方面，隨著城市污染日益加劇，城市居民的食品安全意識更加強，越來越傾向于購買有機食品，植物工廠的出現能很好地滿足城市居民為健康食材買單的需求。
因為除了高產外，植物工廠還具備安全生產的優勢。植物工廠是利用高科技打造的現代農業可持續生產系統。在這個生產系統中，實現植物的多層無土栽培，切斷了植物與室外空氣和土壤中重金屬的接觸；使用抗微生物材料的種植設備，采用經過消毒處理的植物種子，通過光質與光量的調整，改善蔬菜的營養與口感；采用物理農業技術代替農業殺蟲滅菌，使植物品質達到有機品質甚至更高標準。
同時，園藝面積的大幅增加也加大了對植物工廠的需求。2015年設施園藝面積達410.9萬公頃，產值達到9800億元；植物組培面積2000萬平方米，并且呈現逐年增長態勢。據不完全統計，截至目前我國已建植物工廠達80多家，每年增長規模30-40家。
此外，隨著植物工廠技術不斷完善和提高，微型、迷你型植物工廠已應用于人們生活的各種環境，如：高級餐廳、咖啡館、五星級酒店等場所，實現了蔬菜從生產到加工一體化。
積極探索盈利模式
作為植物照明最大的應用領域之一，植物工廠的市場化程度直接決定了植物照明的發展速度。然而，在國內甚至全球植物工廠的發展并不如人意，因為它投入產出不成比例已經嚴重阻礙了其發展步伐。
一直以來，植物工廠都是依托大的LED企業或集團建立的，其前期設備投入費用極大。首先，植物工廠初裝成本較日光溫室、連棟溫室高出很多，一般在6 000元/㎡以上，一個100㎡的人工光植物工廠，初裝成本在60萬元以上。其次，植物工廠生產成本高。以生菜為例，人工光植物工廠生產生菜成本在10～30元。然后，植物工廠運行成本、能耗和人工成本高。一方面植物工廠光源、環境控制系統運行（空調、氣流、營養液供給等）都需要消耗電能，能耗偏高；另一方面，自動化程度低，移栽定植、育苗、收獲勞動力成本高。
對成本高企的植物工廠而言，其收益卻微乎其微。以目前普遍種植的生菜為例，植物工廠生產出來的單棵售價高達40元，是普通生菜平均每千克4.8元的售價的15倍。如此高價的菜對普通消費者來說并不容易被接受，只能占據極小部分市場。
由于投入產出的嚴重不協調，現階段植物工廠基本上是虧本運營，即便是在植物工廠發展最迅速的日本也不例外。據《福布斯》雜志曾報道，在今年在東京舉行的溫室園藝與植物工廠展上，松下公司市場營銷和業務規劃部經理松葉正樹(音譯)說，目前日本的植物工廠有大約70%無法實現盈利，他個人甚至認為，這一數字應該接近90%。
松葉的說法得到了其他參展商的認同。如果不是靠政府補貼，很多植物工廠的經營者恐怕早已被淘汰出局。鑒于日本被認為是植物工廠技術的領導者之一，可想而知，在世界其他地區的植物工廠也是在政府的幫助下才得以生存的。
而國內對植物工廠的扶持力度還不是很大，這也導致我國植物工廠規模普遍偏小，生產以葉菜為單一主植物，環控技術裝備水平參差不齊，而且以示范展示性和研究性植物工廠居多，商業化運行的植物工廠較少。
現在，以日本、中國臺灣為代表的植物照明廠商都在積極地探尋新的商業模式，尋找新的贏利點。如今，植物工廠的市場機會可分為兩大類：一是植物工廠設備銷售與建置，另一個是植物工廠重點培育高附加值的產品。前者主要是針對追求食品安全的小眾消費群體，像給家庭、特色餐廳等場所提供小、微型植物生產設備；而后者則是針對特殊人群，通過調控光譜及營養脅迫等方法，開發功能性蔬菜，以滿足不同人群的營養攝入需求，或者種植藥草、香料等作物。
中華環保基金會的劉永印表示，若要實現商業模式上可持續盈利的植物工廠，有幾個角度的問題需要思考，一是不要單純地種植蔬菜，可以與有高經濟價值的如三七、鐵皮石斛等藥植打通，進行產品的組合；二是在結構設計上，可以采用生態式、可移動式、小規模化的植物工廠，可鏈接式，如此供應鏈可以做的更全一點；三是人群定位，要有精準用戶，保證利潤。
技術不成熟 需跨界合作推動
當前LED植物工廠存在的主要技術難題為，每一種植物對光的要求是不一樣的，很多公司沒有能力根據植物來應對調節光的波長，也不知道具體植物所需要的光的波長。這主要是由國內LED植物照明綜合型人才缺乏、專利缺失等問題導致。
第一，LED照明與植物研究分離。由于LED植物照明需要結合LED照明技術和植物生長學，往往需要以植物為主體，從植物栽培原理的總體性光需求來綜合考量。但目前，國內LED植物照明的開發和研究，與農業領域的研究領域是分離的，很難為植物生長提供最合適的光源解決方案。
第二，核心專利缺乏。目前，我國專業生產植物生長光照燈具的廠家規模小、數量少，且絕大部分分散在制造功能性照明領域。農業主要需要的峰值660納米紅光芯片無法形成規模，國內芯片外延片廠家也不愿投入人力、物力開發農用紅光芯片。國內半導體芯片外延片行業起步較晚，積累經驗少，在芯片外延方面的專利實力相對較為薄弱，大量的核心專利掌握在日本日亞、美國科銳等早期領跑企業手中，極大阻礙國內芯片企業的發展。
如今，我國LED植物照明市場化發展相對緩慢，要推動產業發展，需要LED植物照明制造廠商、植物工廠以及植物研究所跨界合作，根據植物特性安排匹配的照明光源，促進植物的光合作用；共同推進植物工廠的商業化，加速LED植物照明的發展進程。