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关键术语
1. 光照覆盖范围(Light Footprint)
光照覆盖范围指每个灯具分配给树冠层的区域。
- 这是一个包含长度和宽度的二维测量,灯具照射的是水平面。
- 常见示例为 4’x4′ 的覆盖范围
2. 光照重叠(Light Overlap)
光照重叠是指多个灯具的光线共同照射到同一平面。
- 每个灯具都有其覆盖范围,但光能通常会超出该范围。
- 重叠能提升光强度、均匀性和穿透力。
3. 光照穿透力(Light Penetration)
光照穿透力指强光从各个角度照射树冠层,并深入植物叶片。
- 这能增加花芽表面的PPFD,从而促进最佳发育。
- 光照重叠和提高PPFD可进一步增强穿透力。
4. 距离树冠距离(Distance to Canopy)
指灯具与树冠顶部之间的垂直距离。
- 每种灯具都有推荐的悬挂距离,以实现最佳的光照均匀性和PPFD。
- 灯具挂得过近或过远都会导致光照环境不佳。
核心要点
灯具的安装基于光照覆盖范围。合理利用覆盖范围应最大化光照重叠和均匀性,这两者有助于在树冠层实现最佳光强度
树冠距离与PPFD
辐射在传播过程中强度会逐渐减弱,光能也遵循这一规律。随着光源与植物之间距离的增加,光能量以指数形式减少。因此,灯具必须悬挂在适当的距离,以确保植物表面获得最佳PPFD。
灯具与树冠的推荐距离因灯具类型和输出功率而异。发射高热辐射光谱的灯具需要更大的距离,而发射目标光谱的灯具则可以更近。此外,高功率灯具需要比低功率灯具更大的悬挂距离。
主要灯具类型包括高强度气体放电灯(HID)和发光二极管(LED):
HID灯具
- 所有带灯泡的灯具都可归类为HID灯。
- HID灯具需要更大的树冠距离,因为其对植物产生较高的热辐射。
- HID灯通过电流在两个电极之间通过等离子体(电离气体)产生光,同时伴随大量热量。
LED灯具
- LED灯具由数千个小型二极管组成,可发射光线。
- 由于产生热量较少且光谱更集中,LED灯具需要的树冠距离较短。
- 二极管在通电后直接将电能转化为光能,而非依靠热量发光。
- LED灯具可更接近植物悬挂,从而在植物表面实现更高的PPFD。这是因为LED灯具可发射目标光谱或特定波长的光线。而HID灯具因热辐射较高,需离植物更远悬挂,从而降低了可用PAR的强度。
总结:
LED灯具因热辐射低且光谱集中,能够更靠近植物悬挂,为植物提供更高效的光能。而HID灯具需要更远的悬挂距离,可能导致植物表面获得的有效光能减少。
光谱组成
光合有效辐射(PAR)仅占太阳光能量的不到一半(约45%)。在阳光的PAR光谱中,大约30%为蓝光,35%为绿光,35%为红光。许多旨在提供平衡光谱的灯具会接近这一比例。例如,Gavita 1700e 的红绿蓝(RBG)比例为40%红光、41%绿光、19%蓝光,并包含2.2%的远红光(Far Red)。
许多全光谱LED灯具并未包含紫外线(UV)光谱,但如今大多数灯具都提供UV-A附加组件,且新型灯具也开始集成UV光谱。早期研究表明,UV光谱的持续使用可能对植物造成伤害,因此推荐的使用方式是在光周期的中间(例如12小时光周期的第4.5到7.5小时)运行UV条灯2-3小时。虽然植物需要体验全范围的光能,但UV附加条灯并非种植成功的决定性因素。如果条件允许并正确使用,它们可以成为一个不错的补充。
高强度气体放电灯具(HID),如双端高压钠灯(DE HPS)和陶瓷金属卤化物灯(CMH),天然发射紫外线。这两种灯具类型将在后续进行详细讨论。
光照均匀性
光照均匀性指光环境中PPFD(光合光量子密度)的变化程度。理想的均匀性为90%(0.9)或以上,最高均匀性为100%(1.0)。均匀性可以通过以下公式计算:最低PPFD / 最高PPFD。例如,最低PPFD为1000 µmol/m²,最高PPFD为1100 µmol/m²,其均匀性为0.91或91%。
为了提高光照均匀性,需确保所有灯具在同一水平面上发光。可以使用水平仪、激光水平仪等工具对灯具进行调平