让我们来数一数温室半导体补光的效益优势！

补 光 效 益 分 析

植物生长光照技术进步很快，为温室补光提供了许多选择。Nelkon和Bugbee报道了2种双面HPS装置、5种mogul基HPS装置、10种LED装置、3种金属陶瓷灯和2种荧光灯的光合量子（400~700nm）效率和光量子辐射分布特征。2种最高效的LED和2种最高效的双面HPS装置几乎效率相同，为1.66~1.7µmol/J。这4种装置比常用的金属陶瓷灯（1.02µmol/J）显著提高了效率。最好的金属陶瓷灯和荧光灯装置的效率分别为1.46、0.95µmol/J。作者计算了装置发出每个光量子的初始投资成本，明确了LED装置成本是HPS装置5~10倍。HPS5年电费加上每摩尔光量子装置成本比LED装置高出2.3倍。电费方面，分析结果表明，长期维护费用均很小。如果生产系统具有广泛的间隙空间，LED装置独特的作用就是可以有效集中光量子于特殊部位，让植物冠层捕获更多的光量子。但是分析表明，所有照明装置的光量子辐射成本都很高。最低的光照系统成本只有在高效发光装置与有效冠层光量子俘获相结合时才能实现。

照明技术和灯具效率装置的进步为温室补光提供了许多选择，包括许多LED灯具。在高强度气体放电灯（HID）［包括高压钠灯（HPS）和陶瓷金卤灯（CMI）］的灯具组成上有3个方面的进展，包括灯（电灯泡）、光源（反光镜）和镇流器。具有电子镇流器和双面灯泡的HPS是mogul基HPS装置HPS的1.7倍。分析包括2个参数，灯具效率，即测定每焦耳投入光合作用光量子数量和冠层光合量子流（400~700nm）捕获效率，是到达植物叶片光量子的一部分。植物生长电能效率以每焦耳投入光合作用光量子数量来测量。

灯具电能效率常以人类光感知单位（每瓦发出的流明）或能量效率（每瓦电输入发出的辐射瓦数）来表示。但是，光合作用和植物生长以光量子摩尔数来测定。因此，基于光量子效率的光照效率比较应该用每焦耳能量投入产生的光合量子数量单位，这对LED更加重要，因为电效率高的光色在深红和蓝光波长区域，对比红蓝和冷白LED（表1），结果引人注目。红光光量子具有较低的辐射能量容量，允许更多的光量子去传递每单位的能量投入（辐射能量与波长成反比，planck'sequition）。相反，蓝光比红光高出53%的能量效率（49%和32%），但蓝光仅比红光高出9%的光量子效率（1.87/1.72）。对光质对植物生长影响的理解存在误区，许多制造商宣称光质促进植物生长（光谱分布及单色光比例）。光质对植物光合作用影响的评估广泛来自光量子流产额（YPF）曲线，它表明600~630nm的红橙光比400~450nm蓝绿、蓝光高出20%~30%的光合作用。当基于YP下曲线来分析光质时，HPS与较好的LED灯具具有相同或更高的效果，因为它在600nm附近具有高光量子输出，而在蓝、蓝绿和绿光区域输出较低。

此量子流产额光谐曲线是在单片叶、低光强条件下短期测量数据基础上形成。但是，YPF曲线是在低光照条件下短时测量单片叶子绘制出的。绿叶体的叶绿素和色素吸收绿光能力很弱，但Terashima等指出绿光混合强白光中可驱动向日叶片的光合作用效率高于红光。因此，绿光经常被认为对植物生长无效，但在强光条件下绿光对植物生长可能有效。高光强绿光LED可有效提高植物生长，尤其是短波长绿光对植物生长更有效。

过去30多年，许多在高光强条件下针对整个植株长期研究表明，光质对植物生长速率的影响远小于光强。光质，尤其是蓝光可改变几种植物的细胞扩增速率和叶片扩增速率，植株高度、植物形态，但蓝光对光合作用的直接影响却很小。光质对整个植株干鲜重的影响一般是在无或低自然光照射下发生的，是由于生长早期因叶片扩增和辐射捕获变化引起的。

基于每焦耳光合光量子摩尔数，LED光最高电效率的光色是蓝光、红光和冷白光，所以IED灯具一般组合生成这些颜色。其他颜色的LED光质可用来提高特定波长光质，借助单色光属性来控制植物生长的某些方面。UV辐身射在LED灯具里缺乏由于UV-LED显著降低灯具效率。太阳光中含有占PPF的9%的UV，标准的电光源含有0.3%~8%的UV辐射。缺乏UV导致一些在太阳光条件下的植物失调症状。LED灯具用于光合补光因缺乏远红光辐射（710~740nm）而导致缩短了几种光周期植物的开花时间。绿光（530~580nm）在LED灯具中缺乏或者无，这些光能够穿透冠层，并更有效地传递到下部叶片上，即每个入射光量子的波长对单片叶子在低光强下［150µmol/（m2·s）］相对光合作用有影响。

来源：刘文科，杨其长 编著《设施园艺半导体照明》