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植物生长用LED光照标准led灯珠的分类进展及体系

统佳光电

白炽灯、荧光灯、高压钠灯、高压汞灯等传统光源,运用于农业以及生物范畴,存在低生物光效、高能耗以及高运行成本的不足,以人工光植物工场为例,光源能泯灭用约占体系运行成本的40%~60%。相对于于传统照明,LED光源能形成与植物光互助用及其形态建成基本吻合的光谱接收峰值,具备效率高、耗能小、无汞污染、精准波长、体系智能可控等长处,体系节能达50%以上,在温室补光、植物组培、植物工场和遗传育种等浩繁范畴具备广漠的运用远景。

本文梳理了植物生长用LED光照的尺度进展, 并切磋植物生长用LED照明尺度系统框架。国度半导体照明工程研发及财产同盟(CSA)自2012年起最先植物生长用LED光照尺度化事情,2013年发布第1项集体尺度T/CSA021-2013《植物生长用LED平板灯机能要求》;以后,鞭策制订国度尺度GB/T32655《植物生长用LED 光照术语以及界说》、集体尺度T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技能规范》等。

         集体尺度T/CSA 021-2013《植物生长用LED平板灯机能要求》      

植物生长用LED照明产物情势浩繁,如平板灯、双端灯、柔性灯带等,并将跟着技能的成长而慢慢变化。在2013年先后,LED平板灯重要运用在组培育苗。该尺度划定了植物生长用LED平板灯的术语以及界说、分类与定名、技能要求、实验要领、查验法则、标记、包装、运输以及储存。尺度内容上显示出植物生长用LED光源的基本权衡指标,与糊口照明用光的参数差异较年夜。

该尺度界说了植物生长用LED平板灯的主辐射波长,是指辐射波长规模为600~700nm的红- 橙辐射波段以及400~500nm的蓝- 紫辐射波段,以此为根蒂根基界说蓝- 紫辐射照度、红- 橙辐射照度,进而界说了红蓝辐射照度比;该尺度基于物理量界说了总辐射通量(单元:W)、总辐射照度( 单元:W/m²), 以支撑植物生长LED光照范畴的出产、检测、验收等事情。尺度界说了光合光子通量密度[ 单元:μmol/(m²·s)], 指是植物举行光互助历时单元时间内单元面积上吸收到的灯发射的必然波长规模内的光子数量,但由于植物举行光互助用吸收到的光子数量欠好计量,其技能要求并未表现在该尺度中。

该尺度提出了植物生长用LED平板灯应该切合的GB7000基本安全要求, 节制装配切合GB19510.1四、GB/T 24825要求,电磁兼容机能要求;在电气特征方面,划定了功率、功率因数要求;在辐射机能方面,划定了初始辐射通量/辐射效率、辐射强度漫衍、辐射照度以及红蓝辐射照度比、辐射照度的匀称性;在辐射光谱特征、寿命特征等方面也作出了要求。

         集体尺度T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技能规范》      

该项尺度重点存眷LED灯具产物通用的技能机能及其评价指标。因为运用于植物光照财产的灯具产物种类繁多,规格型号各有差别,机能质量良莠不齐,亟需成立相对于同一的机能指标的判别以及评价尺度。因为这一财产属于新兴财产,及早推出相干尺度,便于指导财产技能成长及产物定位,但由于有些技能机能的评价不敷成熟,有些参数(如光子通量效能、光源的光谱漫衍与植物光谱的吻合水平分等)的要求有待进一步完美。

该尺度按照运用情况的要求,增补了按照植物光合轮回模式分类的C3植物、C4植物、CAM植物等术语。根据灯具用途、植物光互助用体式格局、节制体式格局对于植物光照用LED灯具举行了分类。对于植物生长用LED灯具的安全机能、布局外不雅、电学机能(功率、功率因数)、光学机能、靠得住性、电磁兼容性等举行了规范,对于灯具的光子通量效能举行了分级,针对于技能要求给出了检测要领。

