隨著人口急速成長，糧食未來勢必成為全球無法逃避的難題，根據聯合國的估計，2050年時，全球人口將再增加30億，要讓屆時達到百億的人口得以溫飽，以現在的栽種方式，還需額外開發10億-公頃的土地，但就目前農耕發展來看，可以耕作的土地幾乎都已開發殆盡，要解決此一問題，將農作工廠化已是不得不為，也因此，植物工廠成為近來IT產業與農業的熱門議題。

圖一

植物工廠是在室內環境中，營造出適合植物生長的環境，而植物生長的要件主要包括光線、環境、養分，因此這三者也是植物工廠的主系統，環境方面，主要是利用感測器與自動化設備的整合，去調整工廠內的溫濕度，養分則是針對各類農產品調配所需養分，至於用以取代日照的部分，除了傳統的螢光燈管和高壓鈉燈外，目前是以LED作為植物生長光源最受注目。

尋找最大需求公約數

LED剛轉進照明領域時單價相當高，其價格在螢光燈10倍以上，不過在節能議題下，市場成長仍然快速，龐大的商機讓LED廠商紛紛跨入發展，然而過度投入導致供過於求，市場利潤被快速稀釋，在無利可圖的態勢下，多數廠商開始轉向植物生長燈，業者指出，LED之所以逐漸成為植物生長燈主流，原因在電費，目前植物生長燈的人工光源有數種，包括冷陰極管、金屬鹵素燈、高壓鈉燈、螢光燈等。

對植物工廠端來說，過去不用LED燈是因為尚無針對植物生長開發LED的專業供應商，在設計方面，也僅能提供單純的紅、藍光LED，耗電量相當可觀，但更重要的是，無法確認是否能成功地應用在植物生長上，因此業者導入LED的意願並不高，然而電費對植物工廠來說畢竟是最大的成本支出，一般而言電費約佔植物工廠營運成本的70％左右，如何降低此一龐大支出，是業者經營的重要考量，這幾年LED價格開始崩跌，再加上已有專業出現的植物用LED供應業者，從省電與採購成本衡量下，可以有效的降低電費成本，就陸續有植物工廠業者開始採用LED。

再就技術面來看，絕大部分的光源，都可以應用在植物生長上，即便是現在的白熾燈泡也可使植物生長，因此LED要應用在植物生長燈，難度並不會比照明高，這也使得此一領域的發展與5年前LED照明開始發展的狀況非常相似，不過即便跨入門檻不高，但要做到專精就有相當難度。

LED初時發明是用來作為裝飾，後來被應用到照明，但無論是裝飾或照明，其作用都是讓人眼可見，因此LED的各種檢測標準，像是光形、光照度數、光流明數、色溫、演色性等，都針對人類眼睛刺激程度定義，不過這些定義適用人眼，但未必適用於植物，植物對光的需求取決於其葉片所吸收光的實際能量，而實際能量不只是光的強弱，還包括光的結構。

每種植物對光的需求不同，各有其最佳光結構，就理論上而言，植物工廠在試種時，必須針對該類作物找出最適合的光譜來開發LED生長燈。在前幾年，植物工廠仍鎖定高單價作物時，這種作法仍然可行，但時至今日，植物工廠的已從過去的高單價作物，轉型為一般蔬菜、水果的經濟型作物，在此情況下，以往單為一種植物的客製化作法，成本已然太高，因此現在的植物生長燈必須設計出植物的最大公約數光譜，簡單來說，就是犧牲一點品質，來換取更高的成本效益。

良好光型決定作物品質

至於植物用燈具設計方面，目前的燈具較主流的設計分為，傳統燈具型和燈板型。傳統燈具型較常採用的燈具有兩種，一種是高壓鈉燈，高壓鈉燈是在燈管中填入鈉蒸氣，通電後鈉被電離、激發後發射出589nm的黃色光線，另一種就是現在常用的日光燈。至於燈板型的作法，則是將LED燈粒平均分佈在PCB板上。傳統燈具型與燈板型的最大差別在光型，燈管型的光源集中，其配光分佈是呈現水滴的形狀，這種光型的光量集中在中間，燈具的正下方位置光量最高，兩邊則隨距離逐次遞減，因此兩個燈具照射範圍的交接處，其作物所接受到光量會最低，這會影響其生長，導致整個植物工廠的作物品質不均。

燈板型所呈現的配光曲線，是業界所稱的「蓮霧型」，蓮霧型顧名思義就是上窄下寬，上窄的部份為光源發射處，下寬部份是照射範圍，蓮霧型光型改善了傳統水滴型受光度不均的缺點，在其照射範圍內，其受光度相等，因此植物品質會更為一致。

就此來看，燈板型無疑會是植物生長燈的未來趨勢，與傳統的燈具型相較，燈板型雖然使用的金屬、塑膠、IC等零件較少，但在LED數量上卻比傳統燈具型多，因此其成本雖仍然較高，不過業界人士均認為，此類燈具已然成為未來趨勢，傳統燈具型將會逐漸式微。

至於LED的選用，在選用前必須先了解其光譜結構，才能確知該LED是否為植物生長所適用，目前的植物生長燈的LED有兩種，一是白光LED，另一種是紅藍光LED搭配，至於哪種方式適合？由於栽種的植物不同，目前無法事先預知，因此都要實際栽種過才會知道，不過問題是，業者必須要先購買才能實際栽種，若是後來成效不彰，整套系統也都已經購置無法退貨了，因此在選擇植物工廠系統時，最好選擇已經營用至少一年，且已有實際成功應用案例系統廠商。

營運模式才是關鍵

目前跨入植物工廠的電子業廠商相當多，提供整體解決方案的大廠也不少，而就目前的發展規模來看，其建廠的基本成本依要求度不同，每坪的建置成本從新台幣30萬元到 100萬元不等，再依產線多寡、自動化配備等依序升級，不過建廠不難，難的是持續運作、穩定產出，因此有意投入的業者需要有相當的心裡準備，植物工廠不是只要投入資金，之後就會自動種菜，後續維持往往需要更多的資源與心力，整體系統才會順利運作，利潤也才能產生。

植物生長燈雖是植物工廠中相當重要的環節，不過這只是整體系統的一部分，而且此一環節的技術進展在LED廠商的努力下，進步速度非常快，目前包括台灣在內的植物工廠產業，其規模都不大，因此業者必須兼顧技術與經營兩端，未來植物工廠勢將走向量產規模，屆時技術與經營會開始分流，各有專業人士負責，因此現在的植物工廠經營者除了架構最適合的植物生長系統外，還應多思考產品的未來走向，如此方能走的長久。