光谱辐照度计用于植物生长灯检测:PPFD、分波段光谱与YPFD怎么测

来源:林上科技   发布时间:2026/08/17 09:54  浏览:60

植物生长灯检测最容易出现的误区,是把“灯看起来很亮”直接理解成“植物得到的有效光很多”。人眼对不同波长的敏感程度并不相同,而植物对光的利用也不是按照人眼视觉响应来计算。因此,在温室补光、植物工厂、育苗架和植物照明研发中,只记录Lux往往不够,还需要进一步看PPFD、不同波段的光子分布以及完整光谱曲线。

这也是光谱辐照度计与普通照度测试最大的使用差异之一。前者不仅要告诉操作者某一点有多亮,更要帮助判断这束光由哪些波长组成、蓝绿红区域如何分配、不同测点之间是否均匀,以及灯具运行一段时间以后光谱配方有没有变化。对植物灯来说,真正有价值的数据通常来自一套固定测点、固定高度、固定记录方式的长期比较。

为什么植物照明不能只比较Lux

Lux是按照人眼视觉响应加权得到的照度单位,所以它特别适合建筑照明、办公照明、教室和工作面的明亮程度评价。但植物照明中的PPFD关注的是一定光谱范围内单位面积、单位时间接收到的光子数量。两个光源即便Lux相同,只要光谱组成不同,对应的PPFD就可能不同。

例如,一盏以白光LED为主的灯和一盏加入较多红光通道的植物灯,人眼看到的明亮程度可能相近,但由于不同波长在人眼光视效率函数中的权重不同,其Lux与光子数量之间不存在固定的一一换算关系。因此,用一个固定系数把所有植物灯的Lux统一转换成PPFD,并不适合精细的光配方比较。

PPFD之外,为什么还要看蓝、绿、红分波段数据

很多植物灯由多个LED通道组成,常见的白光、蓝光、红光以及其他波段通过不同配比形成最终光谱。只看总PPFD,可以判断某个测点接收到的总体光子水平,却不能说明各个光谱区域是怎样组成的。如果研发人员正在调整LED通道比例,或者生产部门需要检查不同批次灯具的光谱一致性,那么分波段数据和光谱曲线会更有参考价值。

实际检测时,可以先在灯具达到相对稳定工作状态后,将探头放置在预先定义的冠层高度,以中心点和边缘点组成测量网格。每个点记录PPFD,并同步记录蓝、绿、红光区域数据。对于多层种植架,不能只测其中一层;不同层的灯距、反射材料、结构遮挡和周边灯具叠加都可能改变实际光环境。

现场项目 建议记录内容 主要用途
冠层高度 探头到灯具的固定参考距离 保证前后数据可比较
总PPFD 各测点的光子通量密度 观察整体光水平和均匀性
蓝/绿/红PPFD 各光谱区域的分项数据 检查光谱配方和通道变化
光谱曲线 各波长位置的相对分布 识别峰形和批次差异
YPFD等扩展参数 按仪器定义记录 用于科研或光配方比较
环境信息 日期、温度、灯具档位、测点编号 异常追溯和复测

植物工厂冠层PPFD与分波段光谱检测

植物工厂冠层PPFD与分波段光谱检测

一套植物灯检测流程应该怎样建立

第一步并不是马上测数值,而是定义检测对象。需要明确测的是单只灯具、整层种植架、温室补光区域,还是某一个实验处理区。对象不同,测点设计也不同。单灯研发可以关注中心光谱和几个典型位置,生产现场则更需要关注面积内的均匀性。

第二步是固定灯具状态。可调功率或多通道灯具要记录档位;刚启动的灯具应考虑输出稳定过程;如果有风扇、温控或自动调光系统,也应保证不同批次检测采用相同条件。否则,同一盏灯前后两次数据差异可能并非光源老化,而是控制状态不同。

