LED植物照明:短期受阻,未來可期

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 11 日 15:27 | 分類 植物照明

從晶電、三安光電、華燦光電、乾照光電、兆馳半導體等芯片廠商,到艾邁斯歐司朗、三星LED、CREE LED、首爾半導體、Lumileds、天電光電、鴻利智匯、晶科電子、瑞豐光電、同一方光電、立德達、旭宇光電等封裝供貨商,再到茂碩電源、崧盛股份等電源企業,以及中科三安、昕諾飛、歐司朗旗下Fluence等終端廠商,植物照明已經成為LED企業重點布局的方向之一。

而這一布局也提升了相關企業的業績。TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside發現,多數企業受惠于植物照明,今年上半年營收皆有亮眼成績。

圖片來源:拍信網正版圖庫

但自2021年第三季起,植物用LED紅光芯片受車用和紅外線LED市場需求排擠而出現短缺,尤其在高階芯片更為明顯。

與此同時,電源驅動IC依舊缺貨,海運船期延宕以及北美打擊室內大麻非法種植戶也影響終端產品出貨表現,使部分LED植物照明廠商開始減緩生產計劃和物料備貨力道。

植物照明的快速發展蒙上了一層陰影。未來是該迎風馭雪、破冰前行,還是及時止步、見好就收?為深入了解企業布局及戰略,LEDinside就植物照明的痛點、難點,以及市場發展趨勢等問題,與一線企業進行深入溝通。

傳統照明VS植物照明:要求更高、門檻更高

LED植物照明與傳統照明大有不同,主要表現在使用場景、性能、技術等方面,這也使得LED植物照明具有較高的行業門檻。

作為燈具和植物工廠解決方案的綜合供應商,中科三安認為,植物照明產品對系統的研發能力、自主創新能力、品質和成本管控能力提出了更高的要求。其中,技術的研發上與其他照明產品的區別主要在于光配方的設計。

在芯片方面,乾照光電指出,植物照明產品主要關注的是光合光子功效PPE/光合作用光子通量PPF,而普通照明主要關注的是LM及防藍光等問題。

用途不同,客戶對芯片性能的要求也有所不同。華燦光電指出,LED植物照明要求芯片具有更高的光效、更高的可靠性。在追求230lm/w的光效的時候則需要使用到專門優化的襯底、倒裝芯片、特殊的反射鏡等技術;在追求高可靠性的時候,則對制程管控和關鍵原物料的選擇提出極高的要求。

而在封裝端,鴻利智匯指出,進入LED植物照明市場最大的難點在于,研發生產出一套高產、優質的LED植物光源或燈具,需要同時解決光環境智能調控、植物光生物學、LED半導體技術三者融合發展的問題。

國星光電表示,植物照明與傳統照明的區別在于,植物照明更多的是契合植物的生長特點,需要從生物光學的層面考慮,不僅要匹配不同植物對PPE/PPFD的需求,同時也要結合植物不同階段的生長進行光譜配方的調整,在這方面國星光電也走在市場的前端,有專業的植物生長實驗室,同時也有模擬植物生長的光譜數據庫。

瑞豐光電認為,進入植物照明市場不僅僅需要光源和模組技術上的儲備,更需要了解市場和政策走向。此外,針對不同地域、不同植物種類、同一種植物不同的生長階段等,均需建立最適合、最高效的“光配方”數據庫和對應方案,因此供應方與需求方的粘性也更高。

晶科電子則表示,植物照明以大功率和高光效產品為主,需要企業在LED封裝技術上進行長時間的積累。同時客戶對LED植物照明產品的壽命要求較高,產品需要有5-10年的品質保證。

旭宇光電認為,植物照明產品是針對植物補光場合的特殊照明產品。例如,根據植物照明的應用對象,需要設計能夠引起植物特定反應的光譜;根據光譜的特殊性,需要利用LED豐富和可調的光譜性能來實現和優化光譜。從封裝的角度看,需要優秀的封裝技術實現高光量子效率高可靠性產品,同時也需要優秀的光學設計來最大化光分布和強度。

