冬天已经光临大地很久,大家都已经架起或者准备架起植物灯,但是部分同学还是对这个概念比较朦胧。那么……我就把我所知的一点皮毛提供出来,希望大家能用上。 在了解植物灯之前,先给大家铺垫一下……光谱……
所谓光谱,可以粗糙理解为N种光所编成一个谱……如下图
而植物则依赖固定太阳光的光能进行光合作用,(所谓光合作用主要是固定光能、二氧化碳、制造糖类等……)
而不同波长的光(也就是不同颜色的光)对植物的作用也有区别。
经常讲的就是红蓝光。为啥经常讲呢?因为叶绿素对其他颜色的光利用率高,吸收了,尤其是红蓝亮色,只反射出利用率最低的绿色光……所以叶子呈绿色,植物灯的买点也多用红蓝光说事。
红光比较促进开花结果,(氮代谢?) 蓝光比较促进茎叶生长,(固定二氧化碳?)
但不要以为单纯红蓝光就足够了,尤其是长期阴雨天气时的补光。虽然绿光的吸收利用率最低,但它的作用还是不可或缺的,就像微量元素。如果说完全没用的话,那就干脆不用吸收了。 更不要以为白光就包含了所有颜色的光,甚至以为是全光谱。那就大错特错了。
理论上,三种波长的光就足以让肉眼看见白色。比如说某种节能灯能发出三种波长的光450、550、700就可以让肉眼看到白色的光线。 但对于植物的光合作用来说,过于单纯的窄光谱并不太适合植物生长需求。植物所需要的光是相当一个范围的。就如上图所示的几条曲线,虽然都有峰值,但峰值外的其他波长(颜色)依然是光合作用必须的!
但是LED的光谱一般是很窄的。虽然它近年来的确很时髦……但是其发出的光很单一,尤其是单色LED;即便是白光LED,其发出的光谱可能也就是由3、4种单色组成的。
以三菱镜色散说明,太阳光通过三菱镜色散以后,可以出现一条连续、均匀的“彩虹”。则说明太阳光里边实际有“彩虹”里各种颜色的光。如下图
而普通钨丝灯、节能灯的白光通过三菱镜色散以后,可能会出现有黑色的部分断层……也就不是不连续的光谱,可能是橙色或青色。
再到白LED的话,通过三菱镜色散以后,可能就是几段色带……完全看不出彩虹……除非那颗是非常niubility的LED……里边有N多复合材料。
所以,检验植物灯的一个简单基本方法……就是找一段玻璃三菱柱,(最好是玻璃)做一次如上图的色散就知道该灯的光谱啦……
小结一下……其实刚才所说的,就是想说明一下一般的LED照明灯因其光谱单一,所以用途其实很特殊,如实验用。一般补光的话……感觉是用错工具啊,还不如钨丝、钠灯、节能灯什么的。
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其次,功率问题。
在这里,先强调一下能量守恒定律……
就是说,如果灯的功率是40W,那么植物所能固定、吸收的光能肯定小于等于40W…… 这里简短说一下光能的固定。 第一步,光照射到叶绿素并使其发生化学反应。这里,光能转换成活跃的化学能。 ( 第二步,就是活跃的化学能转化到稳定的化学能。
首先……叶绿素对光的是选择性吸收,就如绿色光的利用率较低,红蓝光利用率较高,其实一般植物能固定的光能比率很低。 尤其是长期阴雨天气下的补光,足够的功率很重要!光是植物的能量来源,就像饭对于人,没光照=没饭吃……千万别以为颜色选对了就了事……
其次,说一下光线的强度问题。在此,先说计量光照强度的单位,流明(Lm)、流明/瓦、勒克斯(Lux)。
流明:所谓的流明简单来说,就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。
流明/瓦:大概是消耗一瓦电能能转换出多少光的概念。
勒克斯:照度的国际单位。1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度,就是一勒克斯。 勒克斯是照度单位,照度是反映光照强度的一种单位,其物理意义是照射到单位面积上的光通量,照度的单位是每平方米的流明(Lm)数,也叫做勒克斯(Lux) 即: 1勒克斯=1流明每平方米 粗糙理解之,流明(Lm)、流明/瓦、勒克斯(Lux)数字越高,光照强度越强。
而一般光照强度…… 夏日阳光下为100,000Lux; 阴天室外为10,000Lux; 室内日光灯为100Lux; 距60W台灯60cm桌面为300Lux; 电视台演播室为1000Lux; 黄昏室内为10Lux; 夜间路灯为0.1Lux; 烛光(20cm远处)10~15Lux。
再拿LED开涮…… LED虽然能量利用率高……但单只LED的功率其实非常低……尤其是现在市面上各种LED质量参差不齐,即便是要选个高瓦数LED都不是那么容易,即便让你找到了真的大功率LED也别忘了上述的光谱问题…… 这么举例吧:
大致功率 流明/瓦 勒克斯 低功率LED 0.03~1W 80~200 2.4~200 大功率LED 1~5W 80~200 80~1000 白炽灯 20~80W 15 300~1200 节能灯 20~80W 75 1500~6000 上面的浮云……和阳光比起来真是……
别忘了LED都是以低耗能为卖点,虽然超低的用电量,但其输出光亮也不够。当然,会有同学说可以多颗LED搭救,但还是别忘了上述的光谱问题…… 虽说LED可能很刺眼……但功率、光照强度并不和刺眼与否有绝对关联。至于刺眼的原因,下次说明……
总结之……要模仿太阳光是要付出代价的哪怕只是很渺小的一部分。
今晚先说到这里,以后肯定有机会补充!当然也欢迎各位补充!希望能对各位有所帮助! |