冼钰伦

　　广州市智卉光田农业科技有限责任公司总经理

　　《2018阿拉丁照明产业调研白皮书》植物照明 顾问

　　LED植物照明灯具生产企业技术需求剖析

　　植物照明灯具是以应用对象为划分依据的一类灯具，它的照射对象是植物，并期望被照射的植物能产生预期生理响应效果。

　　光照对于植物既是能量源又是信号源。作为能量源，光为植物光合作用提供能量，并给植物提供热量;作为信号源，光影响植物的向光性、光形态建成、生理周期、次级代谢物产生、影响气孔开张等。通过人工光补充或全人工光照射植物，可以让植物更快生长，可以使苗更矮壮，可以控制植物花期，可以使植物花更多、花色更漂亮，结更多果实，可以提升植物的有效利用成分，可以减少病虫害的发生，以及其它我们期望达到的目标。

　　以目标为导向营造出恰当的植物光环境，参数包括：光质、光子密度、光方向和光周期。光质，即光谱。植物所需要的光谱由一种或多种LED元件发射的光谱组合而成。LED元件分为两类，一类为荧光粉转换LED，它由蓝光或紫光芯片激发一种或多种荧光粉获得，另一类是LED芯片直接发射窄波长光谱。目前大部分植物LED封装企业可以为植物灯具企业提供荧光光谱订制服务，也可以提供从365nm到740nm的窄光谱LED。灯具厂家通过将多种LED组合而获得所需要的植物照明光质，下图是植物照明厂家给客户提供的光质订制服务。

　　光子密度和光方向，可以通过将灯具设计为“点、线、面”为元素，进行空间排布，并附加专业设计的光学反射器或透镜，达到目标照射范围的光子密度，光子密度均匀性和所需要的光方向。例如，火龙果花期控制采用球泡这种“点”光源方式悬挂在火龙果茎枝上;番茄株间补光采用双侧发光灯条这种“线”光源方式实现株间补光;全人工光蔬菜植物工厂采用光源面板这种“面”方式置于每层层架顶部;

　　光周期(包括频率、时序和强度无极调节)，主要通过电源设计和软硬件系统控制实现。

　　植物照明灯具一般需要连续长期使用，由于灯具的应用环境多样，应结合应用场合的特点综合设计防护等级，至少需要考虑以下因素：

　　A. 每天使用时长;

　　B.环境紫外线强度;

　　c.环境温度;

　　D.环境湿度及潜在液态分布;

　　E.电力环境;

　　F.变温速率;

　　G.生物环境;

　　H.空气盐雾;

　　I.环境震动情况;

　　需要特别注意的是，在渐变性失效标准上，寿命推算对应的光维持率的标准应大于 90%，才可以保证种植系统稳定使用。

　　植物照明企业、产品及客户分布研究

　　笔者向20家国际和国内主流LED封装企业和主营植物照明封装企业进行采访，了解他们目前在植物照明市场业务情况，以及他们对植物照明的看法。在初步采访后，笔者优选了其中10家具有代表性的光源封装企业进行了 再次重点采访。这 10 家企业是：欧司朗OSRAM、亮锐LUMILEDS、三星SAMSUNG、朗明纳斯LUMINUS、艾笛森EDISION、易美芯光SHINEON、鸿利智汇HONGLI、瑞丰REFOND、升谱光电SUNPU、立德达LEDSTAR。

　　(一)LED植物照明灯珠封装企业的市场参与度

　　大部分国际和国内主流封装厂商都知道并正在密切关注植物照明市场进展。笔者在对20家封装企业采访之后了解到，由于目前植物照明的市场体量还很小，对于植物照明市场的策略有三种：

　　1. 继续观望，目前尚未发布植物照明灯珠产品;

　　2. 虽然已经发布植物照明产品，但未实际花精力进行推广;