在電源方面,作為國內LED照明驅動領域的第一家上市公司,茂碩電源指出了LED植物照明驅動領域的三大門檻。

1. 技術門檻。植物照明驅動正在朝著更高功率的方向發展,目前市場上電源功率己達1200W,未來可能再度提高,這對新廠商的大功率驅動設計與生產能力提出了極大的挑戰。

2. 智能化設計門檻。植物在不同的生長階段需要不同的光,對光的控制要求就是對電源的智能化控制的要求。

3. 市場門檻。據悉,無論是產品質量還是企業本身都面臨著客戶的信任與認可問題,如果沒有合適的切入點,客戶不會貿然去導入一個新廠家做為供應商。

投入產出比成終端關注焦點

TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside發現,終端種植商對LED植物照明技術的認可度和接受度已經達到較高水平,對于使用LED植物照明的意愿也越來越強烈,但LED植物照明前期投入較高,投入產出比成為終端種植商主要的顧慮。

天電光電指出,在植物照明的應用場景中,電費是客戶支出占比最高的一項,因此,目前推廣的難度集中在如何平衡短期成本增加與長期效益釋放之間的矛盾。

晶科電子指出,LED植物照明前景廣闊,除了新興產品外,傳統種植廠商也會利用LED來替換傳統照明。但LED植物照明的一次性投入較高,且收效期較長,這成為農場主當前的主要顧慮。

此外,晶科電子還指出,當前,LED植物照明的主要市場是海外,這受成本、種植面積、作物成熟期、當地環境等多方面因素影響。但同時,國內市場也正在逐漸發展,未來隨著LED技術的進步和人們對品質的不懈追求,國內市場會逐漸開發。

鴻利智匯也對植物照明在海內外市場發展不平衡的現象發表看法。

據介紹,植物照明正朝著專業化、高效化、智能化的方向發展,但LED植物照明優質廠商主要集中在國外,國內廠商的布局力度并不是十分明顯。這一方面是國內植物照明行業正處于發展初期,產品仍以低端產品出口為主;另一方面則是由于國內植物工廠存在投入產出比低、輸出產品價格昂貴等問題,而這也成為LED企業發展植物照明的主要障礙。

除此之外,行業標準的缺位也是植物照明在推廣中亟待解決的一道難題。

立德達認為,植物照明行業標準的建立對于植物照明產業的規范化以及技術方向的引導性會起到非常重要的作用,可以避免企業走錯方向,減少社會資源的浪費。此外,行業標準的建立還能夠增強終端用戶對植物照明產品的信任度,從而加速推動下游種植市場對植物照明燈具的使用。

瑞豐光電也指出,植物照明是多學科綜合的技術領域,行業缺乏統一的標準,同時植物照明相對常規照明更加需要結合客戶的實際需求、使用場景等,一個合理的高效方案實際驗證導入周期也較長。

毫無疑問,植物照明行業的標準的建立有助于推進整個植物照明領域的有序發展,但行業標準的建立卻并非一朝一夕就能完成。

茂碩電源認為,在社會對一個新的產業還沒有足夠的認識之前,是難以制定出有助于產業發展的標準的,標準的制定是一個動態過程,需要在產業發展到一定程度時再進行制定,且一旦發現標準存在滯后問題,還需要及時修訂,使其保持一定的前瞻性。

短期受阻,未來可期

民以食為天。食物是人類生存和發展必不可少的重要組成部分。LED植物照明解決了氣候、地理、空間等對植物生長的影響和限制,并可通過科學的方式加速植物的生長、減少化學物質的使用,達到“食以安為先”。此外,LED植物照明天然具備環保、節能的屬性,是以科技為核心的智慧農業中極為重要的一環。

值得注意的是,LED植物照明雖然具有光明的發展前景,但其短期發展卻內外因素的雙重掣肘。

一方面,LED植物照明目前仍然存在諸多難題。

目前,行業對不同植物核心生長要素的認識不足,如不同農作物在不同的生長階段對光譜的最佳需求仍需進一步研究。

同時,在現有燈具上融入較為領先的智能控制系統也并非易事。

立德達指出,單一的燈具領先優勢不是客戶關注的唯一維度,LED植物照明的競爭已經從單一燈具的競爭轉為燈具融合系統雙賽道的競爭,這對于目前在智能控制領域沒有經驗的傳統燈具廠商來說是一個很大的挑戰,而對于具備智能控制系統優勢的燈具廠商來說,則是一個非常好的機遇。

