智能照明、农业照明、可见光通信、标准光组件

LED照明新应用或可使行业“咸鱼翻身”

　　每年年初，照明行业一如既往的热闹里离不开接踵而至的企业产品发布会。在每一场的产品发布会上，都会不约而同地透露出一些信息：今年的新技术、新产品、新应用将有如何走向？ 
　　然而，不少业内人士都放言，2015年LED照明行业将继续围绕智能照明、农业照明、可见光通信、标准光组件等方向进行发展。由此，本报策划小组将会在本期策划中对上述的方向就其应用领域、对行业发展的影响利弊、发展状态等方面进行分析。
　　智能照明：我国智能照明产品年均需求超百万盏
　　据有关统计数据显示，智能照明将打开行业长期成长空间，在不考虑高附加值产品的基础上，仅2014—2015两年智能照明行业将额外提供至少超过600亿元人民币的市场空间。如果按照30%的年复合增长计算，保守估算到2018年此项数值将达到近800亿元，五年内累计数额超过2000亿元。智能照明趋势确立，将为LED行业打开更为广阔的成长空间，并且在未来1—2年进入快速发展期。
　　然而，随着智能化照明热度的不断提升，飞利浦、三星等国际大厂率先推出了LED智能照明产品，越来越多的“外行”企业也陆续来“踩场”智能照明领域，像小米、魅族、海尔等。如近期的国内手机厂小米，为进一步布局智能家居，与13家照明企业签订智能照明联合声明，将共推智能照明进入家庭应用。联合声明的企业有亚明、阳光、鸿雁、欧普、飞利浦、木林森、科瑞、锐高、莹辉、柏年、鼎晖、顿格等，上述企业将于自家的智能灯泡中应用小米的智能模块。
　　智能照明或许不能算是LED应用的“新生”，关于其话题也是老生常谈，但话题热度不减反增。目前，智能照明的应用领域主要集中在商务领域和公共设施领域，如酒店、会展场馆、市政工程、道路交通领域内对智能照明的采纳使用较多。但在民用市场，智能照明却遭遇了“打酱油”，更多的是消费者的冷眼旁观不买账，主要原因还是智能照明价格过高因素，这一因素也造成了智能照明在中国本土市场目前的渗透率和普及率还不够。 
　　另外，据有关数据显示，每年我国智能照明产品的需求超过100万盏，目前已有“智慧城市”试点193个，且有调查显示，现在大概有20%的设计师在所做的项目中有用到智能化照明应用产品，其余70%—80%的设计师对该技术有应用意识。
　　眼下是LED照明仍处在替代阶段，而智能化将开启LED照明市场更大的成长空间，成为LED行业后替代时代的新增长点和长期成长动力。还有专家预计，未来两年我国LED智能照明市场增速30%以上。
　　农业照明：难在如何应用和推广
　　当前，LED在农业照明中的应用主要包括植物生产、养殖业、微藻培养等。而在植物生产系统中，目前主要有温室补光、植物组培、植物工厂、食用菌等领域。像欧洲最大的植物园之一的哥德堡植物园就通过采用LED植物照明技术收到了良好的栽培效果，使园内的蚜虫病虫害得到很好的控制，让多种类型的植物得到较高的存活率。
　　 LED植物灯的销售市场都集中在日本、韩国、中美、欧洲等从事农业人员较少的国家和地区。但随着LED植物生长灯渗透率的提升，中国市场也将进入爆发期。全球LED植物生长灯产值在2013年起开始呈现高速成长，产值虽仅千万美元规模，但预估2014年将逾3500万美元，2017年更可望挑战3亿美元。一些国际巨头纷纷加大了对LED植物工厂的创新投入。目前，飞利浦、欧司朗、GE照明、三菱、亿光等等企业纷纷在这一领域有所动作，但中小企业涉足农业照明的还较少。
　　不仅是国外照明企业，国内照明市场也刮起了一股“植物风”。据了解到，我国目前的LED植物照明业以20%的市场增长率快速成长，且50%以上的LED照明企业都在做LED植物照明相关研发。最近10年来，我国设施园艺面积发展迅速，植物生长的光环境控制技术已经引起重视。山东、江苏、浙江、河南等一带的大棚种植、花卉行业发展已相当成熟，因此LED植物灯有很大的市场潜力。
　　虽然其发展前景被看好，但是LED植物灯市场还处于起步阶段，应用在植物生长领域还存在成本较高、光穿透能力不强等问题。农用照明灯具也存在着产品杂乱、生产设计不规范、缺乏统一的产品标准和质量管理等问题。
