LED植物照明燈具生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)需求剖析

　　植物照明燈具是以應(yīng)用對(duì)象為劃分依據(jù)的一類燈具，它的照射對(duì)象是植物，并期望被照射的植物能產(chǎn)生預(yù)期生理響應(yīng)效果。

　　光照對(duì)于植物既是能量源又是信號(hào)源。作為能量源，光為植物光合作用提供能量，并給植物提供熱量;作為信號(hào)源，光影響植物的向光性、光形態(tài)建成、生理周期、次級(jí)代謝物產(chǎn)生、影響氣孔開(kāi)張等。通過(guò)人工光補(bǔ)充或全人工光照射植物，可以讓植物更快生長(zhǎng)，可以使苗更矮壯，可以控制植物花期，可以使植物花更多、花色更漂亮，結(jié)更多果實(shí)，可以提升植物的有效利用成分，可以減少病蟲(chóng)害的發(fā)生，以及其它我們期望達(dá)到的目標(biāo)。

        以目標(biāo)為導(dǎo)向營(yíng)造出恰當(dāng)?shù)闹参锕猸h(huán)境，參數(shù)包括：光質(zhì)、光子密度、光方向和光周期。光質(zhì)，即光譜。植物所需要的光譜由一種或多種LED元件發(fā)射的光譜組合而成。LED元件分為兩類，一類為熒光粉轉(zhuǎn)換LED，它由藍(lán)光或紫光芯片激發(fā)一種或多種熒光粉獲得，另一類是LED芯片直接發(fā)射窄波長(zhǎng)光譜。目前大部分植物L(fēng)ED封裝企業(yè)可以為植物燈具企業(yè)提供熒光光譜訂制服務(wù)，也可以提供從365nm到740nm的窄光譜LED。燈具廠家通過(guò)將多種LED組合而獲得所需要的植物照明光質(zhì)，下圖是植物照明廠家給客戶提供的光質(zhì)訂制服務(wù)。

       光子密度和光方向，可以通過(guò)將燈具設(shè)計(jì)為“點(diǎn)、線、面”為元素，進(jìn)行空間排布，并附加專業(yè)設(shè)計(jì)的光學(xué)反射器或透鏡，達(dá)到目標(biāo)照射范圍的光子密度，光子密度均勻性和所需要的光方向。例如，火龍果花期控制采用球泡這種“點(diǎn)”光源方式懸掛在火龍果莖枝上;番茄株間補(bǔ)光采用雙側(cè)發(fā)光燈條這種“線”光源方式實(shí)現(xiàn)株間補(bǔ)光;全人工光蔬菜植物工廠采用光源面板這種“面”方式置于每層層架頂部;

　　光周期(包括頻率、時(shí)序和強(qiáng)度無(wú)極調(diào)節(jié))，主要通過(guò)電源設(shè)計(jì)和軟硬件系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)。

　　植物照明燈具一般需要連續(xù)長(zhǎng)期使用，由于燈具的應(yīng)用環(huán)境多樣，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)合的特點(diǎn)綜合設(shè)計(jì)防護(hù)等級(jí)，至少需要考慮以下因素：

　　A. 每天使用時(shí)長(zhǎng);

　　B.環(huán)境紫外線強(qiáng)度;

　　c.環(huán)境溫度;

　　D.環(huán)境濕度及潛在液態(tài)分布;

　　E.電力環(huán)境;

　　F.變溫速率;

　　G.生物環(huán)境;

　　H.空氣鹽霧;

　　I.環(huán)境震動(dòng)情況;

　　需要特別注意的是，在漸變性失效標(biāo)準(zhǔn)上，壽命推算對(duì)應(yīng)的光維持率的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)大于 90%，才可以保證種植系統(tǒng)穩(wěn)定使用。

　　植物照明企業(yè)、產(chǎn)品及客戶分布研究

　　筆者向20家國(guó)際和國(guó)內(nèi)主流LED封裝企業(yè)和主營(yíng)植物照明封裝企業(yè)進(jìn)行采訪，了解他們目前在植物照明市場(chǎng)業(yè)務(wù)情況，以及他們對(duì)植物照明的看法。在初步采訪后，筆者優(yōu)選了其中10家具有代表性的光源封裝企業(yè)進(jìn)行了 再次重點(diǎn)采訪。這 10 家企業(yè)是：歐司朗OSRAM、亮銳LUMILEDS、三星SAMSUNG、朗明納斯LUMINUS、艾笛森EDISION、易美芯光SHINEON、鴻利智匯HONGLI、瑞豐REFOND、升譜光電SUNPU、立德達(dá)LEDSTAR。

　(一)LED植物照明燈珠封裝企業(yè)的市場(chǎng)參與度

　　大部分國(guó)際和國(guó)內(nèi)主流封裝廠商都知道并正在密切關(guān)注植物照明市場(chǎng)進(jìn)展。筆者在對(duì)20家封裝企業(yè)采訪之后了解到，由于目前植物照明的市場(chǎng)體量還很小，對(duì)于植物照明市場(chǎng)的策略有三種：

　　1. 繼續(xù)觀望，目前尚未發(fā)布植物照明燈珠產(chǎn)品;

　　2. 雖然已經(jīng)發(fā)布植物照明產(chǎn)品，但未實(shí)際花精力進(jìn)行推廣;

　　3. 不但已經(jīng)發(fā)布植物照明產(chǎn)品，并且正在努力爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)份額。

　　除了主流的封裝企業(yè)之外，目前參與植物燈珠供應(yīng)的還包括多家中小型封裝廠或?qū)I(yè)植物照明燈具廠商的封裝部門(mén)，這些公司主要分布在廣東的深圳、東莞和中山。

