近(jin)年來(lai)(lai)，隨著設施農業(ye)的(de)(de)(de)(de)快速發(fa)展，對植(zhi)(zhi)物(wu)照明的(de)(de)(de)(de)研究越來(lai)(lai)越多，LED光源以其特有(you)的(de)(de)(de)(de)優勢，使其在植(zhi)(zhi)物(wu)照明領域被廣泛應(ying)用。由于植(zhi)(zhi)物(wu)生長對光環境的(de)(de)(de)(de)光學參(can)數(shu)(shu)有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，因此(ci)需要(yao)有(you)相應(ying)的(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)技術及(ji)儀(yi)器(qi)來(lai)(lai)精確測(ce)量(liang)光環境的(de)(de)(de)(de)光學參(can)數(shu)(shu)是否(fou)符(fu)合相應(ying)植(zhi)(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)(de)生長需求(qiu)(qiu)，以此(ci)選(xuan)擇出(chu)合適的(de)(de)(de)(de)光源，確定(ding)光源的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)量(liang)及(ji)排布(bu)，根(gen)據植(zhi)(zhi)物(wu)對光的(de)(de)(de)(de)合理需求(qiu)(qiu)為光源研制(zhi)應(ying)用提供適宜的(de)(de)(de)(de)方案。

　　LED照明產品(pin)在用(yong)(yong)于(yu)植物栽培照明時，不僅要考量其基本的(de)光(guang)度、輻射度性(xing)能，還需根據植物的(de)光(guang)合作用(yong)(yong)特(te)性(xing)，在光(guang)量子系(xi)統(tong)(tong)和植物光(guang)度系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)考量植物受照面(mian)的(de)光(guang)量子密(mi)度以(yi)及(ji)植物光(guang)度學參數，從而綜合評價植物照明光(guang)源的(de)性(xing)能。

植物照(zhao)明的關鍵(jian)因素(su)及對照(zhao)明產(chan)品(pin)的要求

　　首(shou)(shou)先，光(guang)(guang)質。植(zhi)物一般(ban)依靠葉片中的(de)葉綠(lv)素(su)吸收(shou)照射光(guang)(guang)，其吸收(shou)波(bo)段一般(ban)處于(yu)藍光(guang)(guang)和紅(hong)光(guang)(guang)區域，如(ru)圖1所示。吸收(shou)光(guang)(guang)在植(zhi)物體(ti)內(nei)經光(guang)(guang)合(he)作用轉換為有機能量，用以(yi)生長繁殖(zhi)。因此(ci)，對于(yu)植(zhi)物照明(ming)產品，首(shou)(shou)先應考量其吸收(shou)波(bo)段的(de)輻照度(du)，一般(ban)為400nm~500nm藍光(guang)(guang)和600nm~700nm紅(hong)光(guang)(guang)波(bo)段的(de)輻照度(du)，以(yi)及(ji)需要確定所選組合(he)植(zhi)物照明(ming)的(de)光(guang)(guang)譜(pu)組成、范圍、峰值(zhi)波(bo)長和色溫等。

葉綠素a和葉綠素b的吸收(shou)譜(引自 CIE 2012）

　　其次，光(guang)(guang)密(mi)度(du)(du)。植(zhi)物(wu)接(jie)受光(guang)(guang)密(mi)度(du)(du)不同，將直(zhi)接(jie)影響植(zhi)物(wu)的(de)(de)生(sheng)長發育和(he)結構特征(zheng)。如光(guang)(guang)密(mi)度(du)(du)減弱時，會出現(xian)(xian)(xian)同作(zuo)物(wu)減少，花芽分化推遲(chi)、子房發育不良等現(xian)(xian)(xian)象。由于，植(zhi)物(wu)與(yu)(yu)人眼對(dui)光(guang)(guang)譜的(de)(de)響應(ying)特性(xing)不同，人眼對(dui)光(guang)(guang)的(de)(de)感知量(liang)一般在(zai)光(guang)(guang)度(du)(du)系(xi)統中實(shi)現(xian)(xian)(xian)測量(liang)，而植(zhi)物(wu)的(de)(de)光(guang)(guang)合作(zuo)用(yong)則一般在(zai)光(guang)(guang)量(liang)子系(xi)統和(he)植(zhi)物(wu)光(guang)(guang)度(du)(du)系(xi)統中實(shi)現(xian)(xian)(xian)測量(liang)評價(jia)，評價(jia)參數為光(guang)(guang)量(liang)子通量(liang)密(mi)度(du)(du)（PPFD）。Mc.Cree通過大量(liang)的(de)(de)研(yan)究表明在(zai)400-700nm之間，用(yong)光(guang)(guang)量(liang)子通量(liang)密(mi)度(du)(du)評價(jia)光(guang)(guang)合作(zuo)用(yong)的(de)(de)有效(xiao)輻射(she)能取得與(yu)(yu)實(shi)際光(guang)(guang)生(sheng)物(wu)效(xiao)應(ying)符合較(jiao)好的(de)(de)效(xiao)果。

