植物照明封裝廠的技術發展狀況與競爭格局

責任編輯：zsheng |來源：企業網D1Net 2018-10-11 10:07:44 本文摘自：阿拉丁商城

1. 國內外主流植物照明封裝廠技術及產品研究現狀

隨著LED照明技術的發展，眾多企業紛紛從競爭慘烈的通用照明市場轉戰植物、UV LED等特種照明應用領域，國內外照明巨頭也紛紛布局植物照明領域，其應用市場逐漸成為LED行業發展的新方向。目前，LED植物照明應用市場主要集中在歐美、日本等LED技術前沿以及從事農業人員較少的國家，國內緊跟其后。國外公司主要包括：德國Osram、西門子，美國Cree、Lumileds，日本日亞、三菱、夏普等;國內公司主要包括：臺灣億光、鴻海、臺積電，大陸中科三安、鴻利、瑞豐、添光彩、巨宏光電等也一直在進行相關產品的開發。

LED植物照明應用被認為是21世紀解決世界資源、人口和環境問題的重要途徑。1949年，美國園藝學家和植物學家在加州建立了第一座人工氣候室，其出現就是植物工廠的早期模型，為植物工廠的發展和完善進行了成功的探索和實踐，并引發了模擬生態環境領域里的一場風暴。隨后，日本和前蘇聯也先后建立了這種人工氣候室。

從某種意義上說，1957年丹麥在哥本哈根市郊約克里斯頓農場真正建起了世界上第一座真正意義上的植物工廠，因為其規模達到了1000m?，采用人工光和太陽能并用技術，從播種到收獲采用全自動傳送帶流水作業，且產400萬袋水芹(100萬kg)，而這些是植物工廠的重要特征。2009年，中環易達在吉林長春建成200m?植物苗工廠，此植物苗工廠采用LED光源。2010年，日本三菱化學用大型集裝箱改造植物工廠，并以LED光源進行農作物的光合作用，2012年首套LED照明的植物工廠系統用來栽培萵苣和嫩葉菜，并于當年開始銷售，從而拉開LED植物照明的帷幕。2014年松下在新加坡啟動了該國政府批準的首座室內蔬菜工廠，生產品種為紅葉生菜等10種蔬菜，年產量3.6噸。2015年，中科三安在福建安溪擬建植物工廠，2016年6月運用自有知識產權技術建成國際上單體面積最大的首棟1萬平方米的生長環境全智慧控制的植物工廠并正式投產，日產綠色無污染、高質量蔬菜1.5噸，7月，首條金線蓮生產線投產，標志中科三安開始藥用植物工廠種植的產業化發展。2017年10月，飛利浦將HPS頂光照明和Philips GrennPower LED植株間照明模組高輸出型結合，為新建溫室安裝超過26000個GreenPower LED植株間照明模組，覆蓋10.6公頃總面積。目前，人工光源技術在植物照明領域的應用越來越廣泛，特別是LED以其光效高、發熱低、體積小、壽命長、調光技術等諸多優點，在植物照明領域優勢越來越明顯。

植物燈的光譜主要為紅(660nm)藍(450nm)以及遠紅(730nm)配合，常規光源光譜變化大，分布不均，而LED光源的光譜可以根據種植工藝要求進行設計，同時，LED光源的光譜可以通過調光技術實現可變光譜的控制，是目前唯一可以實現可變光譜的植物燈光源，可變光譜技術主要是針對光形態控制，普通植物燈通過光周期的調整也是可以調節，但應用成本會提高很多。隨著植物照明快速發展，準確客觀地評價照明產品以及現場照明環境越來越受到關注，有必要從兩點出發考慮對植物照明的評價，一是植物健康生長需求，二是充分節能環保的照明。

