植物用LED平板燈的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)*

崔世鋼，陳紅豆，劉 昆，何 林

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)/天津市信息傳感與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

植物用LED平板燈的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)*

崔世鋼，陳紅豆，劉 昆，何 林

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)/天津市信息傳感與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

由于人眼視覺(jué)函數(shù)和植物敏感曲線的不同，原有的適用于普通照明燈具評(píng)價(jià)方法和照明標(biāo)準(zhǔn)將不適于植物照明燈具。文章以植物光度學(xué)為理論依據(jù)，介紹評(píng)價(jià)植物用LED平板燈的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。該指標(biāo)符合實(shí)際應(yīng)用中植物對(duì)光的要求，適用于大部分植物用LED平板燈的性能評(píng)價(jià)。

植物光度學(xué) 植物用LED平板燈 性能指標(biāo)

如今，LED平板燈被廣泛應(yīng)用在植物照明領(lǐng)域[1]。LED平板燈的照明性能好壞，直接影響著植物的生長(zhǎng)品質(zhì)。通常，各種光源或燈具產(chǎn)品大多數(shù)以人眼對(duì)光的敏感度進(jìn)行設(shè)計(jì)的。然而，植物和人眼對(duì)光的敏感區(qū)域和程度是不同的。因此，原有的適用于人眼的光通量、光照度等光度學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)將不適于植物[2]。

1 電學(xué)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

電學(xué)性能是電器產(chǎn)品中最主要的一類性能。額定功率是電學(xué)性能中，1個(gè)表示電學(xué)能量的參數(shù)指標(biāo)。額定功率代表LED平板燈在1 s內(nèi)能把多少J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，這一電學(xué)特性，可以保證平板燈正常工作功率。長(zhǎng)時(shí)間大于或小于額定功率運(yùn)行，會(huì)降低LED平板燈的效率，降低LED平板燈的使用壽命。LED平板燈的額定功率應(yīng)由制造商或銷售商標(biāo)稱，用功率表進(jìn)行測(cè)量，其初始功率實(shí)測(cè)值與額定功率P相差不得大于5%。

2 植物光度學(xué)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

光的輻射和吸收均是通過(guò)不連續(xù)的單元進(jìn)行的，這個(gè)單元就是光子。光子是光傳遞能量過(guò)程中的最小單位[2]。光合有效光量子流密度（PPFD）是指，光合有效輻射中的光通量密度。它表示單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上，在400～700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，入射的光量子數(shù)，單位為μmol/m2·s。一般根據(jù)LED燈板的大小，將與燈板照射面積相等的被照射面平均分成若干個(gè)小區(qū)域，用光量子流密度計(jì)測(cè)得被測(cè)面不同點(diǎn)處的PPFD值。在統(tǒng)計(jì)學(xué)范疇內(nèi)，均值、極差和標(biāo)準(zhǔn)差分別反映一組數(shù)據(jù)的整體水平、變動(dòng)幅度及這一個(gè)數(shù)據(jù)集的離散程度。因此，可以把極差、均值和標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)用到評(píng)價(jià)植物用LED平板燈的光合有效光量子流密度上來(lái)。均值反映光源整體光照水平，均值越大，植物的光合作用就越強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)差是評(píng)價(jià)LED平板燈發(fā)光均勻性的一個(gè)重要性能指標(biāo)，LED平板燈發(fā)光越均勻，同一階段所收獲的植物的生長(zhǎng)狀態(tài)和生長(zhǎng)趨勢(shì)會(huì)達(dá)到一致。極差是測(cè)定數(shù)據(jù)變動(dòng)程度的最簡(jiǎn)單的指標(biāo)。

3 輻射性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

光質(zhì)為影響植物光合作用的條件之一。光質(zhì)會(huì)影響葉綠素a、葉綠素b對(duì)光的吸收，從而影響光合作用的光反應(yīng)階段。太陽(yáng)光中，能用于植物光合作用的光，主要為紅橙光和藍(lán)紫光。因?yàn)?，光合色素中的葉綠素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。許多研究表明，紅光對(duì)光合器官的正常發(fā)育至關(guān)重要，它可通過(guò)抑制光合產(chǎn)物從葉中輸出來(lái)，增加葉片的淀粉積累；藍(lán)光則調(diào)控葉綠素形成、氣孔開(kāi)啟及光合節(jié)律等生理過(guò)程。730 nm遠(yuǎn)紅光照明對(duì)植物的最主要影響之一是庇蔭作用[3]。因此，通過(guò)控制紅光（660 nm）與藍(lán)光（450 nm）光強(qiáng)的比值（R/B）和紅光（660 nm）與遠(yuǎn)紅光（730 nm）光強(qiáng)的比值（R/FR），實(shí)現(xiàn)針對(duì)各種植物的最佳制定化光配方。

紅光、藍(lán)光和遠(yuǎn)紅光的輻射照度可用輻射照度計(jì)或遠(yuǎn)方植物光照專用分析儀測(cè)量。在植物用LED平板燈出廠時(shí)，制造商或銷售商需給出15 cm、25 cm的2種距離以上的紅光和藍(lán)光輻射照度比和紅光與遠(yuǎn)紅光輻射照度比，并以表格形式表示，其實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值相差應(yīng)不大于10%。

4 結(jié)語(yǔ)

植物用LED平板燈在增加糧食產(chǎn)量、縮短植物培育周期、延長(zhǎng)花卉植物開(kāi)花周期等方面，具有極其重要的意義。合理標(biāo)準(zhǔn)的引用和新舊標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化計(jì)算，有利于植物用LED平板燈的推廣和國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化。

[1] 楊其長(zhǎng)，徐志剛，陳弘達(dá)，等．LED光源在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的應(yīng)用原理與技術(shù)進(jìn)展．中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2011，13（5）：37～42

[2] 高鴻磊，諸定昌．植物生長(zhǎng)與光照的關(guān)系．燈與照明，2005，29（4）：1～2

[3] 陳文成．730 nm遠(yuǎn)紅光LED在植物照明中的應(yīng)用．中國(guó)照明電器，2015，（8）：29～30

國(guó)家863科研項(xiàng)目（2015AA033303）；國(guó)家自然科學(xué)基金（61275169、61178048）