1、LED 芯片選型時必須注意的幾個關(guān)鍵參數(shù)萬物生長靠太陽”光照是作物進(jìn)行光合作用的必備要素之一，光照條件的好壞 直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。自然界中，太陽的光照度隨地理緯度、 季節(jié)和天氣狀況的不同而變化。溫室內(nèi)的光照度除與上述因素有關(guān)外，還與溫室結(jié)構(gòu)、管理措 施及材料的透光性能等密切相關(guān)。由于溫室覆蓋材料、灰塵以及結(jié)構(gòu)遮光等因素 的影響，溫室內(nèi)的光照狀況要比露地差得多，一般僅為露地的 30%70%尤其是在冬 季和早春季節(jié)，太陽高度角低，日照時間短，溫室LED 在溫室補(bǔ)光中的應(yīng)用萬物生長靠太陽”光照是作物進(jìn)行光合作用的必備要素之一，光照條件的好 壞直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。自然界中，太陽的光照度隨地

2、理緯度、 季節(jié)和天氣狀況的不同而變化。溫室內(nèi)的光照度除與上述因素有關(guān)外，還與溫室結(jié)構(gòu)、管理 措施及材料的透光性能等密切相關(guān)。由于溫室覆蓋材料、灰塵以及結(jié)構(gòu)遮光等因素的影響，溫室內(nèi)的光照狀況要比露地差得多，一般僅為露地的 30%70%尤其是在 冬季和早春季節(jié)，太陽高度角低，日照時間短，溫室內(nèi)光照度往往不能 滿足作物生長 的需求，人工補(bǔ)光成為眾多可控環(huán)境溫室管理的必然選擇。目前,溫室人工補(bǔ)光主要考慮三個方面要素：一是對光照度的要求。以主要 作物光補(bǔ)償點(diǎn)為依據(jù)，番茄、黃瓜、辣椒的光補(bǔ)償點(diǎn)分別為 3000Lx、2000Lx 和 1500LX,光飽和點(diǎn)為 70000Lx、55000LX 和 30000L

3、x,因此,溫室補(bǔ)光光照度一般 要 求在作物冠層達(dá)到 1000Lx3000Lx。二是對光質(zhì)的要求。作物的光合作用主要 利 用 400nm500nm的藍(lán)紫光、600nm700nm 的紅橙光以及少量 700nm800nm 的遠(yuǎn) 紅外光,溫室補(bǔ)光一般根據(jù)作物不同,對 R/B（紅/藍(lán)和 R/FR（紅/遠(yuǎn)紅有特定要 求。三是對光周期的要求。自然界晝夜交替、周而復(fù)始的現(xiàn)象形成了光周期，作物在漫長的進(jìn)化過程中適應(yīng)了這種明暗變化。但是,在冬至前后或連陰天時，光照時間往往不能滿足作物生長發(fā)育需求，需要人工補(bǔ)光來增加光照時間。近年來,溫室人工補(bǔ)光已經(jīng)成為設(shè)施園藝生產(chǎn)的重要手段，各種人工光源也得到了快速發(fā) 展。1、溫

4、室補(bǔ)光常用光源及其特征目前，常用的溫室人工補(bǔ)光光源主要有熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。近年來,隨著大功率 LED 的研制成功,新型節(jié)能光源 LED 也引起了廣 泛關(guān)注。普通熒光燈提供較多的綠光，約為 50%,其余部分大多為紅、藍(lán)光，又分別約占 總光譜的 25%,遠(yuǎn)紅色光譜比例很低。熒光燈發(fā)光效率較高 壽命長（約 12000h 但是 功率較小（目前常用有 28W 和 36W 兩種，滿足一定光照度所需燈具多。由于含有 很多的綠光，容易造成作物徒長。目前常用于植物組培。鈉燈是汞和鈉蒸氣發(fā)光的氣體發(fā)光光源，分為低壓鈉燈和高壓鈉燈兩種。低壓鈉燈出現(xiàn)較早，鈉蒸氣壓不超過幾個帕，其發(fā)光光譜集中

