近年来，随着设施农业的快速发展，对植物光照产品的研究越来越多，而LED光源以其低功耗、体积小、可以近距离照射植物等优势，在植物光照领域已经被广泛应用。由于植物生长对光环境的光学参数有一定的要求，而不同的植物对光的吸收也不同，因此需要针对特定植物的生长需求而采用对应的光照产品，并利用先进的测量技术及仪器实现植物光照环境的检测。

植物生长光环境

      判断植物生长所提供的光照条件是否优质，还要从以下四个方面来说起：光质，光密度，光均匀性，昼长。

光质

      光质，即光谱质量。光照灯具的不同光谱成分对植物生长的影响不同，如红光有可促进植物茎的生长；蓝紫光有助于果实的形成；因此根据植物生长需求选择合适光质的光照。

      研究表明，决定植物光合作用的叶绿素对蓝光和红光较为敏感，其峰值波长分别在450 nm和630 nm附近。

（叶绿素a叶绿素b和细菌叶绿素的吸收谱）

      植物生长依赖体内多种叶绿素和其他色素的共同光合作用，McCree在1972年通过大量文献调研，基于22种植物，给出了植物相对量子效率曲线（RQE）在植物光度系统中，即上图所示的常用光谱响应曲线 。

光密度

      植物的光照是否越多越好？答案当然是NO。

      众所*知，植物有喜光植物、耐荫植物、中性植物之分。植物对光密度的要求有一个上限，即光饱和点，当光密度达到植物的光饱和点时，植物的光合作用达到顶点，而当光密度继续增强，植物的光合作用不但不会提高，反而会下降，植物自身便会产生光抑制现象，并且会损伤植物。

光均匀性

      LED光源发光具有较强的方向性，因此为了保证较好的植物形态，为植物生长环境进行光均匀性设计十分重要；主要包括光源光色一致性设计和空间辐射一致性设计。

昼长

      与人类一样，植物生长也有其生物节律。植物的光合作用其实包括光反应和暗反应两类;其中暗反应的进行不需要光照条件，因此，因此夜晚不可提供过高的光照条件，否则植物夜间不能进行休息，影响暗反应的进行。

植物照明的量值计量系统

（光度系统光量子系统以及植物光度）

      植物与人眼对光谱的响应特性不同，光照产品的选择应基于植物生长的需求。

      人眼对光的感知在光度计量系统中表征，波长范围为380~780 nm，将光谱辐射量与人眼的光谱光视效率函数V(λ)加权积分以获取相应的量值，如式(1)计算光通量。(Φe,λ：光谱辐射通量；λ：波长;Km=683 lm/W；K：有效光合效率系数)

      考虑到植物的光合作用主要是由于落到叶面上的光子数，因此过去常用光量子计量系统表征植物照明的性能，波长范围一般为400~700 nm，即光合有效辐射(PAR)区间。因为光量子能量与其波长成反比，所以在相同辐射能量下，光量子数与波长则成正比关系，可用图2中光谱响应曲线Q(λ)来表示，植物光合通量(PPF)的计算公式。

(N=6.02×1023;h=6.63×10-34 Js;c=3.00×108 m/s)

      然而，根据植物对光质需求的分析，植物对光辐射敏感的区域实际为300~800nm，而且Q(λ)与植物对光的吸收曲线RQE还是有差距的，常用的光量子计量体系并不能很好地表征植物照明的性能。现在也有不少植物学家使用RQE即P(λ)作为波长敏感曲线的植物光合光度系统，其光合光通的计算方法如式(3)所示。



      常用的光度系统中的其他参量，如光强I、光照E等，也可以按照上述光通量的方法类比到植物照明的计量体系中。

      植物对光密度的要求有一个上限，即光饱和点，当光密度达到植物的光饱和点时，植物的光合作用达到顶点，而当光密度继续增强，植物的光合作用不但不会提高，反而会下降，植物自身便会产生光抑制现象，并且会损伤植物。然而，根据植物对光质需求的分析，植物对光辐射敏感的区域实际为300~800nm，而且Q(λ)与植物对光的吸收曲线RQE还是有差距的，常用的光量子计量体系并不能很好地表征植物照明的性能。