　　除此之外，农业照明最大的难点将生产出来的产品如何应用和推广，因为LED植物灯具需要结合每一种植物的生长特性及周期进行量身定制的红蓝光组合以及相关光学的配比，在很多情况下只能根据客户的定制特性进行小规模生产。
　　随着现代化农业不断发展，农业照明的需求正在不断扩大，随之而来的是耗电量的大幅增加。这不仅向传统农业照明灯具技术提出挑战，也为新型农业照明灯具的开发与应用提供了非常好的机遇。且农业照明被认为是2015年LED应用领域的新方向，它不仅可以改变传统农业生产方式，带动农业产业升级换代，还可以为原有LED产业带来新的市场机会。
　　可见光通信： 2018年或可推广应用
　　目前，可见光通信已成为美国、日本和欧洲等国家在国际通信研究领域的必争之地，我国863计划于2011年部署可见光通信技术研究后，经过几年的科技攻关，已在调制带宽拓展、实时传输速率、融合网络架构等方面取得了一批重要研究成果。
　　近日，勤上光电表示，其光通讯研发已出实验室版，能基本实现应用原理，但距产品应用水平还有很大技术提升空间和相应的研发投入，市场应用推广及可行性仍在评估过程，应用前景广阔可期。
　　前段时间，台湾工研院开发的LED可见光通讯技术，将可见光通讯模组装置在LED灯具上，透过照明的光提供约60 Mbps传输容量，以提供观看高画质影片等宽频上网的服务，使得LED灯具兼具节能照明与智慧通讯的特色，可达到室内定位功能，提供室内导航、服务人员位置管理、与手机结合达到卖场定位服务等商业应用。台工研院资通所所长阙志克表示，与传统白炽灯及荧光灯相比，LED使用频宽可提供约60Mbps的传输速率，因此采用LED来提供宽频上网的可见光通讯技术也在近12年内快速兴起。
　　还有，复旦大学教授迟楠技术团队与秣陵科创中心签订企业入驻协议，迟楠教授率领的LED可见光通信项目正式入驻南京市秣陵街道，并将开启产业化进程。迟楠教授的LED可见光通信技术是一种利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿无线通讯技术，目前欧洲、美国、日本等国家和地区都在对该技术加紧研发，是可见光传输的一项技术革命。据秣陵人才办相关负责人介绍，该技术的操作运行十分便捷，只要将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，最高速率可达3.25G，平均上网速率也将达到150M，堪称世界最快的“灯光上网”，如今已被网友亲切地称为“LiFi”。
　　广东省半导体照明产业联合创新中心副部长罗江华博士还表示，LED可见光通信于2018年或可推广应用，Marketandmarkets对行业数据进行分析后，预言在2020年之前LiFi行业至少会增长到90亿美元（约合559.26亿元人民币）。这些都表示着LED可见光通信前景广阔。
　　标准光组件：中山、佛山等产地成为试点地区
　　随着LED产业快速发展，产业现正往模块化、组件化方向发展。为保证LED照明产业的健康快速的发展，广东省科技厅在省委、省政府的正确领导下，大力实施产业标准战略，全力推动LED标准光组件建设，目前已建立了LED照明标准光组件六级型谱，搭建了完整的谱系框架，产品开始进入规模化生产与检测阶段，产业链式发展的精密模式初现雏形。联合检测实验室已顺利发展7家，对光组件产品丰富及量产提供了强大的支撑作用。
　　2015年，广东将通过政策引导的方式加快优秀企业及技术团队落户广东，形成技术资源与人才资源集聚，加快实施“标准光组件计划”全面完成产业“十二五”规划目标。目前，雷士、晶科、国星、长运通已实行光组件码标贴牌生产，销售光组件产品上万套，下年度，将着力推进光组件产品走向全国乃至全世界。据悉，截至目前，标准光组件认定委员会共发布30多项标准光组件详细规范，申请标准光组件认定的企业超过20家，获得标准光组件检测联合实验室授权的企业6家，标准光组件联盟成员将近200家，标准光组件贴标销售上百万件。
