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2018年10月22日 星期一

Growing Plants w/ LED Technology | Bang Goes The Theory | Brit Lab | BBC



來源: 阿拉丁商城作者:冼钰伦



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,並期望被照射的植物,能產生預期生理響應效果。


光照對於植物,既是能量源又是信號源。作為能量源,光照為植物光合作用提供能量,並給植物提供熱量;作為信號源,光照影響植物的向光性、光形態建成、生理週期、次級代謝物產生、影響氣孔開張等。

透過人工光補充,或全人工光照射植物,可以讓植物更快生長,可以使苗更健壯,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。



植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



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、光方向和光週期。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,一類為螢光粉轉換LED,它由藍光或紫光晶片,激發一種或多種螢光粉獲得,另一類是LED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,提供螢光光譜燈具客製化服務,也可以提供從365nm到740nm的窄光譜LED。燈具廠家透過將多種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。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



光子密度和光方向,可以透過將燈具設計為「點、線、面」為元素,進行空間排布,並附加專業設計的光學反射器或透鏡,達到目標照射範圍的光子密度,光子密度均勻性和所需要的光方向。

例如,火龍果花期控制,採用球泡這種「點」光源方式,懸掛在火龍果莖枝上;番茄株間補光採用雙側發光燈條,這種「線」光源方式實現株間補光;全人工光蔬菜植物工廠,採用光源面板這種「面」方式,置於每層層架頂部;

光週期(包括頻率、時序和強度無極調節),主要透過電源設計,和軟硬體系統控制實現。

植物照明燈具一般需要連續長期使用,由於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於 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家主流LED封裝企業,和主營植物照明封裝企業進行採訪,瞭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。

在初步採訪後,筆者優選了其中10傢具有代表性的光源封裝企業,進行了再次重點採訪。

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。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



(一)LED植物照明燈珠封裝企業的市場參與度
大部分主流封裝廠商都知道,並正在密切關注植物照明市場進展。筆者在對20家封裝企業採訪之後瞭解到,由於目前植物照明的市場體量還很小,對於植物照明市場的策略有三種:

1. 繼續觀望,目前尚未發佈植物照明燈珠產品;

2. 雖然已經發佈植物照明產品,但未實際花精力進行推廣;

3. 不但已經發佈植物照明產品,並且正在努力爭取更大的市場佔有率。

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對岸中國的廣東的深圳、東莞和中山。

筆者對重點採訪的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,已經發佈了植物照明燈珠,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,陸續發佈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,一類是源於晶片自身發射的窄光譜,另一類是用藍紫光晶片,激發螢光粉的螢光轉換光譜。以下是對封裝企業所能提供的晶片窄光譜,以及封裝廠家為客戶開發的螢光,轉換LED光譜數量統計。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



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。在螢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螢光轉換光譜,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。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



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,更高功率整合封裝產品。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家被採訪植物照明封裝企業瞭解到,目前全球植物照明燈具,生產客戶主要分布在台灣、中國(含港澳)、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,包括台灣、中(含港澳)、北美、歐洲、日本、中東、南美、澳洲、新加坡。各家封裝廠家客戶群體很不一樣,應用地區佔比差異很大,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佔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於應用領域佔比見下圖。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



其中,人工光大麻種植應用佔大約20%,日光溫室應用佔20-40%,全人工光植物工廠應用佔大約20-30%,其中一家光源封裝公司的光源有超過80%,被應用於人工光植物工廠。我們也從植物封裝光源功率情況,印證的市場應用情況。

(五)植物照明的市場成長情況及未來預測
從10家植物燈珠封裝企業瞭解到,無論660nm LED光源,還是螢光粉轉換植物LED光源,他們的2017年相比2016年銷售成長率,都錄得較大幅度成長,其中660nmLED光源的增長率集中在20-50%,而螢光粉轉換植物LED光源的銷售成長率達到50%-200%,螢光粉轉換植物LED光源的銷售成長更快。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究



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,符合成長率的預期集中在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。


植物照明灯具生产企业技术需求剖析与客户分布研究


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