植物生長(zhǎng)燈檢測(cè)最容易出現(xiàn)的誤區(qū)，是把“燈看起來(lái)很亮”直接理解成“植物得到的有效光很多”。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的敏感程度并不相同，而植物對(duì)光的利用也不是按照人眼視覺(jué)響應(yīng)來(lái)計(jì)算。因此，在溫室補(bǔ)光、植物工廠、育苗架和植物照明研發(fā)中，只記錄Lux往往不夠，還需要進(jìn)一步看PPFD、不同波段的光子分布以及完整光譜曲線。

這也是光譜輻照度計(jì)與普通照度測(cè)試最大的使用差異之一。前者不僅要告訴操作者某一點(diǎn)有多亮，更要幫助判斷這束光由哪些波長(zhǎng)組成、藍(lán)綠紅區(qū)域如何分配、不同測(cè)點(diǎn)之間是否均勻，以及燈具運(yùn)行一段時(shí)間以后光譜配方有沒(méi)有變化。對(duì)植物燈來(lái)說(shuō)，真正有價(jià)值的數(shù)據(jù)通常來(lái)自一套固定測(cè)點(diǎn)、固定高度、固定記錄方式的長(zhǎng)期比較。

為什么植物照明不能只比較Lux

Lux是按照人眼視覺(jué)響應(yīng)加權(quán)得到的照度單位，所以它特別適合建筑照明、辦公照明、教室和工作面的明亮程度評(píng)價(jià)。但植物照明中的PPFD關(guān)注的是一定光譜范圍內(nèi)單位面積、單位時(shí)間接收到的光子數(shù)量。兩個(gè)光源即便Lux相同，只要光譜組成不同，對(duì)應(yīng)的PPFD就可能不同。

例如，一盞以白光LED為主的燈和一盞加入較多紅光通道的植物燈，人眼看到的明亮程度可能相近，但由于不同波長(zhǎng)在人眼光視效率函數(shù)中的權(quán)重不同，其Lux與光子數(shù)量之間不存在固定的一一換算關(guān)系。因此，用一個(gè)固定系數(shù)把所有植物燈的Lux統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成PPFD，并不適合精細(xì)的光配方比較。

PPFD之外，為什么還要看藍(lán)、綠、紅分波段數(shù)據(jù)

很多植物燈由多個(gè)LED通道組成，常見(jiàn)的白光、藍(lán)光、紅光以及其他波段通過(guò)不同配比形成最終光譜。只看總PPFD，可以判斷某個(gè)測(cè)點(diǎn)接收到的總體光子水平，卻不能說(shuō)明各個(gè)光譜區(qū)域是怎樣組成的。如果研發(fā)人員正在調(diào)整LED通道比例，或者生產(chǎn)部門(mén)需要檢查不同批次燈具的光譜一致性，那么分波段數(shù)據(jù)和光譜曲線會(huì)更有參考價(jià)值。

實(shí)際檢測(cè)時(shí)，可以先在燈具達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定工作狀態(tài)后，將探頭放置在預(yù)先定義的冠層高度，以中心點(diǎn)和邊緣點(diǎn)組成測(cè)量網(wǎng)格。每個(gè)點(diǎn)記錄PPFD，并同步記錄藍(lán)、綠、紅光區(qū)域數(shù)據(jù)。對(duì)于多層種植架，不能只測(cè)其中一層；不同層的燈距、反射材料、結(jié)構(gòu)遮擋和周邊燈具疊加都可能改變實(shí)際光環(huán)境。

植物工廠冠層PPFD與分波段光譜檢測(cè)

一套植物燈檢測(cè)流程應(yīng)該怎樣建立

第一步并不是馬上測(cè)數(shù)值，而是定義檢測(cè)對(duì)象。需要明確測(cè)的是單只燈具、整層種植架、溫室補(bǔ)光區(qū)域，還是某一個(gè)實(shí)驗(yàn)處理區(qū)。對(duì)象不同，測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)也不同。單燈研發(fā)可以關(guān)注中心光譜和幾個(gè)典型位置，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)則更需要關(guān)注面積內(nèi)的均勻性。

第二步是固定燈具狀態(tài)?？烧{(diào)功率或多通道燈具要記錄檔位；剛啟動(dòng)的燈具應(yīng)考慮輸出穩(wěn)定過(guò)程；如果有風(fēng)扇、溫控或自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)，也應(yīng)保證不同批次檢測(cè)采用相同條件。否則，同一盞燈前后兩次數(shù)據(jù)差異可能并非光源老化，而是控制狀態(tài)不同。

第三步是固定探頭位置與方向。光譜輻照度計(jì)探頭接收面的角度對(duì)數(shù)據(jù)具有直接影響，測(cè)量時(shí)宜保持探頭水平并與既定測(cè)試平面一致。不要為了追求更大的數(shù)字而不斷調(diào)整探頭朝向，也不要用燈正下方的最高點(diǎn)代表整層植物獲得的光照。

第四步才是記錄指標(biāo)。對(duì)于普通栽培現(xiàn)場(chǎng)，可將PPFD和空間均勻性作為重點(diǎn)，再結(jié)合光譜曲線判斷光譜配方；研發(fā)階段則可增加藍(lán)、綠、紅分項(xiàng)PPFD、YPFD等數(shù)據(jù)，形成更完整的光環(huán)境記錄。