　　与此同时，标准光组件工作也受到广东省政府的高度重视，并被纳入省重大科技专项。广东省科技厅厅长黄宁生在“第十一届中国国际半导体照明论坛开幕式”上说，“下一步广东省将继续以标准光组件为推手，组织实施‘可见光通信技术及标准光组件’重大科技专项，着力增创LED产业创新驱动发展新优势。”他指出：“一方面，采取省市联动的方式，将中山、佛山等地作为标准光组件的试点地区，加快标准光组件产品量产及示范应用；另一方面联合CSA(国家半导体照明工程研发及产业联盟)和IECQ(国际电工委员会)等组织，推进LED综合标准化示范区建设，将LED组件，模组等纳入IECQ标准，共建产业科研创新和知识产权一体化发展模式，加速广东LED产业国际化，增强广东LED产业的国际影响力。”
　　此外，湖南、福建、广西等众多省份纷纷启动LED照明改造项目，并积极借鉴与采用广东标准化建设模式，标准光组件在国内的应用范围正逐步放大。
　　结语：10%，是创新也是产业升级
　　在今年的两会期间，全国人大代表、广东昭信企业集团董事长梁凤仪在接受媒体采访时，直指LED行业目前的大洗牌局面。她认为，LED行业已经面临“九死一生”的局面，90%的企业将在这场淘汰赛中出局，只有10%能够存活。不仅LED行业，这一情况也将在多个行业发生。在进入新常态以后，排浪式的消费方式已经过去，伴随着互联网时代，大数据时代的到来，消费者的需求已经发生改变。企业如何才能成为行业的10%，梁凤仪认为创新驱动发展是绝佳的选择。
　　“创新”、“升级”是当今新常态下的热门关键词，业内的话题也总围绕这两点进行，好像不提它都会显得格格不入。不管是被誉为照明行业下一座金山的智能照明、有政策支持杠杠的标准光组件，还是被称为LED新蓝海的农业照明及可见光通信，万变不离其宗是协同创新，加快产业升级步伐。
　　上述的四种LED照明应用，依据目前的发展状态而言，是两面镜。一面是喜，一面是愁。喜的是新技术新应用应市场需求及行业发展诞生，一面世就受到行业瞩目，被围观，身后立马有“粉丝”；愁的是，其仅仅是驻足而已，直到热闹散去，买单的人凤毛麟角，留下新技术新应用自个在那“孤单寂寞冷”。
　　智能照明如火如荼，农业照明、可见光通信、标准光组件有待发展
　　智能照明，对于LED行业来说已经不是一个新鲜的话题，近几年智能照明在LED照明产业发展得如火如荼，很多从事LED照明的企业均推出了吸顶灯、球泡灯、路灯等LED智能照明产品以及提供系统的智能照明解决方案，如飞利浦、欧司朗、GE等国际大咖以及勤上光电、欧普照明、雷士照明、阳光照明、佛山照明等国内LED照明企业。智能照明，笔者对此暂且不做深入研究，业内对这个话题早已翻来覆去的说了个遍。
　　但农业照明、可见光通信、标准光组件等三者在国内却是处于萌芽或不温不火的状态，为此，本报采访了广东省半导体照明产业联合创新中心主任眭世荣、主任助理兼战略研究部部长李文玉博士及可见光通信项目负责人罗江华博士等业内专家。
　　标准光组件
　　受访专家：广东省半导体照明产业联合创新中心（GSC）主任眭世荣
　　LED标准光组件就是在“原材料”与“产品”之间的标准化工业中间件，顺应了当前LED技术发展的规律。有了标准光组件，就能够有效解决LED产品互换性和兼容性的问题，推动LED产业的发展壮大。率先涉足LED标准光组件的企业必然能在市场竞争中获得先机，赢在行业发展的起跑线上。
　　标准光组件有效改善困境
　　LED产品价格持续下降和技术快速提升，对企业和用户造成一定的影响。对于企业来说：产品价格持续走低、利润影响；人工等成本持续上升；技术发展速度快，产品持续投入研发与升级，产品种类越来越多；产品库存与快速交货矛盾，企业不敢丌敢大量备库存。对于用户来说：LED同类产品价格往往差异悬殊，用户一般辨别能力弱；企业产品种类繁多，用户往往选择性障碍，无从选择；且产品外形差异大，互换性差，缺乏标准等；库存少，交货慢。