在植物照明封裝領域，封裝器件種類繁多而無統一測量評判標準體系，涉及此領域的廠家包括深圳阿凡達旗下子公司添光彩的2835/5730系列單色光和白光產品等，深圳瑞豐光電子的PCT2835單色光以及XC3535紅、藍單色光產品等。臺灣地區廠家包括各種尺寸的高功率、中功率及低功率產品，如億光的2835/3030單色光與3535單色光和白光產品。國外大廠主要在大功率、COB和模組方向，兼顧植物照明白光系列，結合植物生長特性和人性化照明環境，較國內產品，其在可靠性、光效、不同植物不同生長周期光合輻照特性研究等方面有較大的技術優勢。

Lumileds推出LUXEON SunPlus3030/2020/COB植物照明系列LED芯片，導入光合作用光子通量(Photosynthetic Photon Flux，PPF) 以確保能夠系統設計出植物生長燈─提供特定的波長作為溫室、垂直農場和其他植物生長應用。歐司朗光電半導體的陶瓷3030借助Oslon Square Hyper Red原型的660nm波長，再加上450nm的深藍光和730nm的遠紅光，Oslon系列完美涵蓋了植物生長的整個過程。2017年在美國費城舉辦的照明展上，歐司朗光電半導體展示一款能促進植物健康生長的LED原型：Oslon Square Hyper Red，這款第三代2W級LED發射特性得到改善，光輸出更高，耐腐蝕性出眾，采用Oslon Square Hyper Red的植物照明系統具有很高的性價比。臺灣億光在美國也展示了開發的波長涵蓋完整的PAR 450nm ～ 730nm全系列農業LEDs，當中包括了各式不同尺寸的高功率、中功率及低功率產品，以滿足各種植物在不同生長環境的需求，期望達到植物成長最大化及節能的目標。

芯片外延片作為植物照明封裝領域的重要組成部分，其大量的核心專利仍掌握在日本日亞、美國科銳等早期領跑企業手中，國內芯片廠商仍缺乏具有市場競爭力的專利產品。其中三安光電開發的基于Si襯底的AlGaInP R6(650-670nm)、R7(680-700nm)、R8(720- 740nm)系列植物照明應用封裝芯片。臺灣晶元AlGaInP 660nm芯片調整磊晶結構提升量子井發光效率外，在晶片制程端亦導入新的技術平臺，提高外部發光效率，開發出WPE≈40～44%660nm LED產品 (BRPN42B)，將產品效能再提升。國外芯片廠商利用核心專利擁有很大的市場占有率，同時很多公司在植物照明封裝芯片領域也在開發新的技術，如歐司朗基于薄膜技術令芯片緊密地封裝在一起，創造出大面積照明表面，將波長660nm的高效LED節能40%。

目前涉及植物照明產業鏈的公司和機構如下圖所示：

植物照明雖是新興市場，但國外巨頭已開發得較為成熟，并早已在專利方面進行嚴密的布局，尤其是上游芯片領域的核心專利。在開發模式上，則基本是LED光源公司與植物工廠相配合的模式進行。

日本的LED技術在國際上處于領先地位，且擁有完善的LED產業鏈，同時，日本的生物技術水平較高，因此在結合LED和生物的應用領域，擁有其他國家和地區無法比擬的優勢。歐司朗作為持續關注LED技術的發展的跨國公司，目前已經形成了外延芯片、LED器件、熒光材料、應用等全產業鏈的布局。近年來，歐司朗逐漸將旗下LED聚焦在植物燈的應用層面，全力搶攻農業市場。這些國際大廠在全球LED市場有較完整的專利布局，如果聯合控股的下游廠家或者與研究機構合作進入植物照明領域將具有較強的競爭力。國內植物照明領域的發展可以說是剛剛開始，植物工廠概念在近幾年才逐漸被人們接受，國內一些大廠雖然均已開發植物照明產品，但由于大部分是“重LED，輕植物”的發展模式，缺少技術人才、投入成本高、核心專利缺失、產品出口難度大等因素制約，進度緩慢。