随着人口急速成长，粮食未来势必成为全球无法逃避的难题，根据联合国的估计，2050年时，全球人口将再增加30亿，要让届时达到百亿的人口得以温饱，以现在的栽种方式，还需额外开发10亿-公顷的土地，但就目前农耕发展来看，可以耕作的土地几乎都已开发殆尽，要解决此一问题，将农作工厂化已是不得不为，也因此，植物工厂成为近来IT产业与农业的热门议题。

图一

植物工厂是在室内环境中，营造出适合植物生长的环境，而植物生长的要件主要包括光线、环境、养分，因此这三者也是植物工厂的主系统，环境方面，主要是利用传感器与自动化设备的整合，去调整工厂内的温湿度，养分则是针对各类农产品调配所需养分，至于用以取代日照的部分，除了传统的荧光灯管和高压钠灯外，目前是以LED作为植物生长光源最受注目。

寻找最大需求公约数

LED刚转进照明领域时单价相当高，其价格在荧光灯10倍以上，不过在节能议题下，市场成长仍然快速，庞大的商机让LED厂商纷纷跨入发展，然而过度投入导致供过于求，市场利润被快速稀释，在无利可图的态势下，多数厂商开始转向植物生长灯，业者指出，LED之所以逐渐成为植物生长灯主流，原因在电费，目前植物生长灯的人工光源有数种，包括冷阴极管、金属卤素灯、高压钠灯、荧光灯等。

对植物工厂端来说，过去不用LED灯是因为尚无针对植物生长开发LED的专业供货商，在设计方面，也仅能提供单纯的红、蓝光LED，耗电量相当可观，但更重要的是，无法确认是否能成功地应用在植物生长上，因此业者导入LED的意愿并不高，然而电费对植物工厂来说毕竟是最大的成本支出，一般而言电费约占植物工厂营运成本的70％左右，如何降低此一庞大支出，是业者经营的重要考虑，这几年LED价格开始崩跌，再加上已有专业出现的植物用LED供应业者，从省电与采购成本衡量下，可以有效的降低电费成本，就陆续有植物工厂业者开始采用LED。

再就技术面来看，绝大部分的光源，都可以应用在植物生长上，即便是现在的白炽灯泡也可使植物生长，因此LED要应用在植物生长灯，难度并不会比照明高，这也使得此一领域的发展与5年前LED照明开始发展的状况非常相似，不过即便跨入门坎不高，但要做到专精就有相当难度。

LED初时发明是用来作为装饰，后来被应用到照明，但无论是装饰或照明，其作用都是让人眼可见，因此LED的各种检测标准，像是光形、光照度数、光流明数、色温、演色性等，都针对人类眼睛刺激程度定义，不过这些定义适用人眼，但未必适用于植物，植物对光的需求取决于其叶片所吸收光的实际能量，而实际能量不只是光的强弱，还包括光的结构。

每种植物对光的需求不同，各有其最佳光结构，就理论上而言，植物工厂在试种时，必须针对该类作物找出最适合的光谱来开发LED生长灯。在前几年，植物工厂仍锁定高单价作物时，这种作法仍然可行，但时至今日，植物工厂的已从过去的高单价作物，转型为一般蔬菜、水果的经济型作物，在此情况下，以往单为一种植物的客制化作法，成本已然太高，因此现在的植物生长灯必须设计出植物的最大公约数光谱，简单来说，就是牺牲一点质量，来换取更高的成本效益。

良好光型决定作物质量

至于植物用灯具设计方面，目前的灯具较主流的设计分为，传统灯具型和灯板型。传统灯具型较常采用的灯具有两种，一种是高压钠灯，高压钠灯是在灯管中填入钠蒸气，通电后钠被电离、激发后发射出589nm的黄色光线，另一种就是现在常用的日光灯。至于灯板型的作法，则是将LED灯粒平均分布在PCB板上。传统灯具型与灯板型的最大差别在光型，灯管型的光源集中，其配光分布是呈现水滴的形状，这种光型的光量集中在中间，灯具的正下方位置光量最高，两边则随距离逐次递减，因此两个灯具照射范围的交接处，其作物所接受到光量会最低，这会影响其生长，导致整个植物工厂的作物质量不均。

灯板型所呈现的配光曲线，是业界所称的「莲雾型」，莲雾型顾名思义就是上窄下宽，上窄的部份为光源发射处，下宽部份是照射范围，莲雾型光型改善了传统水滴型受亮度不均的缺点，在其照射范围内，其受亮度相等，因此植物质量会更为一致。

就此来看，灯板型无疑会是植物生长灯的未来趋势，与传统的灯具型相较，灯板型虽然使用的金属、塑料、IC等零件较少，但在LED数量上却比传统灯具型多，因此其成本虽仍然较高，不过业界人士均认为，此类灯具已然成为未来趋势，传统灯具型将会逐渐式微。

至于LED的选用，在选用前必须先了解其光谱结构，才能确知该LED是否为植物生长所适用，目前的植物生长灯的LED有两种，一是白光LED，另一种是红蓝光LED搭配，至于哪种方式适合？由于栽种的植物不同，目前无法事先预知，因此都要实际栽种过才会知道，不过问题是，业者必须要先购买才能实际栽种，若是后来成效不彰，整套系统也都已经购置无法退货了，因此在选择植物工厂系统时，最好选择已经营用至少一年，且已有实际成功应用案例系统厂商。

营运模式才是关键

目前跨入植物工厂的电子业厂商相当多，提供整体解决方案的大厂也不少，而就目前的发展规模来看，其建厂的基本成本依要求度不同，每坪的建置成本从新台币30万元到 100万元不等，再依产线多寡、自动化配备等依序升级，不过建厂不难，难的是持续运作、稳定产出，因此有意投入的业者需要有相当的心里准备，植物工厂不是只要投入资金，之后就会自动种菜，后续维持往往需要更多的资源与心力，整体系统才会顺利运作，利润也才能产生。

植物生长灯虽是植物工厂中相当重要的环节，不过这只是整体系统的一部分，而且此一环节的技术进展在LED厂商的努力下，进步速度非常快，目前包括台湾在内的植物工厂产业，其规模都不大，因此业者必须兼顾技术与经营两端，未来植物工厂势将走向量产规模，届时技术与经营会开始分流，各有专业人士负责，因此现在的植物工厂经营者除了架构最适合的植物生长系统外，还应多思考产品的未来走向，如此方能走的长久。