　　标准光组件的推广对企业和用户在“互换性、通用性、中间件”方面具有很高的价值，可以在一定程度上有效地解决因价格下降和技术提升对企业和用户造成的困境。对于企业来说：1、在一定程度上降低重复性研发投入，如模具投入；2、选择更高性价比可互换组件，提高供应链竞争力；3、按配件进行库存储备，加快库存周转及交货速度；4、产品更加趋于标准化，同业减少低价竞争；5、一定程度上可逐渐实现终端配件维护，降低售后维护成本；6、实现国外市场就地组装，降低产品关税。对于用户来说：产品选择障碍降低，价格差异缩小；产品互换性强，且可实现配件维护，降低购买风险；企业交货速度加快。
　　标准光组件发展存在短板
　　目前，标准光组件在业内仍然存在短板：
　　1、技术发展与标准之间的平衡：选择相对稳定的产品、制定稳定的接口参数；
　　2、发布的组件标准与市场脱节：阿里巴巴产品数据库、更多的市场调研；
　　3、发布的组件不具代表性：增加实验室测试数据对比分析、产品性价比分析
　　4、标准光组件推广之路——需要从政府推动转变为市场驱动。目前是科技厅、经信委、发改委、城建委、交通局等政府引导，近期是节能服务商、城投、交投、轨道交通、百货、电信、地产、产业园等集团用户指定，未来将是公用事业、用户、灯光设计所、电商平台、经销商等市场选择。
　　5、标准光组件主要在广东省，存在地方性。
　　农业照明
　　受访专家：GSC主任助理兼战略研究部部长李文玉博士
　　农业照明在海外百花齐放
　　随着LED技术的发展，荷兰、美国、日本、韩国、台湾等纷纷将LED 农业照明应用作为重要的发展方向，国内外的众多厂商也纷纷进军农业照明领域。
　　日本政府于2009年提出“六次产业化”(2009年)，其核心是应用LED、太阳能发电等技术，建造“植物工厂”。
　　韩国知识经济部投入30亿韩元（约合人民币1650万元）用于IT—LED栽培核心配件和核心技术的研发，到2010年底完成芯片开发，并建造495㎡规模化LED栽培基地。该IT-LED栽培系统的核心组成之一为LED植物人工光源。
　　美国农业部资助Purdue大学488万美元用于一项为期4年的研究项目，以评估并提高LED在温室中的应用。
　　中国台湾工研院于2011年7月牵头成立“台湾植物工厂产业发展协会”，晶电、亿光、鸿海等业界巨头联合开发LED植物工厂。
　　国内农业照明有待提高
　　目前，国内的农业照明灯具用途与产品类型和国外基本相同，主要包括LED植物生长灯（LED圆头灯、LED光源板、LED灯管、LED柔性灯带、LED农业害虫诱捕灯、LED诱鱼灯、LED畜禽场照明灯等。国内在LED农用照明灯具方面仍存在着产品杂乱，生产设计不规范，缺乏统一的产品标准和质量管理的问题。
　　总体上来看，中国LED农业照明还面临着诸多门槛，需要克服以下短板：
　　1、政府的支持相对较少。在农业应用上，我国政府一方面通过对科研项目的支持加快LED在农业应用领域的应用步伐，如“十一五”期间，通过863计划设立了一项课题，“十二五”期间亦将有数个LED农业科研项目立项支持。一些地方政府也通过建立农业科技示范园等形式，鼓励引入节能高效的LED农业照明应用项目在园区使用。尽管如此，目前国家对LED农业应用方面的政策支持及研发投入相对偏少，在一定程度上影响了LED在农业领域的推广应用。日本、韩国政府对于LED在生物领域的应用高度重视，政府和大企业、大集团巨资投入该领域的研发与示范应用。
　　2、LED光源技术成熟度还有待提高，LED农业照明核心技术缺乏。虽然LED技术已经广泛应用于显示屏、背景光、交通讯号显示光源、汽车用灯等多个领域，并取得成功，但LED在我国农业领域的应用才刚刚起步。
　　从LED技术方面来讲，LED核心芯片技术，目前多由欧美日韩等国掌握，中国LED企业多处于产业链中下游，这在一定程度上推升了LED农业照明产品价格，加大了LED农业照明产品推广的成本。从植物种植、栽培等农业技术方面来讲，对于单纯的LED灯具制造商来说，LED植物照明领域的门槛还较高，农业特殊的外部环境，对LED光源技术的要求更是严苛，需要其同时具备植物栽培技术，了解植物所需的光谱等技术。这些技术要求，对目前多数处于LED产业链中下游的中国企业来说，在短期内不容易克服。