　　3. 不但已经发布植物照明产品，并且正在努力争取更大的市场份额。

　　除了主流的封装企业之外，目前参与植物灯珠供应的还包括多家中小型封装厂或专业植物照明灯具厂商的封装部门，这些公司主要分布在广东的深圳、东莞和中山。

　　笔者对重点采访的10家植物灯珠封装企业进入市场的时间进行了统计。欧司朗是最早为植物照明供应专用灯珠的公司，在2014年及之前，这10家封装公司中有4 家企业已经发布了植物照明灯珠涉足植物照明市场，随着人们开始在家庭园艺应用植物照明灯，以及更多的人认识到日本和美国全人工光植物工厂，特别是美国在多个州通过大麻种植合法化，在2016年，更多的龙头封装企业陆续发布了植物照明的灯珠封装产品。

　　(二)LED植物照明灯珠的产品技术情况

　　A. 光谱情况分析

　　LED植物照明光源光谱分为两类，一类是源于芯片自身发射的窄光谱，另一类是用蓝紫光芯片激发荧光粉的荧光转换光谱。以下是对封装企业所能提供的芯片窄光谱，以及封装厂家为客户开发的荧光转换LED光谱数量统计。

　　可以看到，在窄波长LED产品方面，大部分封装供应商能够为客户提供从 365nm-740nm段的各种波长产品。在荧光粉转换的植物照明光谱方面，绝大多数封装厂家都有多种光谱供客户选择。虽然各家公司都有不少种类的荧光转换光谱供客户选择，但实际出货的光谱款式是十分集中的。

　　B. 功率情况分析

　　LED植物照明光源的封装形式沿用传统照明形式，封装形式可以分为四类：

　　1. 0.2-0.9W中小功率的2835和5730封装;

　　2. 1-3W大功率EMc支架封装、仿流明封装或陶瓷衬底透镜封装;

　　3. 3-10W的COB封装或大型陶瓷SMD封装;

　　4. >10W的COB封装。

　　以下是笔者对各封装企业可以供应的植物照明LED光源功率的统计。

　　从上图可以看到，所有封装公司都可以提供0.2-0.9W和1-3W的通用型封装产品，这些光源让灯具厂商在灯具设计时有很好的灵活性。此外部分厂商还提供更高功率集成封装产品。目前10家厂商的出货超过80%都是0.2-0.9W或1-3W。其中，国际领先封装企业出货集中在1-3W，而中小型封装企业的出货集中在0.2-0.9W

　　(三)植物照明灯具企业地区分布、灯具应用地区分布

　　从10家被采访植物照明封装企业了解到，目前全球植物照明灯具生产客户主要分布在中国(含港澳台)、北美、欧洲、日本及亚洲其他地区，其中最重要的生产区域是中国大陆，其次是欧洲和北美，少数封装公司的客户以欧洲或北美为主。

　　植物灯具的应用地区，包括中国(含港澳台)、北美、欧洲、日本、中东、南美、澳大利亚、新加坡。各家封装厂家客户群体很不一样，应用地区占比差异很大，综合而言，应用在北美、中国大陆和欧洲这三地的灯具分别约占20-40%。

　　(四)植物照明灯具应用领域

　　从应用的领域看，植物照明灯具主要应用在全人工光大麻种植、日光温室补光、全人工光植物工厂种植、植物组织培养、火龙果补光、家庭蔬菜及花卉种植以及实验室研究。封装厂商客户终端用于应用领域占比见下图。

　　其中，人工光大麻种植应用占大约20%，日光温室应用占20-40%，全人工光植物工厂应用占大约20-30%，其中一家光源封装公司的光源有超过80%被应用于人工光植物工厂。我们也从植物封装光源功率情况印证的市场应用情况。

　　(五)植物照明的市场增长情况及未来预测

　　从10家植物灯珠封装企业了解到，无论660nm LED光源，还是荧光粉转换植物LED光源，他们的2017年相比2016年销售增长率都录得较大幅度增长，其中660nmLED光源的增长率集中在20-50%，而荧光粉转换植物LED光源的销售增长率达到50%-200%，荧光粉转换植物LED光源的销售增长更快。

　　封装企业普遍对未来植物照明灯珠的发展持乐观态度，2018年未来三年符合增长率的预期集中在20-50%。因此，为了更好的服务服务市场，10家中的9家被访封装企业在2018年会推出新的植物照明产品。