5、在 589nm 的黃色光,通常只 能與其他光源配合使用。發(fā)光效率高達(dá) 200lm/W,壽命長（約 9000h。高壓鈉燈標(biāo)準(zhǔn)工作鈉蒸氣壓約為10kPa ,發(fā)光光譜中有較多的紅橙光和較少的藍(lán)綠光。 發(fā)光效 率較高，功率大,壽命長（約 12000h 目前在溫室補(bǔ)光中使用較多。但由于高壓鈉燈是熱光源，表面溫度高,發(fā)熱量較大，不能近距離照射作物。金屬鹵化物燈是汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣產(chǎn)生電弧從而放電發(fā)光的一種氣體發(fā)光光源?？赏ㄟ^改變金屬鹵化物組成呈現(xiàn)不同的光譜。其發(fā)光效率較高,功率大，壽命長（5000h20000ho 但是燈內(nèi)的填充物中有汞，當(dāng)使用的燈破 損或失效 拋棄時，都會對環(huán)境造成污染。光譜中

6、含有較多的遠(yuǎn)紅光，發(fā)熱量大,不能近距離照射 作物。LED（lightemittingdiode,發(fā)光二極管光源是近年來發(fā)展起來的新型節(jié)能光源。 與白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈等人工光源相比，LED 具有顯著優(yōu)點(diǎn)：直流低壓供 電。小功率彩色 LED 的正向電壓通常為 1.5V2.8V,大功率 LED 的正向 電壓通常 為 3V4V,遠(yuǎn)小于安全電壓。節(jié)能。鈉燈和金屬鹵化物燈是氣體放電發(fā)光燈，靠加熱升溫使金屬元素蒸氣 放 電而發(fā)光。LED 是固體發(fā)光光源，不需要加熱就能發(fā)光，是一種冷光源，因此其減少 了消耗在加熱上的電量。單色光源,發(fā)光效率高。LED 可發(fā)射單色光，其半波寬大多為吃 Onm,可以精確 地

7、為植物提供所需要的光譜，而不浪費(fèi)電能發(fā)出黃光、綠光等植物不需要的 光譜。體積小、應(yīng)用靈活。可設(shè)計出輕薄短小的燈具，應(yīng)用空間大。環(huán)保。LED 是固體發(fā)光光源，不含汞等有害物質(zhì)，在安裝使用中不會造成污染, 其廢棄物也可以回收。LED 光源是環(huán)保的綠色光源。壽命長。LED 是固體光源，內(nèi)部不存在松動部分，沒有玻璃、燈絲等易損和 易 燒部件，機(jī)械強(qiáng)度大，耐振動,耐沖擊，壽命可達(dá) 50000h 以上。LED 光源的明顯優(yōu)勢已經(jīng)引起荷蘭、日本、美國等國學(xué)者的關(guān)注，尤其是近年 來大功率 LED 的研發(fā)成功,為 LED 在溫室補(bǔ)光應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2 溫室補(bǔ)光 LED 光源類型及結(jié)構(gòu)常用的 LED 溫室補(bǔ)光光源

8、主要有兩種形式，一種是垂直照射的點(diǎn)光源式，一種 是穿插于植株之間進(jìn)行側(cè)面照射的帶光源式。目前，LED 光源用于溫室人工補(bǔ)光尚 處于試驗階段。2.1 點(diǎn)光源式點(diǎn)光源式（如圖 3 是較早得到開發(fā)和應(yīng)用的 LED 溫室補(bǔ)光光源,可以根據(jù)不同 氣候條件、不同作物類型以及生長的不同階段，調(diào)整 LED 補(bǔ)光光源的光照度和光 質(zhì)。其安裝方式多為在溫室頂部已有骨架基礎(chǔ)上加裝條狀LED 供電裝置，也可以獨(dú)立安裝 LED 光源的支撐結(jié)構(gòu)和供電裝置，LED 點(diǎn)光源從供電裝置中引出，垂直向 下照射植物。每個 LED 點(diǎn)光源由數(shù)個 LED 燈珠組成,根據(jù)組裝要求不同，外形可 以為方形或圓形。根據(jù)作物種類不同，紅色_ED