　　再次(ci)，光(guang)均勻性(xing)。由于LED發光(guang)具有較強的(de)方向性(xing)，且可(ke)能存在空(kong)間光(guang)色(se)分布均勻性(xing)，因此，在大面積種(zhong)植場(chang)合，還應考(kao)察植物受(shou)照(zhao)(zhao)面上(shang)輻射(she)照(zhao)(zhao)度均勻性(xing)，以獲得高質(zhi)量的(de)均勻照(zhao)(zhao)明(ming)環境。

　　最后(hou)，晝(zhou)長(chang)。不同(tong)植(zhi)物對光(guang)(guang)譜(pu)的(de)需(xu)求不同(tong)，不同(tong)生(sheng)長(chang)階段對光(guang)(guang)譜(pu)的(de)需(xu)求也(ye)不同(tong)，設(she)施農業中的(de)人工補(bu)光(guang)(guang)必(bi)須遵(zun)循(xun)植(zhi)物的(de)光(guang)(guang)生(sheng)理(li)特性，才能達(da)到最佳的(de)補(bu)光(guang)(guang)效果(guo)。因此，不僅需(xu)要(yao)準確(que)測量LED光(guang)(guang)源的(de)光(guang)(guang)譜(pu)組成，還要(yao)能夠知悉照度隨時(shi)間變化的(de)情(qing)況。

植物生長用LED照明(ming)產品(pin)的(de)測量

　　以往在植物照(zhao)明領域，常使用(yong)光(guang)(guang)量子(zi)計來進行測(ce)量，但光(guang)(guang)譜(pu)的匹配實際很難做(zuo)到(dao)完美匹配，甚至失匹配會相對嚴(yan)重，對測(ce)量精(jing)度影響較大。隨著光(guang)(guang)譜(pu)測(ce)量技術(shu)(shu)的發(fa)展，基(ji)于(yu)光(guang)(guang)譜(pu)法的測(ce)量技術(shu)(shu)和(he)設備也(ye)日趨成熟，并逐步應用(yong)至植物照(zhao)明檢測(ce)領域。

　　植物光(guang)(guang)(guang)(guang)合作用(yong)的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)相應曲線與人眼的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)(guang)視效(xiao)率曲線不(bu)同，因(yin)此(ci)在評(ping)(ping)價各(ge)種光(guang)(guang)(guang)(guang)源的照(zhao)(zhao)射(she)效(xiao)果(guo)時，需按(an)照(zhao)(zhao)植物的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)響(xiang)應曲線評(ping)(ping)價照(zhao)(zhao)射(she)效(xiao)果(guo)。而(er)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)法不(bu)僅不(bu)存在任何失匹配問(wen)題，而(er)且可以在全光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)范圍內對照(zhao)(zhao)明產品(pin)的光(guang)(guang)(guang)(guang)質、光(guang)(guang)(guang)(guang)密度、光(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)(zhao)均(jun)勻度各(ge)方面性能進行評(ping)(ping)價。但一般的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)測(ce)(ce)量存在線性較差(cha)和雜散光(guang)(guang)(guang)(guang)影(ying)響(xiang)等問(wen)題，從另(ling)一方面限制(zhi)了測(ce)(ce)試精度，也對測(ce)(ce)量設備提出(chu)了新的要(yao)求。