　　筆者對(duì)重點(diǎn)采訪的10家植物燈珠封裝企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。歐司朗是最早為植物照明供應(yīng)專用燈珠的公司，在2014年及之前，這10家封裝公司中有4 家企業(yè)已經(jīng)發(fā)布了植物照明燈珠涉足植物照明市場(chǎng)，隨著人們開(kāi)始在家庭園藝應(yīng)用植物照明燈，以及更多的人認(rèn)識(shí)到日本和美國(guó)全人工光植物工廠，特別是美國(guó)在多個(gè)州通過(guò)種植合法化，在2016年，更多的龍頭封裝企業(yè)陸續(xù)發(fā)布了植物照明的燈珠封裝產(chǎn)品。

　　(二)LED植物照明燈珠的產(chǎn)品技術(shù)情況

　　A. 光譜情況分析

　　LED植物照明光源光譜分為兩類，一類是源于芯片自身發(fā)射的窄光譜，另一類是用藍(lán)紫光芯片激發(fā)熒光粉的熒光轉(zhuǎn)換光譜。以下是對(duì)封裝企業(yè)所能提供的芯片窄光譜，以及封裝廠家為客戶開(kāi)發(fā)的熒光轉(zhuǎn)換LED光譜數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

       可以看到，在窄波長(zhǎng)LED產(chǎn)品方面，大部分封裝供應(yīng)商能夠?yàn)榭蛻籼峁?365nm-740nm段的各種波長(zhǎng)產(chǎn)品。在熒光粉轉(zhuǎn)換的植物照明光譜方面，絕大多數(shù)封裝廠家都有多種光譜供客戶選擇。雖然各家公司都有不少種類的熒光轉(zhuǎn)換光譜供客戶選擇，但實(shí)際出貨的光譜款式是十分集中的。

　　B. 功率情況分析

　　LED植物照明光源的封裝形式沿用傳統(tǒng)照明形式，封裝形式可以分為四類：

　　1. 0.2-0.9W中小功率的2835和5730封裝;

　　2. 1-3W大功率EMc支架封裝、仿流明封裝或陶瓷襯底透鏡封裝;

　　3. 3-10W的COB封裝或大型陶瓷SMD封裝;

　　4. >10W的COB封裝。

　　以下是筆者對(duì)各封裝企業(yè)可以供應(yīng)的植物照明LED光源功率的統(tǒng)計(jì)。

　   從上圖可以看到，所有封裝公司都可以提供0.2-0.9W和1-3W的通用型封裝產(chǎn)品，這些光源讓燈具廠商在燈具設(shè)計(jì)時(shí)有很好的靈活性。此外部分廠商還提供更高功率集成封裝產(chǎn)品。目前10家廠商的出貨超過(guò)80%都是0.2-0.9W或1-3W。其中，國(guó)際領(lǐng)先封裝企業(yè)出貨集中在1-3W，而中小型封裝企業(yè)的出貨集中在0.2-0.9W

　　(三)植物照明燈具企業(yè)地區(qū)分布、燈具應(yīng)用地區(qū)分布

　　從10家被采訪植物照明封裝企業(yè)了解到，目前全球植物照明燈具生產(chǎn)客戶主要分布在中國(guó)(含港澳臺(tái))、北美、歐洲、日本及亞洲其他地區(qū)，其中最重要的生產(chǎn)區(qū)域是中國(guó)大陸，其次是歐洲和北美，少數(shù)封裝公司的客戶以歐洲或北美為主。

　　植物燈具的應(yīng)用地區(qū)，包括中國(guó)(含港澳臺(tái))、北美、歐洲、日本、中東、南美、澳大利亞、新加坡。各家封裝廠家客戶群體很不一樣，應(yīng)用地區(qū)占比差異很大，綜合而言，應(yīng)用在北美、中國(guó)大陸和歐洲這三地的燈具分別約占20-40%。

　　(四)植物照明燈具應(yīng)用領(lǐng)域

　　從應(yīng)用的領(lǐng)域看，植物照明燈具主要應(yīng)用在全人工種植、日光溫室補(bǔ)光、全人工光植物工廠種植、植物組織培養(yǎng)、火龍果補(bǔ)光、家庭蔬菜及花卉種植以及實(shí)驗(yàn)室研究。封裝廠商客戶終端用于應(yīng)用領(lǐng)域占比見(jiàn)下圖。

        其中，人工種植應(yīng)用占大約20%，日光溫室應(yīng)用占20-40%，全人工光植物工廠應(yīng)用占大約20-30%，其中一家光源封裝公司的光源有超過(guò)80%被應(yīng)用于人工光植物工廠。我們也從植物封裝光源功率情況印證的市場(chǎng)應(yīng)用情況。

　　(五)植物照明的市場(chǎng)增長(zhǎng)情況及未來(lái)預(yù)測(cè)

　　從10家植物燈珠封裝企業(yè)了解到，無(wú)論660nm LED光源，還是熒光粉轉(zhuǎn)換植物L(fēng)ED光源，他們的2017年相比2016年銷售增長(zhǎng)率都錄得較大幅度增長(zhǎng)，其中660nmLED光源的增長(zhǎng)率集中在20-50%，而熒光粉轉(zhuǎn)換植物L(fēng)ED光源的銷售增長(zhǎng)率達(dá)到50%-200%，熒光粉轉(zhuǎn)換植物L(fēng)ED光源的銷售增長(zhǎng)更快。

        封裝企業(yè)普遍對(duì)未來(lái)植物照明燈珠的發(fā)展持樂(lè)觀態(tài)度，2018年未來(lái)三年符合增長(zhǎng)率的預(yù)期集中在20-50%。因此，為了更好的服務(wù)服務(wù)市場(chǎng)，10家中的9家被訪封裝企業(yè)在2018年會(huì)推出新的植物照明產(chǎn)品。