企業(yè)在評(píng)估園藝照明的光源時(shí)，會(huì)面臨多個(gè)考慮，包括：光強(qiáng)度、光譜、光分布均勻性、能源效率和燈具壽命。園藝照明系統(tǒng)可以將電能轉(zhuǎn)換為用于植物生長(zhǎng)發(fā)育、促進(jìn)光合作用的光，而基于LED的光源可以為應(yīng)用提供調(diào)諧頻譜。然而，確定這種固態(tài)照明(SSL)系統(tǒng)的效率或效能是一個(gè)挑戰(zhàn)。影響照明系統(tǒng)整體效率的因素有幾個(gè)。本文討論照明設(shè)備的設(shè)計(jì)將如何影響能源效率，以及能源效率如何反過(guò)來(lái)影響受控植物生長(zhǎng)環(huán)境的整體盈利能力。
事實(shí)上，園藝燈具將電能轉(zhuǎn)換成可用光供植物生長(zhǎng)的效力對(duì)受控環(huán)境農(nóng)業(yè)(CEA)能否成功至關(guān)重要。圖1為受控環(huán)境農(nóng)業(yè)(CEA)的一個(gè)垂直農(nóng)場(chǎng)范例。
圖1. 將照明解決方案安裝在離農(nóng)作物冠層幾英寸以?xún)?nèi)是垂直農(nóng)業(yè)應(yīng)用的突破。
與設(shè)計(jì)不佳的LED解決方案和其他照明技術(shù)(如HPS和熒光燈)相比，正確設(shè)計(jì)的LED解決方案可實(shí)現(xiàn)每平方英尺更高的產(chǎn)量。
園藝的相關(guān)指標(biāo)
植物主要利用波長(zhǎng)在400-700nm的可見(jiàn)光進(jìn)行光合作用(圖2)，因此，此區(qū)段通常也被稱(chēng)為光合成有效輻射(PAR)。光合光子通量(PPF)測(cè)量照明系統(tǒng)每秒產(chǎn)生的PAR總量。測(cè)量時(shí)，使用積分球，用于捕獲并測(cè)量照明系統(tǒng)發(fā)射的幾乎所有光子。PPF的單位為每秒每平方米光子的摩爾數(shù)(μmol/s)。
圖2. 植物對(duì)光合有效輻射(PAR)的平均響應(yīng)
光合光子通量密度(PPFD)測(cè)量到達(dá)植物冠層的PAR量。PPFD表示單位時(shí)間面積上在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的光量子數(shù),單位為μmol/m2/s。 PPFD 也表示光量子的數(shù)量與光合作用間的相關(guān)性。
最后，我們討論光子功效。光子功效指園藝照明系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換為PAR光子的效率。如果光的PPF與輸入功率都已知的情況，就可以輕松計(jì)算園藝照明系統(tǒng)的光子功效。給定PPF的單位為μmol/ s，測(cè)量瓦特的單位是每秒焦耳(J/s)，分子和分母中的秒數(shù)消除，得到的單位為μmol/ J，這個(gè)單位就用于表示功效。這個(gè)數(shù)字越高，就表示照明系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)換成PAR光子就越有效。
