我国LED电源产业将超400亿元 植物照明需求迎来爆发期

微观人 2021-11-27

植物照明系统设计电源

2869 字丨阅读本文需 7 分钟

在LED照明应用市场的快速增长推动下,中国LED驱动电源的市场需求也呈增长趋势。据统计,中国LED驱动电源产值由2016年198亿元增长至2020年的356亿元,2016年和2020年同比增长率分别达到15.1%和12.1%,预计2021年中国LED驱动电源的产值将达394.6亿元。伴随着LED照明市场的持续快速发展,中国LED驱动电源市场成长空间广阔。

LED产业链价值链

LED产业链上游是衬底制作和外延片生产,中游产业为LED芯片的制作,下游为LED封装以及显示屏、背光应用、汽车照明、通用照明等应用领域。其中,上游外延片和中游芯片的生产是LED的关键技术,技术含量较高,资本投入较大,同时也是国际竞争最激烈、经营风险最大领域。

(1) 上游

一般来说,单晶和外延属于LED产业链的上游,上游属于资本、技术密集型的领域。上游环节技术含量高、资本投入大、质量影响大、利润空间高,LED发光颜色和发光效率与制作LED的材料和制程有关,且上游占LED制造成本70左右,对LED产业极为重要。其中蓝宝石作为一种重要的光学材料,已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业等众多领域。蓝宝石衬底晶片已被广泛应用于LED行业。

而LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料,需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术,衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。LED外延片生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片主要有蓝宝石和、SiC、Si上,气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面,生长出特定单晶薄膜。

外延片生长主要依靠生长工艺和设备。制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD),但即使是这种“最经济”的方法,其设备制造难度也非常大。国际上只有德国、美国、英国、日本等少数国家中数量非常有限的企业可以进行商业化生产。外延片材料主要是硅,硅外延片也是当前外延片的主体。世界多晶硅、硅单晶及硅片等外延片制造材料几乎全部为信越、MEMC、Wacker、三菱等公司所控制,这四家公司的市场占有率近70%。近几年,国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导,本土厂商逐步崛起。

(2) 中游

在LED产业链中,中游LED芯片的生产是LED的关键技术,技术含量高,设备投资强度大,同时利润率也相对较高,是典型的资本、技术密集型行业。目前全球LED芯片以日本、欧美厂商为代表的第一阵营;以韩国和中国台湾厂商为代表的第二阵营;以中国大陆厂商为代表的第三阵营。

国内LED芯片产业主要以广东、福建为主。其中,广东芯片厂主要分布在深圳、东芝、广州以及江门等四个城市。福建是中国LED芯片生产重地,主要芯片城市为厦门、泉州以及福州。

(3) 下游

LED下游应用主要包含;通用照明、背光、景观照明、显示屏、汽车照明、信号及指示等领域,其中通用照明市场占比最高。数据显示,在2017年中国LED应用下游产值分布中,通用照明市场份额为47.7%,占比最高,相比较于2009年13%的份额,提升了34.7个百分点。2018年通用照明市场份额维持增长趋势。

细分领域分析

1.LED路灯驱动电源

LED路灯是户外LED照明应用占比最高的领域,由于行业大规模推广应用起步相对较晚,目前的市场渗透率仍处于相对较低水平。根据中国照明电器协会统计数据,LED路灯在中国存量路灯中的占比约为30%。随着近年来LED芯片及驱动电源技术提升,LED路灯的产品技术性能和经济性价比正不断提高,结合LED非常适合智能控制的特性,其在存量改造和新建项目的市场应用将进一步提升,这将加快拉动与之配套的中大功率LED驱动电源产品的市场需求。

2.智慧灯杆电源

同时,随着智慧城市和5G网络建设的加快推进,智慧灯杆项目建设正处于加速实施阶段,未来有望成为LED照明及其配套产业的一个快速增长点。目前,全国多个主要省市都出台了规划或支持政策加速推动智慧灯杆项目建设实施。比如,广东省工业和信息化厅于2019年5月发布的《广东省5G基站和智慧杆建设计划(2019年-2022年)》即明确提出在2019年-2022年三年时间完成新建20,088根、存量改造207,741根智慧灯杆的目标。智慧灯杆项目的加速建设,有望成为拉动配套应用中大功率LED驱动电源产品市场需求的一个快速增长点。