植物光照仪选型

• HP350P （350-800nm）

• HP350UVP （230-850nm）

• HP350PM（350-800nm）

• HP250P（350-800nm 485、232、USB通讯）

• PHOTOT200P植物光量子计（400-700nm）

• HP370光照探头（400-700nm  485、232、USB通讯）

• 植物工厂时时监测定制方案：多路光谱监测、多路PPFD监测

• HP2000P植物光照测试系统

技术参数

      HP2000P采用专业机械和电子双重快门设计，可测<1μs的极短闪光灯的光谱；采用高性能精密光栅和高灵敏度背照式精密阵列CCD，具有高精度、快速、高可靠性和*高性价比的特点。

基本测量功能：

      测试相对光谱功率分布，色品坐标，主波长，色纯度，峰值波长，色温，显色指数，半宽度，光通量（配积分球），辐射功率，红色比，色容差等参数，满足国际照明委员会CIE对光和颜色测量要求。

主要技术指标

光栅：高性能精密衍射光栅；

探测器：背照式精密阵列CCD；

积分时间：50μs-10s；

主要光学参数：

波长范围：350nm-800nm(可扩展到紫外200nm或红外1100nm)

波长准确度：±0.2nm；

光学带宽：2nm；

杂散光：<0.1%

色品坐标准确度：±0.0025（标准色光下），±0.0003（标准A 光源下）；

色品坐标重复性：±0.0002x，±0.0003y（恒温蓝光LED）

光通量测量范围：0.01 lm-200,000 lm（配不同积分球）；

光度准确度：一级

A/D转换：16bit 1.25MHz AD；

通讯接口：USB2.0；

基本测量功能

      测量光谱功率分布，实现植物光度系统下的光合辐射度量、光量子系统下的光电子数、辐射度系统下辐射度量、光度系统下的光度量的测量。广泛应用于植物生长灯测量领域。

基本参数

1、CCT(K)        2、光通量(lm)"      3、坐标x,y          4、坐标u,v

5、色容差SDCM    6、明暗视觉比S/P    7、峰值波长(nm)     8、中心波长(nm)"

9、主波长(nm)    10、质心波长(nm)    11、半宽度(nm)      12、红色比(%)

13、绿色比(%)    14、蓝色比(%)       15、色偏差duv       16、色纯度(%)

17、显色指数    18、辐射功率Ep(W/㎡) 19、色域指数(Rg)  20、逼真度指数(Rf) 

 光电参数

21、光效(lm/W)     22、能效             23、能效等级              24、电压(U,V)

25、电流(I,A)     26、功率(P,W)     27、功率因数(Pf)     28、正向电压(Vf,V)

29、正向电流(If,A) 30、反向电压(Iv,mcd)  31、反向电流(Ir,uA)   

植物参数

 32、PPF(350-800nm)(umol/s)"//光子通量

33、PPF(400-700nm)(umol/s)"//光合光量子通量

34、PPFuv(umol/s)    35、PPFr(umol/s)       36、PPFg(umol/s)

37、PPFb(umol/s)     38、PPFfr(umol/s)      39、PPFfir(umol/s)

40、PPE(umol/J)      41、Euv(W/㎡)          42、Er(W/㎡)

43、Eg(W/㎡)         44、Eb(W/㎡)           45、Efr(W/㎡)

46、Eir(W/㎡)        47、  Erb红光/蓝光比   48、Erfr红光/远红光比

49、PRF(mW)"  //光合有效辐射通量

50、KPPFV(umol/s/Klm)"//光合与光度转换系数

51、Eff(umol/s/W)"//光合光子通量效率