在布局外不雅要求中,对于灯具外貌的防腐(到达WF2)、抗紫外线老化等提出了要求;在光学机能要求中,划定了光子通量、光子通量效能[ 实测值不该低于0.7μmol/(s·W)]、光谱漫衍、配光曲线等参数要求;靠得住性部门重要针对于光子通量维持率、情况顺应性做了要求;在灯具的能效分级中,起首对于应高压钠灯[1.9μmol/(s·W)]以及荧光灯[1.3μmol/(s·W)] 的光子通量效能要害点, 将LED 光源的光子通量效能分为三类: 一类[ηP ≥ 1.9μmol/(s·W)]、二类[1.3μmol/(s·W) ≤ηP<1.9μmol/(s·W)] 和三类[(0.7μmol/(s·W) ≤ηP<1.3μmol/(s·W)]。其次,按照光源光谱分布的吻合程度将光源按不同纬度可以分成3个类别或3个等级,能效等级的划分同时考虑光源的光子通量效能和光谱分布的吻合程度2个因素,综合上述2个因素,将能效分为3等3类共9级。

          国度尺度GB/T 32655-2016《植物生长用LED光照术语以及界说》        

该项尺度界说的术语内容大要上分2个部门:一部门是有关植物生长方面的内容,重要来自我国出产、讲授以及科研中正在使用的术语, 这部门内容是海内外初次制订; 另外一部门是有关LED产物以及检测触及术语的内容,援用IEC 60050以及GB/T 24826-2016(IDT IEC62504)尺度中的部门术语,以包管尺度体系的协调。尺度中易混合的术语注释对于好比下:

  辐射器量 

● (电磁)辐射能相干术语
为了描写辐射源的机能,引入了辐射能及相干术语。辐射能界说因此电磁波情势的发射或者流传的能量Φe(单元:J)(图1)。

上述术语都是为描述辐射源性子而引入的,为了描述辐射能的时间特征就要增长“通量”界说,辐射通量即单元时间内的辐射能量;为了描述辐射通量的标的目的特征就要增长“强度”界说,强度是点辐射源的、有标的目的的、单元立体角的辐射通量;辐射出射度即单元面积发出的辐射通量;辐射亮液晶电视机led灯珠型号度即单元立体角单元面积的辐射通量。

惟独照度描写的是被照物吸收到的辐射,辐射照度即为单元面积吸收的辐射通量,对于植物光照而言,这是一个很主要的物理量,也称为通量密度,其意义不亚于光照度对于人眼的主要性。

● 光子量
光子量相干的物理量有许多,按照量子力学,光子具备波粒两象性,光子的能量E为

h为普朗克常数,ν为电磁波频率。是以只要将上述辐射器量改成光子量,所有瓜葛式都建立。

光子量多用于研究,辐射量多用于工农业出产。彼此可以换算,各有有益的地方。

● 光谱量
光谱漫衍( 辐射量、光器量或者光子量X(λ)的)/ 光质/ 光谱密集度界说为:在波长λ 处,包罗λ 的波长距离dλ 内的辐射量或者光器量或者光子量dX(λ) 与该波长距离之商:

单元:[X]/m, 例如W/m,lm/m 等。光谱相应函数dR(λ) 意义相仿。从植物光合有关的辐射量可以扩大一系列的术语。

  光合量 

● 光合有用辐射
光合有用辐射界说为:能为植物光互助用所哄骗的特定波长的辐射。光合有用辐射是植物辐射度的根蒂根基。

● 光合光子通量
光合光子通量界说为:能为植物光互助用所哄骗的光子通量[ 单元:μmol/(m²·s)]。

在植物心理学领域中,光子的数目凡是用微摩尔(μmol)暗示,1 μmol代6.023×1017 个光子,1mol代表6.023×1023个光子。

● 光合光子通量密度
光合光子通量密度界说为:能为植物光互助用所哄骗的光子通量密度。

● 光合速度
光合速度界说为: 植物光互助用中, 单元时间内单元叶面积上接收CO₂的量或者放出O₂的量, 或者者光合产品的干物资堆集量, 单元有μmol/(m²·s)、μmol/(m²·h) 以及g/(m²·h) 等。

因为植物光互助历时同时举行呼吸作用,以是光合速度又分总光合速度、表不雅光合速度(净光合速度)。总光合速度为表不雅光合速度与呼吸速度的代数以及。

● 量子效率/ 量子产额

量子效率界说为:光互助用中每一接收一个led灯珠蓝光子所孕育发生的光合产品量(即固定的CO₂或者开释出的O₂的份子数)。量子效率因计较要领的差别,可分为表不雅量子效率以及现实的量子效率。


● 相对于量子效率曲线(光互助用的)
相对于量子效率曲线(光互助用的)界说为:在各个波长上,单元光子通量密度所孕育发生的植物光合速度与波长的函数瓜葛。其辐射波长规模为400~700nm。相对于量子效率曲线示用意如图2所示。