鴻利智匯認為,植物照明對光質、光量實現智能調控的需求十分強烈,因此,在多種單色光譜上增加智能控制系統,實現分時控制、感光控制,并根據植物的生長狀態適時調整的光質光量的輸出勢必成為未來植物照明技術發展的主趨勢。

兆馳半導體指出,植物照明紅光芯片具有較高的質量要求,不同廠商在紅光植物照明產品的設計、外延及芯片技術上都有獨特的搭配解決方式,這是各家廠商的核心技術,且在與下游封裝進行合適、合理搭配,并逐步完善方案的過程中建立了更加緊密的聯系。LED植物照明天然具備環保、節能的屬性,未來市場博弈將更加激烈,技術沉淀與突破也顯得至關重要,未來公司將持續深耕植物照明領域,通過自動化、規?;?、信息化、技術標準化相結合,攻克技術與成本難關。而這也是植物照明行業未來的主要趨勢之一。

人才也是LED植物照明的短板。瑞豐光電指出,環境監控、光源傳感與控制、營養液監控與補給、植物生長監控以及產出的作物產銷物流等都需要各自的智能控制與監控系統,行業間的交流和融合更加密切,因而智慧農業亟需復合型人才。

另一方面,LED植物照明的外部環境土壤并不是十分肥沃。

同一方認為,面對全球糧食危機與智慧農業的發展,未來植物照明市場的趨勢會變成常態化發展,但短期來看,國際市場的政策導向對植物照明市場的影響較大。

立德達也指出,植物照明產品同質化嚴重,且海外客戶選擇眾多,很難獲得客戶的關注,市場競爭十分激烈。同時,海外疫情仍然較為嚴重,公司難以接近客戶去開拓市場。

可喜的是,在中科三安、華燦光電、乾照光電、兆馳股份、國星光電、瑞豐光電、天電光電、鴻利智匯、立德達、旭宇光電、晶科電子、同一方光電、茂碩電源、崧盛股份、英飛特等植物照明廠商的共同努力下,植物照明行業存在的難題正在逐個化解。

各大廠商積極展開系統性的研究和布局。在提升LED光效等技術參數的同時,通過跨界合作或建立生物研究實驗室等多種形式,更好地理解植物生理學等專業知識,從而更好地融合智能控制技術,推動植物照明的產業化發展。

不可否認的是,LED植物照明技術可以在縮短農作物成熟期的情況下,改善農作物的品質、提升農作物的口感,進而幫助終端種植商降低生產成本。展望未來,在確保食品安全性的要求下,人們將通過室內種植農業發展、垂直農場投資興建以縮短食品供應鏈,全球植物照明LED市場規模將持續上升。

同時,隨著溫室大棚種植主、新興垂直農場種植主等長期導入LED照明設備,且LED燈具成本有望下降的趨勢下,可進一步提升更多室內種植主將傳統產品替換為LED燈具的意愿,成為推升未來植物照明LED市場成長的重要關鍵。

TrendForce集邦咨詢旗下光電研究處LEDinside認為,受惠于各國政策推動以及北美醫療和娛樂大麻種植市場批量導入LED植物照明設備,激勵2020年全球植物照明LED市場呈現爆發性成長,產值達3.01億美元,年增57%。此波成長動能也將延續至2021年,預估今年產值將達3.99億美元,年增33%。

結語

在傳統照明業務逐漸接近天花板的當下,LED植物照明已經成為企業發展的新利基。

目前,LED植物照明正處于萌芽期,但我們相信,受人口增長、耕地不足、耕地不均、食品安全、環境污染、氣候變化等外部因素的影響,以及LED植物照明技術的進一步成熟、成本的進一步下降等內部因素的驅動,LED植物照明將獲得蓬勃發展,為全人類帶來更健康、更高品質的事物。(文:LEDinside Lynn)

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