3.工业LED驱动电源

近年来,工业生产领域面临降低单位能耗、提高资源利用率的深刻变革,高光效、低功耗的新型LED照明产品正在工业生产中不断替代传统灯具。以LED工业照明产品中最主要的LED工矿灯为例,其使用寿命可达5万小时以上,比传统工矿灯节电约60%,具有节能环保、寿命长、易于调光等显著优势,成为工矿灯的首选,其更新替换和新建的市场需求都呈不断增长趋势。据统计,2020年中国LED工矿灯产值规模达92.3亿元,2016-2020年年均复合增长率达16.08%,预计2021年中国LED工矿灯产值规模将达102.4亿元。作为配套LED工矿灯应用的工业LED驱动电源,拥有广阔的市场需求空间。

4.LED植物照明驱动电源

在LED植物照明领域,目前其全球的市场渗透率仍处于相对较低的阶段,并且市场目前仍主要集中在日本、美国、荷兰等少数国家和地区。据统计,目前中国LED植物照明灯具产值规模超20亿元。

相比于传统照明产品,LED照明产品具有发光效率和能效比高、稳定耐用、可调光、更易于智能控制等特点,除在室内照明、户外照明等照明应用领域正大规模应用之外,其在LED植物照明处于快速拓展阶段。

5.UVLED电源

在UVLED领域,根据产品的波长属性不同,UVLED可广泛应用于光固化、感应器、工业用曝光、光照射医疗类、生物蛋白分析、医疗区域消毒、空气杀菌、水质净化等领域。目前,主要应用于光固化、感应器、工业用曝光的UVLED的市场增速较快。未来,UVLED在空气杀菌、水质净化等领域的应用也有望成为新的市场增长点。

植物照明推动LED照明需求大幅增长

不同植物对光的“识别”和“喜好”,为人工光栽培植物提供了理论指导。太阳光 为万物共享,不会偏爱任何一种植物,只能植物去适应它。而植物照明可以针对每 一种植物或者每一个发育阶段,精准设计、量身定制植物的光配方,更高效地培育植物,为植物生长提供足够的“光肥”。

植物照明为照明产业在农业领域的应用开拓了广阔持久的下游市场。其不仅可以促 进植物的光能利用率,提高产量,还能改善植物的形态色泽、内在成分等,因而在 粮食生产、果蔬培育、花卉种植、药用植物栽培、食用菌、藻类工厂、驱蚊杀虫等 领域都得到了广泛应用。适宜高效的植物照明灯具,配备上智能优化的光控策略, 使得作物培育不再受到自然光条件的拘束,对于增强农业产出、保障农产品安全具 有非常重要的意义。

在北美特殊经济作物的合法商用化、疫情促使全球增强粮食危机意识、土地短缺以 及植物工厂兴起等多重因素推动下,近年来植物照明发展迅速。根据Frost& Sullivan 的统计数据,全球植物补光设备市场规模从2015的17.6亿美元上升至2019年的37.9 亿美元,年均复合增长率为21.1%。Frost& Sullivan预计2020年至2024年全球植物 补光设备行业市场规模的年复合增长率将维持在25.5%,市场规模将在2024年将达 到115.0亿美元。

目前市场上主要存在四大类植物照明灯:LED灯、荧光灯、高压钠灯、白炽灯及卤 灯。根据OFweek产业研究院预测,到2021年,全球LED植物生长灯的市场占比将 达到60%,预计未来LED光源渗透率将进一步提升,占据植物照明领域的主流。

当前全球LED植物照明下游应用市场仍主要集中在日本、美国、荷兰等国。根据高 工产研LED研究所数据统计,2020年我国LED植物灯具出口金额超5亿美元,比上年 同期增长426.3%。智研咨询的数据表明,2019年我国LED植物照明系统及灯具市场 产量分布为为10.83万套和40.90万套,国内需求仅为14,957套和59,846套,海外市 场需求占比达八分之七。

我国的LED植物照明存量需求市场相对较小,未来增长空间巨大。同比于18年,19 年我国LED植物照明系统及灯具市场需求增长较快,同比增长率分别达21.94%及 22.46%。中国农科院预测,根据我国现有农业产业规模估算,未来5年农用LED照 明灯具及其控制装备的需求量将达到几十亿元。

文章来源: 未来智库,千际咨询,中商产业研究院

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