9、 點(diǎn)光源和藍(lán)色 LED 點(diǎn)光源間隔 布 置，葉菜類作物可以考慮設(shè)置紅藍(lán)光照度比（R/B 為（79:1,因為紅光對莖伸長有促 進(jìn)作用,也可起到增加產(chǎn)量的作用,果菜類作物 R , B 比可設(shè)置為（510: 1。獨(dú)立安裝 LED 點(diǎn)光源支撐結(jié)構(gòu)的 LED 溫室補(bǔ)光系統(tǒng)。 左上角為 LED 點(diǎn)光源的供電裝置,正面立柱是 LED 點(diǎn)光源和供電裝置的支撐結(jié)構(gòu)。LED 點(diǎn)光源一般懸掛于植株上方進(jìn)行補(bǔ)光，光源系統(tǒng)常處于固定狀態(tài)，高度不易調(diào)節(jié)，對于達(dá)到一定 高 度的果菜類作物補(bǔ)光較為適宜。2.2 帶光源式帶光源式 LED 溫室補(bǔ)光系統(tǒng)是在點(diǎn)光源基礎(chǔ)上開發(fā)起來的光源系統(tǒng)，其顯著 特征是高度可以調(diào)節(jié)，可以根據(jù)不同作

10、物需求及不同生長階段進(jìn)行光源的高度、光照度和光質(zhì)調(diào)節(jié)。帶式 LED 光源結(jié)構(gòu)相對簡單,克服了點(diǎn)光源式 LED 組件多、 安裝復(fù)雜的弊端, 夏季不用時還可置于天溝下側(cè)，避免對通風(fēng)降溫以及栽培操作的影響 i 由于高度可 以調(diào)節(jié)，可根據(jù)作物大小近距離照射作物，光能損失小，效率高:帶式光源還 可置于作 物冠層下部，形成穿插照射，避免從上部照射時冠層葉片對下部植株的 遮擋。頂置帶光源將 LED 內(nèi)置于柔性材料中，供電裝置置于帶光源兩端。選用大功 率（1WLED 芯片的燈珠，單顆排列，紅藍(lán)光比例按植物 R/B 的需求不同順序設(shè) 置。 由于帶光源質(zhì)量較輕，無需支撐結(jié)構(gòu),從而大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖 4 為帶光

11、源細(xì)節(jié) 圖,箭頭所指為頂置帶光源的柔性燈帶，可附著在溫室原有骨架或支撐 上,質(zhì)量輕，結(jié) 構(gòu)簡單。LED 燈帶與植物距離可根據(jù)作物的高度不同自由調(diào)節(jié)。同時，由于大功率LED 的選用，使植物下層葉片的光環(huán)境也得到一定的改善，光遮蔽明顯減小，光照均 勻度明顯提高。穿插帶光源：設(shè)計思路不同于上述兩種 LED 溫室補(bǔ)光光源，其主要特點(diǎn)是充分 利用 LED 發(fā)熱量小的特點(diǎn)，使光源與植物零距離接觸，光損失比頂置帶光源還 小，充 分發(fā)揮帶光源柔性的特點(diǎn)，布置在作物行間或壟間，甚至纏繞于植物上，最大程度地滿 足了作物的光合需求。紅色 LED 穿插帶光源置于植物主要莖稈上，也穿插在植株之間照射，并且布置 多層穿插

12、帶光源，徹底解決了上層葉片引起的光遮蔽問題。同時，由于零距離 照射,能夠使光質(zhì)調(diào)節(jié)作用發(fā)揮得更充分。例如，針對作物節(jié)問伸長需要，在作物節(jié)間區(qū)布 置紅色 LED;針對果實形成以及蛋白質(zhì)的合成對藍(lán)光的需要，可在果 實區(qū)域酌情增 加藍(lán)色LED。3小結(jié)光是作物生長最重要的環(huán)境因子之一，荷蘭學(xué)者指出“ 18 的光照就是 1%的產(chǎn) 量”可見光在作物生產(chǎn)中的重要程度。溫室本身的光照比露地要低得多，尤其在冬 春季節(jié)和連陰雨雪條件下，光照不足的狀況會更加明顯，已經(jīng)成為限制蔬菜產(chǎn)量的 重要因素，溫室人工補(bǔ)光將是必然的選擇。目前的溫室人工補(bǔ)光光源主要有熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈和金屬鹵化物燈等，這些光源紅外和綠光等光譜成分所占比重較大，作物光合作用所需的紅、藍(lán)光 譜成分較少，光能利用率低，耗能大，運(yùn)行成本高。因