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关于LED植物照明深层次的探讨分析

  地球上的绝大多数动物与植物的生长都离不开太阳光的照射,但在不同区域和不同时间,太阳光的供应是有限及有区别的,避开光照的周期,仍然有很多光照不足的情况,因而人工光源在动植物的生长中的补光应运而生。近年来,随着红光、蓝光以及远红外大功率单色LED技术的快速发展,LED在农业照明领域的应用引起了广泛的关注。

  植物对于光的要求,主要为光照颜色、光谱、光照强度和光照时间。所以通过人工开发特定光谱照明产品的光照可以极大地提高植物生长。

  一、那么到底什么样的光更适合植物生长呢?

  不同波长的光线对植物光合作用的影响是不同的,植物光合作用需要的光线波长在400~720nm左右。

  400~520nm(蓝色)的光线,叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大,能促进绿叶生长、蛋白质合成、果实形成,所以对光合作用影响也最大。

  610~720nm(红色)的光线能促进植物根茎生长,有助于开花结果和延长花期,起到增加产量作用,而且对光合作用与光周期效应的影响也很显著。

  300~440nm(紫色光)促进植物形成色素和对磷和铝元素的吸收,直接影响植物及果实的维生素D、角质层的形成和干物质的积累。

  520~610nm(绿色)的光线,色素吸收比率很低。

  所以植物灯一般做成红蓝组合、全蓝、全红三种形式,通常红光波长选择在620~630nm或者640~660nm, 蓝光波长选择在450~460nm或者460~470nm。

  合适的光配方能大大促进植物生长发育,提高产量和质量。然而每种植物对光都有其自己的敏感区,所以研究高效的光配方在植物生产中具有重要意义。常州千明最新推出的“各种照明环境模拟器”给研究植物光配方的研究人员提供了不少便利。

  二、什么是“各种照明环境模拟器”(Multiple Lighting Environment Simulator)?

  适用产品:LEDCube任一照明场景模拟器,LEDSense 光谱可调校准光源

  未来半导体照明的发展方向之一是智能化。所谓的智能化不仅包括无线技术控制灯的开关、亮度的调节等,更重要的是实现对于不同应用场景,用最合适的光(特定的光谱功率分布、亮度等)进行照明,例如什么光最适合中小学教室照明、什么光最适合艺术品照明、什么光最适合家居照明、什么光最适合农业照明等。若需要找到不同应用场景下最合适的照明条件,则需要有一个照明平台实现能够模拟任一照明场景进行相关实验,而光谱功率分布(Spectral Power Distribution,SPD)可调光源恰恰能通过调节不同波长的出射功率来达到上述目的。

  传统光源的SPD基本是固定的,如下图,仅仅能够通过电路调节每种光源的亮暗,而无法实现SPD可调。

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  钨丝灯与冷白荧光灯SPD

  由于LED的窄带性,使得通过调节不同峰值波长的LED亮度进行混光来达到SPD可调成为可能,如下图为不同峰值波长的LED出射SPD。众所周知,SPD是光源最核心的光品质参数,若复现了某光源的SPD,则相当于复现了该光源的色温、显色指数、色品坐标等,也就实现了模拟任一照明场景的目的。

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