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用對象為劃分依據的一類(lèi)燈具，它的照射對象是植物，并期望被照射的植物能產(chǎn)生預期生理響應效果。

　　光照對于植物既是能量源又是信號源。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;作為信號源，光影響植物的向光性、光形態(tài)建成、生理周期、次級代謝物產(chǎn)生、影響氣孔開(kāi)張等。通過(guò)人工光補充或全人工光照射植物，可以讓植物更快生長(cháng)，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到的目標。

        以目標為導向營(yíng)造出恰當的植物光環(huán)境，參數包括：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(lèi)，一類(lèi)為熒光粉轉換LED，它由藍光或紫光芯片激發(fā)一種或多種熒光粉獲得，另一類(lèi)是LED芯片直接發(fā)射窄波長(cháng)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(chǎng)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(chǎng)家給客戶(hù)提供的光質(zhì)訂制服務(wù)。

       光子密度和光方向，可以通過(guò)將燈具設計為“點(diǎn)、線(xiàn)、面”為元素，進(jìn)行空間排布，并附加專(zhuān)業(yè)設計的光學(xué)反射器或透鏡，達到目標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;番茄株間補光采用雙側發(fā)光燈條這種“線(xiàn)”光源方式實(shí)現株間補光;全人工光蔬菜植物工廠(chǎng)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)序和強度無(wú)極調節)，主要通過(guò)電源設計和軟硬件系統控制實(shí)現。

　　植物照明燈具一般需要連續長(cháng)期使用，由于燈具的應用環(huán)境多樣，應結合應用場(chǎng)合的特點(diǎn)綜合設計防護等級，至少需要考慮以下因素：

　　A. 每天使用時(shí)長(cháng);

　　B.環(huán)境紫外線(xiàn)強度;

　　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，在漸變性失效標準上，壽命推算對應的光維持率的標準應大于 90%，才可以保證種植系統穩定使用。

　　植物照明企業(yè)、產(chǎn)品及客戶(hù)分布研究

　　筆者向20家國際和國內主流LED封裝企業(yè)和主營(yíng)植物照明封裝企業(yè)進(jìn)行采訪(fǎng)，了解他們目前在植物照明市場(chǎng)業(yè)務(wù)情況，以及他們對植物照明的看法。在初步采訪(fǎng)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(fǎng)。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

　　大部分國際和國內主流封裝廠(chǎng)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20家封裝企業(yè)采訪(fǎng)之后了解到，由于目前植物照明的市場(chǎng)體量還很小，對于植物照明市場(chǎng)的策略有三種：

　　1. 繼續觀(guān)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的還包括多家中小型封裝廠(chǎng)或專(zhuān)業(yè)植物照明燈具廠(chǎng)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。

　　筆者對重點(diǎn)采訪(fǎng)的10家植物燈珠封裝企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間進(jìn)行了統計。歐司朗是最早為植物照明供應專(zhuān)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(zhù)人們開(kāi)始在家庭園藝應用植物照明燈，以及更多的人認識到日本和美國全人工光植物工廠(chǎng)，特別是美國在多個(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(lèi)，一類(lèi)是源于芯片自身發(fā)射的窄光譜，另一類(lèi)是用藍紫光芯片激發(fā)熒光粉的熒光轉換光譜。以下是對封裝企業(yè)所能提供的芯片窄光譜，以及封裝廠(chǎng)家為客戶(hù)開(kāi)發(fā)的熒光轉換LED光譜數量統計。

       可以看到，在窄波長(cháng)LED產(chǎn)品方面，大部分封裝供應商能夠為客戶(hù)提供從 365nm-740nm段的各種波長(cháng)產(chǎn)品。在熒光粉轉換的植物照明光譜方面，絕大多數封裝廠(chǎng)家都有多種光譜供客戶(hù)選擇。雖然各家公司都有不少種類(lèi)的熒光轉換光譜供客戶(hù)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照明形式，封裝形式可以分為四類(lèi)：

　　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。

　　以下是筆者對各封裝企業(yè)可以供應的植物照明LED光源功率的統計。

　   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(chǎng)商在燈具設計時(shí)有很好的靈活性。此外部分廠(chǎng)商還提供更高功率集成封裝產(chǎn)品。目前10家廠(chǎng)商的出貨超過(guò)80%都是0.2-0.9W或1-3W。其中，國際領(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)地區分布、燈具應用地區分布

　　從10家被采訪(fǎng)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(hù)主要分布在中國(含港澳臺)、北美、歐洲、日本及亞洲其他地區，其中最重要的生產(chǎn)區域是中國大陸，其次是歐洲和北美，少數封裝公司的客戶(hù)以歐洲或北美為主。

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

　　(四)植物照明燈具應用領(lǐng)域

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

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

　　(五)植物照明的市場(chǎng)增長(cháng)情況及未來(lái)預測

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

        封裝企業(yè)普遍對未來(lái)植物照明燈珠的發(fā)展持樂(lè )觀(guān)態(tài)度，2018年未來(lái)三年符合增長(cháng)率的預期集中在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(fǎng)封裝企業(yè)在2018年會(huì )推出新的植物照明產(chǎn)品。