　　3、LED农业照明企业竞争力不强，多为观摩。中国发展LED农业照明产业，目前最大的障碍就是缺乏具备核心技术的企业。国内生产LED农业照明灯具的企业中，生产中低端产品的中小企业占据了大多数，缺乏核心自主知识产权和系统性研究，能够参与国际竞争的龙头企业集团寥寥无几。
　　此外，LED农业照明产品良莠不齐，产业化与标准化程度较低，成本较高，缺乏市场竞争力。而在国外，包括飞利浦、欧司朗等国际著名照明公司已经开始涉足LED农业照明应用市场，他们以雄厚的资本布局这一领域的研发、制造和推广应用，如果我们应对不及时或者力度不够，很可能会在不久的将来，我们将遭遇到我国种业目前所面临的痛失话语权的尴尬境地。
　　4、对于LED农业照明光源来说，价格高是限制其发展的主要因素之一。LED成本依然偏高，成本是一个产品能否具有市场竞争力的关键因素，也决定了这种产品能否得到用户的认可，能否占据一定的市场份额。
　　未来在此领域的竞争中，一些资本实力雄厚、依托LED技术优势率先切入该领域的相关企业，将处于有利地位。
　　可见光通信
　　受访专家：GSC可见光通信项目负责人罗江华博士
　　发射光电芯片成为发展短板
　　日本在2003年就成立了包括松下电器、夏普、东芝等制造企业和NTT Docomo等运营商在内的可见光通信联盟（VLCC，2014年更名为VLCA），VLCC关于可见光通信的研究范围比较宽广，根据具体的应用场景可分为室内移动通信、可见光定位、可见光无线局域网接入、交通信号灯通信、水下可见光通信等。2008年，欧盟设置家庭吉比特接入计划（OMEGA），OMEGA计划把可见光通信技术列为重要的高速接入技术之一，并且已经取得了丰硕的研究成果。美国的UC-Light、ERCCOWA是全球可见光通信研究的重要机构，主要研究LED照明的高速通信和定位系统，2014年已能实现十米内高清视频及数据信号的实时传输。目前，国外可见光通信产业化正处于研究向商业化试点和推广的关键时期，已有多家公司在不同的应用场合开展了可见光通信的商业应用试点。
　　总的说来，当前国外可见光通信的商业系统仍局限于模块化产品，没有见到芯片级报道。我国可见光通信现处于技术研发，实验室研究阶段。国内开展了多项可见光通信研究，近年来以中科大、复旦大学、东南大学、暨南大学和解放军信息工程大学等为代表的研发团队在该领域的研究相继取得重大突破。“十三五”期间，广东省正在加大可见光通信产业培育方面的工作力度，以此推动LED产业转型升级。
　　相比欧美日，中国可见光通信技术产业化工作尽管相对滞后，但随着国家与地方政府大力支持可见光通信技术产业化发展，目前已形成促进可见光通信技术应用的市场力量，未来可见光通信技术实现产业化发展的条件日趋成熟。
　　相比欧美日，中国可见光通信相对滞后
　　在现有的可见光产业化发展阶段中，发射光电芯片成为了一个比较限制的因素。目前白光LED芯片的调制带宽非常有限，特别是目前市场上主流照明产品蓝光激发黄色荧光粉类型的白光LED。
　　目前市场上主流LED的10dB带宽不到20MHz，严重影响了可见光通信系统容量的提升。对于接收光电芯片，可见光通信则普遍采用的硅基探测器芯片主要在红外波段敏感，蓝光效率比较低；在LED可见光通信系统中，存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰，随着传输距离加大，接收器收到的信号渐趋微弱，这也会影响峰值传输速率。由于可见光通信刚刚兴起，对于这种新型通信系统的照明和通信兼容的专用芯片仍是空白。
　　可见光通信系统的发射端需要波束成形光学系统，接收端需要高效的聚光系统，庞大的光学透镜组给系统的集成化增添了不少难度。克服上述可见光通信产业化核心关键技术，能够形成从接收光电芯片、收发光学天线、控制芯片、通信芯片、收发端机以及未来可见光通信组网，从材料、芯片、模块、系统到网络的整个纵向产业链。