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    破解LED改變植物的生長(cháng)周期密碼

    :2016-11-11    :333
    以前植物只是根據時(shí)節變化而生長(cháng),但如今在LED燈光下植物可以改變生長(cháng)周期,這是為什么呢?研究光要從光譜開(kāi)始,想了解LED改變植物生長(cháng)變化這個(gè)謎還得先知道LED植物燈光譜是什么。
     
    光的研究基礎是光譜,光的應用品質(zhì)需要光譜分析,LED植物燈的光譜尤為重要,制造商對植物燈光譜的設計能力決定其市場(chǎng)競地位,LED植物燈光譜需要根據種植工藝專(zhuān)門(mén)設計而不能去仿制。
     
    植物工廠(chǎng)是跨界產(chǎn)品,植物工廠(chǎng)技術(shù)分為種植設備技術(shù)與種植工藝技術(shù),植物燈光譜技術(shù)是種植設備與種植工藝的重要關(guān)聯(lián)點(diǎn),需要明確的一點(diǎn)是種植工藝決定光譜設計,對植物燈的設計與制造是保證種植工藝所要求的光質(zhì)能達到最佳效率,植物燈的這些特點(diǎn)決定了植物光譜設計具有復雜性和多樣性。
     
    光譜的非視覺(jué)應用
     
    光譜應用分視覺(jué)應用和非視覺(jué)應用,照明屬于視覺(jué)應用,植物光照屬于非視覺(jué)應用,視覺(jué)應用與非視覺(jué)應用就光譜本身的物理量綱都不相同,然而,目前仍然看到許多植物燈采用照明單位標注參數,這個(gè)會(huì )導致應用混亂的參數標注可能來(lái)源于“植物照明”的提法。
     
    對植物光合作用的光譜研究實(shí)質(zhì)是以波長(cháng)為定義域的光輻射功率或光量子的分布形態(tài)與量值(光質(zhì))分析,這個(gè)分析是通過(guò)光譜數據和光譜圖實(shí)現的。
     
    太陽(yáng)光光譜
     
    植物種植需要研究太陽(yáng)光譜,地面上測試的太陽(yáng)光譜屬于吸收光譜,標準的太陽(yáng)光譜如圖 AM1.5G(G173-03)所示,由于地理位置與季節不同,在地面測試到的光譜輻射量會(huì )有不同,但光譜的形態(tài)相同。
     
    植物的光合作用,通常的理論是研究波長(cháng) 400nm-700nm 范圍,把波長(cháng)限制在這個(gè)范圍的 AM1.5G(下圖)可以看出,光譜形態(tài)接近矩形。
     
    為了提供人造光源的光譜設計參考,我們給出波長(cháng) 350-850nm 范圍的 AM1.5G 圖供參考。
     
    太陽(yáng)光光譜對植物燈光譜設計有重要的參考作用,但不具備依賴(lài)性,試圖仿制太陽(yáng)光光譜到植物燈,是一種徒勞而沒(méi)有效率的做法。
     
    AM1.5G 在 400-700nm 波長(cháng)范圍內的紅光、綠光、藍光輻射比例為:紅光占 32.62%,綠光占 35.38%,藍光占 32.69%。
     
    分析某個(gè)種植地區的太陽(yáng)光對本地區種植很重要,應該在當地通過(guò)專(zhuān)業(yè)儀器實(shí)際測量,這樣能準確分析。
     
    這個(gè)光譜圖在400-700nm 波長(cháng)范圍內的紅光、綠光、藍光輻射比例為:紅光占28.7%,綠光占36.58%,藍光占35.43%。
     
    可以看出,地理位置的不同,光譜中紅綠藍成分有差別,這對太陽(yáng)光型和混合型植物工廠(chǎng)的設計影響較大。
     
    準確的分析當地的太陽(yáng)光光譜,可以給太陽(yáng)光型和混合型植物工廠(chǎng)的種植工藝提供科學(xué)的光合量參考,可以正確地提供補光燈的選用依據,對于太陽(yáng)光型植物工廠(chǎng),準確的光譜分析更加有利于 SPA2 的方式。
     
    需要注意的是太陽(yáng)光譜與人造光源的光譜分析量綱有所不同,太陽(yáng)光光譜適合采用輻射量綱描述,人造光源適合采用光量子量綱描述,關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,后續有專(zhuān)門(mén)的文章介紹,敬請期待。
     
    LED光源的光譜與極限參數
     
    把LED植物燈的光譜作為重點(diǎn)討論,是因為 LED 光源的光譜可以根據種植工藝要求進(jìn)行設計,同時(shí),LED光源的光譜通過(guò)調光技術(shù)可以實(shí)現可變光譜的控制,LED光源是目前唯一可以實(shí)現可變光譜的植物燈光源,植物燈可變光譜的技術(shù)主要是針對光形態(tài)控制,在節能方面作用不大,普通植物燈通過(guò)光周期的調整也是可以節能,可變光譜的應用成本會(huì )提高很多。
     
    1) 根據LED的光譜形態(tài)可以推算最高的PPF
    植物燈光譜形態(tài)確定后,對應于這種光譜形態(tài)的最高 YPF 或 PPF 就可以計算出來(lái),這對評估 LED 植物燈的應用非常重要,也是 LED 植物燈與其他類(lèi)型的植物燈性能比較的主要方法,可以參考我們制作的下表:
     
    目前的LED封裝技術(shù)批量供貨的最高輻射效率低于40%:
     
    光源輻射效率 = (輻射功率/電功率)×100%
     
    2) LED植物燈的光譜設計體現制造商的品質(zhì)能力
     
    LED植物燈的光譜設計是對種植工藝要求的設備支持能力,關(guān)系到植物燈制造商的市場(chǎng)競爭力,是衡量制造商技術(shù)與工藝的主要特征,植物燈的光譜設計體現出制造商對 LED 芯片與封裝的選擇,植物燈光譜分析與計算能力,燈具的配光設計,光量子場(chǎng)均勻度把控,驅動(dòng)技術(shù),散熱技術(shù),產(chǎn)品可靠性控制,安裝結構設計等的綜合制造水平,標志著(zhù)制造商的產(chǎn)品在市場(chǎng)的技術(shù)實(shí)力,應用上述幾方面的內容去評估植物燈產(chǎn)品可以減小投資風(fēng)險和采購風(fēng)險。(作者:許東)
     
     LED封裝器件LAMP直插LED系列SMD貼片LED系列COB大功率LED系列POWER大功率LED系列DISPLAY數碼點(diǎn)陣LED系列LED光源模組LED集成光源UVLED燈珠RGBLED燈珠高顯指LED燈珠L(cháng)ED發(fā)光二極管ACLEDCOB LED燈珠大功率LED大功率LED燈珠紅外發(fā)射管紅外接收管貼片式LED燈珠芯片級封裝燈珠紫外光LED。   
     



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