LS335在植物照明檢測(cè)中適合承擔(dān)什么工作

在上述流程中，林上LS335可以作為現(xiàn)場(chǎng)多參數(shù)測(cè)量配置使用。其公開(kāi)資料顯示，該儀器設(shè)置植物照明模式，可測(cè)PPFD、藍(lán)/綠/紅光PPFD和YPFD，同時(shí)顯示光譜曲線。對(duì)于需要在多個(gè)種植層、多個(gè)測(cè)點(diǎn)重復(fù)記錄的場(chǎng)合，把這些數(shù)據(jù)放在同一套測(cè)量流程中，可以減少不同儀器切換后測(cè)點(diǎn)位置不一致的問(wèn)題。

林上LS335還同時(shí)具備照度測(cè)量功能。這樣做的意義并不是用Lux替代PPFD，而是讓同一個(gè)光環(huán)境既可以從視覺(jué)照明角度觀察，也可以從植物光子量角度比較。當(dāng)植物工廠兼有人工作業(yè)照明和植物補(bǔ)光需求時(shí)，這兩套指標(biāo)應(yīng)分別理解。

公開(kāi)規(guī)格標(biāo)注其照度量程達(dá)到1000000 Lux，因而在高照度燈具和較強(qiáng)自然光環(huán)境中擁有較大的量程覆蓋范圍。強(qiáng)光現(xiàn)場(chǎng)仍然需要控制探頭姿態(tài)、測(cè)量位置和光源變化。例如溫室中同時(shí)存在太陽(yáng)光和補(bǔ)光燈時(shí)，云層經(jīng)過(guò)就可能讓總光環(huán)境在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生明顯變化。如果要比較補(bǔ)光燈本身的效果，應(yīng)提前設(shè)計(jì)自然光背景的處理方法，而不是把兩個(gè)不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)直接相減。

“葉綠素A/B”項(xiàng)目不能理解成測(cè)葉片葉綠素含量

部分光譜儀器會(huì)提供與植物光響應(yīng)有關(guān)的擴(kuò)展指標(biāo)。林上LS335的公開(kāi)規(guī)格中也列有葉綠素A和葉綠素B相關(guān)項(xiàng)目，但從其光學(xué)單位及測(cè)量方式看，這類數(shù)據(jù)應(yīng)按照光譜響應(yīng)加權(quán)指標(biāo)理解，而不是植物葉片的葉綠素濃度檢測(cè)。儀器探頭測(cè)的是入射光，不是對(duì)葉片組織進(jìn)行生化分析。

如果研究目標(biāo)是評(píng)價(jià)葉片葉綠素真實(shí)含量、光合效率或者植物營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，應(yīng)使用相應(yīng)的植物生理檢測(cè)、葉綠素測(cè)量或?qū)嶒?yàn)室分析方法。光環(huán)境參數(shù)與植物生理指標(biāo)可以做相關(guān)研究，卻不能因?yàn)槊Q相似就當(dāng)成同一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。

標(biāo)準(zhǔn)文件告訴我們的重點(diǎn)，是統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)和測(cè)量條件

植物照明領(lǐng)域目前可以關(guān)注GB/T 44941-2024《植物照明術(shù)語(yǔ)》、GB/T 44473-2024《植物照明用LED燈、LED燈具和LED模塊 性能規(guī)范》以及GB/Z 44064-2024《植物生長(zhǎng)LED人工光環(huán)境技術(shù)報(bào)告》。人工光型植物工廠還可結(jié)合GB/T 45177-2024《人工光型植物工廠光環(huán)境技術(shù)規(guī)范》核對(duì)項(xiàng)目要求。具體測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)量裝置和判定條款應(yīng)以當(dāng)前正式標(biāo)準(zhǔn)文本以及項(xiàng)目合同為準(zhǔn)。

這也意味著，一臺(tái)便攜式光譜輻照度計(jì)很適合研發(fā)比較、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、日常巡檢和內(nèi)部復(fù)核，但不能因?yàn)槠聊簧铣霈F(xiàn)PPFD或其他指標(biāo)，就直接替代燈具產(chǎn)品的完整實(shí)驗(yàn)室性能檢測(cè)。涉及產(chǎn)品認(rèn)證、型式試驗(yàn)或者第三方報(bào)告時(shí)，仍應(yīng)按對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)配置試驗(yàn)環(huán)境和計(jì)量設(shè)備。

最后把數(shù)據(jù)變成可以追溯的生產(chǎn)記錄

植物照明長(zhǎng)期運(yùn)行以后，燈具污染、安裝位置變化、通道故障、驅(qū)動(dòng)輸出變化以及設(shè)備老化都可能使光環(huán)境改變。更有效的管理方法，是在新燈安裝后就建立基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并保存測(cè)點(diǎn)圖。以后復(fù)檢仍然按照相同測(cè)點(diǎn)、相同高度和相同檔位測(cè)量。

林上LS335公開(kāi)資料提供儀器記錄以及PC端數(shù)據(jù)導(dǎo)出能力，可以把各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)納入批次檔案。對(duì)于異常點(diǎn)，不宜一次測(cè)量后立即判斷燈具故障，應(yīng)先在原位置復(fù)測(cè)，并與周邊點(diǎn)、歷史數(shù)據(jù)和光譜曲線共同判斷。只有當(dāng)測(cè)量條件和記錄方式都固定下來(lái)，PPFD、YPFD以及分波段數(shù)據(jù)才真正能夠進(jìn)入植物照明研發(fā)和質(zhì)量管理流程。