● 光合光谱相应曲线(光互助用的)
光合光谱相应曲线(光互助用的)界说为:在各个波长上,单元辐照度所孕育发生的植物(净)光合速度与波长的函数瓜葛。

● 相对于光合光谱相应曲线(光互助用的)
相对于光合光谱相应曲线(光互助用的)即归一化后的光合光谱相应曲线,其示用意如图3所示。


光互助用的相应曲线是植物辐射度学的根蒂根基,有了它可以成立起植物光照的重要物理量。

上述量子效率曲线以及光合相应曲线很主要,是植物光照评价的根蒂根基。

  器量体系 

● 辐射器量体系
辐射器量体系是与辐射能量有关量的丈量体系。该体系以辐射通量单元瓦(W) 为计量单元。辐射量、光器量、光子量以及光合辐射量——这4种量都有不异的基本符号,为了区分别离加注下脚标e(能量)、v(视觉)、p(光子)、ph(光合),例如:Φe,Φv,Φp,Φph。由于汗青缘故原由,该器量体系用于植物光互助用辐射量的丈量时,其光合有用辐射的波长规模凡是定为320~780nm。

● 光器量体系
光器量体系依据给定的光谱光视效率函数,如V(λ)(图4),评价辐射量的丈量体系。以流明(lm)为单元, 波长规模为380~780nm。对于于植物光互助用辐射量的丈量,不宜接纳该器量体系。

● 量子器量体系(光合辐射量的)
量子器量体系依据给定的光互助用的量子效率曲线RQE,评价有关的辐射量的丈量体系。该体系以光子通量密度单元μmol/(m²·s) 为计量单元。

● 光合器量体系(光合辐射量的)
光合器量体系依据给定的光合光谱相应曲线,评价光互助用的有关的辐射量的丈量体系。该体系以光子辐射通量单元为计量单元。

● 光合器量转换因子(CVF)
各类光合器量体系之间可经由过程光合器量转换因子举行换算。

式中,Qλ是辐射源发射的每一单元波长距离Δλ内光谱辐射量;R(λ) 为对于应器量体系的相对于光合光谱相应。该公式也合用于统一器量体系差别相应曲线之间的转换。辐射量、光合辐射量(植物)、光合光子量(植物)之间的接洽可类比辐射量与光器量(人眼视觉)之间的瓜葛,示用意如图5所示。辐射量以及光器量可经由过程人眼视见函数V(λ)来举行转化。(相对于)光合光谱相应曲线对于于光合辐射量来讲,相称于光器量的人眼视见函数,经由过程它可以将辐射量以及光合辐射量举行转化。而辐射量与光合光子量则是经由过程相对于量子效率曲线举行转化。

植物生长LED光照范畴具备多学科交织、跨范畴运用的特色,在LED光源、光电参数、植物光心理反映、使用情况、丈量要领等方面和界说、术语方面均差别于通用照明,存在混用、借用以至错用征象,恍惚不清,影响了LED在举措措施农业中的运用以及推广,本尺度对于LED照明在植物光照中运用的基本名词术语举行界说以及规范,防止了界说杂乱、术语不同一的环境,确保植物生长LED光照范畴产物的出产、查验、验收、测试的规范与同一,为LED在我国农业中尺度化运用及推广奠基根蒂根基。

        植物生长用LED光照尺度系统切磋      

植物生长用LED光照运用, 如举措措施种苗、叶菜、果菜等方面,具备跨范畴、跨行业的特色,是当前国际的研究热门。在理论方面, 重要研究LED光情况对于举措措施作物生长发育的影响机制;在LED光源技能方面,重要研究事情在LED光配方参数优化、光效率晋升、智能管控技能等。尺度化事情是促成科研结果财产化、支撑财产规范成长的主要手腕。尺度系统的体例是动态的,需要思量近期以及久远的需求,跟着技能成长可以举行适量的调解。图6显示了植物生长用LED光照的尺度系统,尺度的制订建议联合尺度、技能陈诉等多种情势开展,综合办事与科技结果的转化。

       结语      

LED光照用于植物生长,如植物工场、温室补光、组培育苗等已经经在天下广泛运用,是跟着农业出产模式及半导体财产成长而呈现的新技能。植物生长用LED 光照技能尺度的研制以及实行可以促成科技结果的转化运用,阐扬根蒂根基保障以及支撑引领作用,促成财产的康健快速成长。(作者:半导体照明结合立异国度重点试验室 徐圆圆)

 



来历:温室园艺


(LED资讯网)。


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