在植物照明2835燈珠LED領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。隨著植物照明快速發(fā)展，準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)照明產(chǎn)品以及現(xiàn)場照明環(huán)境越來越受到關(guān)注，有必要從兩點(diǎn)出發(fā)考慮對(duì)植物照明的評(píng)價(jià)，一是植物健康生長需求，二是充分節(jié)能環(huán)保的照明。近年來，電光源技術(shù)在植物照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，特別是LED2835燈珠以其光效高、發(fā)熱低、體積小、壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，

光是植物生長和發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一，植物生長需要通過光合作用將光能轉(zhuǎn)換為自身生長所需要的能量，不同的植物對(duì)光的需求是不同的，則所需選擇的補(bǔ)光光源也各有差異，下面主要從光質(zhì)、光密度和光均勻性3方面進(jìn)行分析。

1.1 光質(zhì)

2835燈珠研究表明，決定植物光合作用的葉綠素對(duì)藍(lán)光LED和紅光LED較為敏感，其峰值波長分別在450 nm和630 nm附近，同時(shí)其他顏色的光也顯著影響植物的生長，如細(xì)菌葉綠素還需要來自紫外和紅外的非可見光以對(duì)植物形態(tài)發(fā)生作用。

如圖1所示，植物生長依賴體內(nèi)多種葉綠素和其他色素的共同光合作用，McCree在1972年通過大量文獻(xiàn)調(diào)研，基于22種植物，給出了植物相對(duì)量子效率曲線（RQE）在植物光度系統(tǒng)中，即圖1中所示的常用光譜響應(yīng)曲線 。事實(shí)上，針對(duì)不同植物，以及同一植物的不同生長期的吸收光譜，需要確定所選組合植物照明光源的光譜范圍和峰值波長，植物照明的光譜可以通過實(shí)驗(yàn)室的測量獲得，也可以對(duì)照明現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測評(píng)價(jià)。

1.2 光密度

2835燈珠植物對(duì)光密度的要求有一個(gè)上限，即光飽和點(diǎn)，當(dāng)光密度達(dá)到植物的光飽和點(diǎn)時(shí)，植物的光合作用達(dá)到頂峰，而當(dāng)光密度繼續(xù)增強(qiáng)超過植物的光飽和點(diǎn)后，植物的光合作用不但不會(huì)提高，反而會(huì)下降，植物自身便會(huì)產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象。根據(jù)光密度對(duì)植物影響程度的不同可將植物分為喜光植物、耐蔭植物、中性植物，這些植物都需要合適的光密度才能良好生長。光密度對(duì)應(yīng)輻射照度或者光子通量密度（PPFD）。在植物照明的現(xiàn)場，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)測來評(píng)價(jià)其光密度是否符合植物生長需求。而在植物照明的設(shè)計(jì)時(shí)，則可以利用照明燈具的空間光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 光均勻性

由于植物是不能移動(dòng)的光合自養(yǎng)生物，而2835燈珠發(fā)光具有較強(qiáng)的方向性，且可能存在空間光色分布不均勻，若不針對(duì)植物生長環(huán)境中的光均勻性進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會(huì)使得光照系統(tǒng)中不同位置的植物接收到的光質(zhì)和光強(qiáng)不同，從而容易形成同種植物在個(gè)體大小、生長速率和光合產(chǎn)量上的差異。因此，在進(jìn)行光照系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮光的均勻性，由所選光源的光色特性設(shè)置光源的排布。根據(jù)CSA（國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)）最近發(fā)布的《植物生長用 LED 平板燈性能要求》，植物照明產(chǎn)品光均勻性的評(píng)價(jià)包括輻射照度均勻性 和輻射光譜不一致性U_λ兩個(gè)方面。

在設(shè)計(jì)植物2835燈珠照明系統(tǒng)之前必須首先查閱某一特定植物所需要光的光質(zhì)、光密度，在取得這些數(shù)據(jù)后對(duì)再進(jìn)行光源的選擇和光均勻性的設(shè)計(jì)，而這些都需要依賴精確的光源性能評(píng)價(jià)方法和設(shè)備。

2.1 植物照明的量值計(jì)量系統(tǒng)

如圖2所示，植物與人眼對(duì)光譜的響應(yīng)特性不同，人眼對(duì)光的感知在光度計(jì)量系統(tǒng)中表征，波長范圍為380~780 nm，將光譜輻射量與人眼的光譜光視效率函數(shù)V(λ)加權(quán)積分以獲取相應(yīng)的量值，如式（1）計(jì)算光通量。（Φ_e,λ：光譜輻射通量；λ：波長；K_m=683 lm/W；K：有效光合效率系數(shù)）

考慮到植物的2835燈珠光合作用主要是由于落到葉面上的光子數(shù)，因此過去常用光量子計(jì)量系統(tǒng)表征植物照明的性能，波長范圍一般為400~700 nm，即光合有效輻射（PAR）區(qū)間。因?yàn)楣饬孔幽芰颗c其波長成反比，所以在相同輻射能量下，光量子數(shù)與波長則成正比關(guān)系，可用圖2中光譜響應(yīng)曲線Q(λ)來表示，式（2）給出了植物光合通量（PPF）的計(jì)算公式。（N=6.02×1023；h=6.63×10^-34 Js；c=3.00×108 m/s）

