破解LED改變植物的生長(cháng)周期密碼
：2016-11-11
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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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現在的燈具設計師，一言不合就腦洞大開(kāi)！