第三步是固定探头位置与方向。光谱辐照度计探头接收面的角度对数据具有直接影响,测量时宜保持探头水平并与既定测试平面一致。不要为了追求更大的数字而不断调整探头朝向,也不要用灯正下方的最高点代表整层植物获得的光照。

第四步才是记录指标。对于普通栽培现场,可将PPFD和空间均匀性作为重点,再结合光谱曲线判断光谱配方;研发阶段则可增加蓝、绿、红分项PPFD、YPFD等数据,形成更完整的光环境记录。

LS335在植物照明检测中适合承担什么工作

在上述流程中,林上LS335可以作为现场多参数测量配置使用。其公开资料显示,该仪器设置植物照明模式,可测PPFD、蓝/绿/红光PPFD和YPFD,同时显示光谱曲线。对于需要在多个种植层、多个测点重复记录的场合,把这些数据放在同一套测量流程中,可以减少不同仪器切换后测点位置不一致的问题。

林上LS335还同时具备照度测量功能。这样做的意义并不是用Lux替代PPFD,而是让同一个光环境既可以从视觉照明角度观察,也可以从植物光子量角度比较。当植物工厂兼有人工作业照明和植物补光需求时,这两套指标应分别理解。

公开规格标注其照度量程达到1000000 Lux,因而在高照度灯具和较强自然光环境中拥有较大的量程覆盖范围。强光现场仍然需要控制探头姿态、测量位置和光源变化。例如温室中同时存在太阳光和补光灯时,云层经过就可能让总光环境在短时间内发生明显变化。如果要比较补光灯本身的效果,应提前设计自然光背景的处理方法,而不是把两个不同时刻的数据直接相减。

“叶绿素A/B”项目不能理解成测叶片叶绿素含量

部分光谱仪器会提供与植物光响应有关的扩展指标。林上LS335的公开规格中也列有叶绿素A和叶绿素B相关项目,但从其光学单位及测量方式看,这类数据应按照光谱响应加权指标理解,而不是植物叶片的叶绿素浓度检测。仪器探头测的是入射光,不是对叶片组织进行生化分析。

如果研究目标是评价叶片叶绿素真实含量、光合效率或者植物营养状态,应使用相应的植物生理检测、叶绿素测量或实验室分析方法。光环境参数与植物生理指标可以做相关研究,却不能因为名称相似就当成同一个检测项目。

标准文件告诉我们的重点,是统一术语和测量条件

植物照明领域目前可以关注GB/T 44941-2024《植物照明术语》、GB/T 44473-2024《植物照明用LED灯、LED灯具和LED模块 性能规范》以及GB/Z 44064-2024《植物生长LED人工光环境技术报告》。人工光型植物工厂还可结合GB/T 45177-2024《人工光型植物工厂光环境技术规范》核对项目要求。具体测试项目、测量装置和判定条款应以当前正式标准文本以及项目合同为准。

这也意味着,一台便携式光谱辐照度计很适合研发比较、现场调试、日常巡检和内部复核,但不能因为屏幕上出现PPFD或其他指标,就直接替代灯具产品的完整实验室性能检测。涉及产品认证、型式试验或者第三方报告时,仍应按对应标准配置试验环境和计量设备。

最后把数据变成可以追溯的生产记录

植物照明长期运行以后,灯具污染、安装位置变化、通道故障、驱动输出变化以及设备老化都可能使光环境改变。更有效的管理方法,是在新灯安装后就建立基准数据,并保存测点图。以后复检仍然按照相同测点、相同高度和相同档位测量。

林上LS335公开资料提供仪器记录以及PC端数据导出能力,可以把各测点数据纳入批次档案。对于异常点,不宜一次测量后立即判断灯具故障,应先在原位置复测,并与周边点、历史数据和光谱曲线共同判断。只有当测量条件和记录方式都固定下来,PPFD、YPFD以及分波段数据才真正能够进入植物照明研发和质量管理流程。

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