然而，根據(jù)植物對(duì)光質(zhì)需求的分析，植物對(duì)光輻射敏感的區(qū)域?qū)嶋H為300~800nm，而且Q(λ)與植物對(duì)光的吸收曲線RQE還是有差距的，常用的光量子計(jì)量體系并不能很好地表征植物照明的性能?，F(xiàn)在也有不少植物學(xué)家使用RQE即P(λ)作為波長敏感曲線的植物光合光度系統(tǒng)，其光合光通的計(jì)算方法如式（3）所示。

常用的光度系統(tǒng)中的其他參量，如光強(qiáng)I、光照E等，也可以按照上述光通量的方法類比到植物照明的計(jì)量體系中。

2.2 光譜測量對(duì)于植物照明的意義

2835燈珠在植物照明中，常使用光量子計(jì)或者光合光量子計(jì)，它們一般由濾色片和光敏元件組成，通過濾色片對(duì)光譜透過率的修正，使最終光敏器件對(duì)光輻射的響應(yīng)與Q(λ)或其他波長敏感函數(shù)相匹配。這種光量子計(jì)使用很方便，但光譜的匹配實(shí)際很難做到完美匹配，甚至失匹配會(huì)相對(duì)嚴(yán)重，對(duì)測量精度影響非常大。更重要的是，如上所述，光量子計(jì)量系統(tǒng)本身的缺陷，常用光量子計(jì)并不能針對(duì)植物對(duì)照明光質(zhì)的需求，客觀分析植物照明的真正效果。

隨著光譜測量技術(shù)的發(fā)展，基于光譜法的測量技術(shù)和設(shè)備也日趨成熟，并逐漸應(yīng)用至植物照明檢測領(lǐng)域。通過測量植物照明產(chǎn)品的光譜絕對(duì)值，并進(jìn)行相應(yīng)的換算即可實(shí)現(xiàn)輻射度系統(tǒng)、光度系統(tǒng)、光量子系統(tǒng)及植物光度系統(tǒng)四大計(jì)量系統(tǒng)間的量值轉(zhuǎn)換。

圖3所示為某植物生長燈的光譜圖，該光譜法測量不僅不存在任何失匹配問題，而且可以在全光譜范圍內(nèi)對(duì)照明產(chǎn)品的光質(zhì)、光密度及光均勻性各方面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，測量精度較高，且操作智能便捷。但一般光譜測量都存在線性較差和雜散光影響等問題，從另外一方面限制了測試精度，也對(duì)測量設(shè)備提出新的要求。

2.3 植物照明現(xiàn)場的測量

對(duì)于一般精度要求的現(xiàn)場測量，需要體積小巧，測量速度快的測量儀器，據(jù)此可采用如圖4所示的便攜式光譜光合輻照度計(jì)。該設(shè)備采用了遠(yuǎn)方分光積分結(jié)合（SBCT）的zhuanli技術(shù)，將積分法和光譜法相結(jié)合，通過對(duì)光譜測量絕對(duì)值的精確修正提升了光譜測量的線性。與光量子測量儀相比，其波長測量范圍更寬，測量精度更高，植物測量的適用性更廣，可廣泛應(yīng)用于植物工廠、無土栽培、溫室等植物生長中光輻射的現(xiàn)場監(jiān)控。

2835燈珠對(duì)于精度要求較高的現(xiàn)場測量，可采用如圖5所示的高精度光譜光合輻照度計(jì)。該輻照度計(jì)采用了優(yōu)質(zhì)光柵和高性能陣列探測器，具有良好的線性動(dòng)態(tài)范圍（光度線性為±0.3%），同時(shí)通過引入先進(jìn)的雜散光校正技術(shù)，**降低了雜散光對(duì)測量的影響（雜散光＜0.01%），可用于校正便攜式光譜光合照度計(jì)的測量結(jié)果，以保證便攜式光譜光合輻照度計(jì)的測量準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。

為了方便實(shí)現(xiàn)四大計(jì)量系統(tǒng)的參數(shù)測量以及不同系統(tǒng)間的量值轉(zhuǎn)換，光譜光合輻照度計(jì)還可配置智能分析軟件，以準(zhǔn)確獲得輻照度E_e，光照度E，光量子密度E_q以及光合輻照度E_p等參數(shù)，如圖6所示，在現(xiàn)場測量中快速地評(píng)價(jià)任意指定受照面的光照性能。2835燈珠

2.4 植物照明產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)室測量技術(shù)

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)室測量中，評(píng)價(jià)單個(gè)植物照明產(chǎn)品的光色性能時(shí)，2835燈珠首先關(guān)注的是其光合輻射通量Ф_P、能量轉(zhuǎn)化效率、以及燈具的光譜分布等，可將高精度光譜光合輻照度計(jì)的光纖連接到積分球系統(tǒng)對(duì)被測照明產(chǎn)品進(jìn)行測量。

為實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)良好的均勻性，則需要測量植物照明產(chǎn)品的空間光、色分布特性，以進(jìn)行科學(xué)的光學(xué)設(shè)計(jì)。普通照明用的分布光度計(jì)測量的是照明產(chǎn)品的空間光強(qiáng)分布，受制于探測器獲取的是光度量值，并不適用于2835燈珠植物照明。對(duì)于植物照明的測量，使用光譜光合輻照度計(jì)替代光度探頭，組成空間分布光譜輻射計(jì)來進(jìn)行空間光色分布的測量是比較好的方案，如圖7所示。

植物生長照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須以光照對(duì)植物的影響為依據(jù)，配合全面而客觀的照明產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)方法，并針對(duì)不同的測試場合選擇合適的評(píng)價(jià)設(shè)備，從而選擇出合適的光源，確定好光源的數(shù)量及排布，以保證植物的健康快速成長。2835燈珠