LED植物照明燈具生產企業技術需求剖析

植物照明燈具是以應用對象為劃分依據的一類燈具，它的照射對象是植物，并期望被照射的植物能產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、光形態建成、生理周期、次級代謝物產生、影響氣孔開張等。通過人工光補充或全人工光照射植物，可以讓植物更快生長，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，可以提升植物的有效利用成分，可以減少病蟲害的發生，以及其它我們期望達到的目標。

以目標為導向營造出恰當的植物光環境，參數包括：光質、光子密度、光方向和光周期。光質，即光譜。植物所需要的光譜由一種或多種LED元件發射的光譜組合而成。LED元件分為兩類，一類為熒光粉轉換LED，它由藍光或紫光芯片激發一種或多種熒光粉獲得，另一類是LED芯片直接發射窄波長光譜。目前大部分植物LED封裝企業可以為植物燈具企業提供熒光光譜訂制服務，也可以提供從365nm到740nm的窄光譜LED。燈具廠家通過將多種LED組合而獲得所需要的植物照明光質，下圖是植物照明廠家給客戶提供的光質訂制服務。

光子密度和光方向，可以通過將燈具設計為“點、線、面”為元素，進行空間排布，并附加專業設計的光學反射器或透鏡，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”光源方式懸掛在火龍果莖枝上；番茄株間補光采用雙側發光燈條這種“線”光源方式實現株間補光；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、時序和強度無極調節），主要通過電源設計和軟硬件系統控制實現。

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

A． 每天使用時長；

B．環境紫外線強度；

c．環境溫度；

D．環境濕度及潛在液態分布；

E．電力環境；

F．變溫速率；

G．生物環境；

H．空氣鹽霧；

I．環境震動情況；

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、產品及客戶分布研究

筆者向20家國際和國內主流LED封裝企業和主營植物照明封裝企業進行采訪，了解他們目前在植物照明市場業務情況，以及他們對植物照明的看法。在初步采訪后，筆者優選了其中10家具有代表性的光源封裝企業進行了 再次重點采訪。這 10 家企業是：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的市場參與度

大部分國際和國內主流封裝廠商都知道并正在密切關注植物照明市場進展。筆者在對20家封裝企業采訪之后了解到，由于目前植物照明的市場體量還很小，對于植物照明市場的策略有三種：

1． 繼續觀望，目前尚未發布植物照明燈珠產品；

2． 雖然已經發布植物照明產品，但未實際花精力進行推廣；

3． 不但已經發布植物照明產品，并且正在努力爭取更大的市場份額。

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

筆者對重點采訪的10家植物燈珠封裝企業進入市場的時間進行了統計。歐司朗是最早為植物照明供應專用燈珠的公司，在2014年及之前，這10家封裝公司中有4 家企業已經發布了植物照明燈珠涉足植物照明市場，隨著人們開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，特別是美國在多個州通過大麻種植合法化，在2016年，更多的龍頭封裝企業陸續發布了植物照明的燈珠封裝產品。

（二）LED植物照明燈珠的產品技術情況

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射的窄光譜，另一類是用藍紫光芯片激發熒光粉的熒光轉換光譜。以下是對封裝企業所能提供的芯片窄光譜，以及封裝廠家為客戶開發的熒光轉換LED光譜數量統計。

可以看到，在窄波長LED產品方面，大部分封裝供應商能夠為客戶提供從 365nm－740nm段的各種波長產品。在熒光粉轉換的植物照明光譜方面，絕大多數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換光譜供客戶選擇，但實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：

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的通用型封裝產品，這些光源讓燈具廠商在燈具設計時有很好的靈活性。此外部分廠商還提供更高功率集成封裝產品。目前10家廠商的出貨超過80％都是0．2－0．9W或1－3W。其中，國際領先封裝企業出貨集中在1－3W，而中小型封裝企業的出貨集中在0．2－0．9W

（三）植物照明燈具企業地區分布、燈具應用地區分布

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

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。各家封裝廠家客戶群體很不一樣，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域

從應用的領域看，植物照明燈具主要應用在全人工光大麻種植、日光溫室補光、全人工光植物工廠種植、植物組織培養、火龍果補光、家庭蔬菜及花卉種植以及實驗室研究。封裝廠商客戶終端用于應用領域占比見下圖。

其中，人工光大麻種植應用占大約20％，日光溫室應用占20－40％，全人工光植物工廠應用占大約20－30％，其中一家光源封裝公司的光源有超過80％被應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應用情況。

（五）植物照明的市場增長情況及未來預測

從10家植物燈珠封裝企業了解到，無論660nm LED光源，還是熒光粉轉換植物LED光源，他們的2017年相比2016年銷售增長率都錄得較大幅度增長，其中660nmLED光源的增長率集中在20－50％，而熒光粉轉換植物LED光源的銷售增長率達到50％－200％，熒光粉轉換植物LED光源的銷售增長更快。

封裝企業普遍對未來植物照明燈珠的發展持樂觀態度，2018年未來三年符合增長率的預期集中在20－50％。因此，為了更好的服務服務市場，10家中的9家被訪封裝企業在2018年會推出新的植物照明產品。