植物照明產(chǎn)品研發(fā)須遵循的最重要的原則

如果番茄、黃瓜等能得到充足的水分，最重要的是充足的自然光照，那么它們的生長就會(huì)很好。

但對于LED來說，植物在人造光下栽培是一個(gè)有趣的新應(yīng)用。這些微小的光源再一次證明，它們絕對不是簡單改造鹵素?zé)艉凸?jié)能燈。

每個(gè)LED照明解決方案都會(huì)對產(chǎn)品提出個(gè)性化要求：從消費(fèi)應(yīng)用的成本效益、商業(yè)照明的高色彩質(zhì)量，再到全天候系統(tǒng)的耐用性。

在本文中，我們使用多個(gè)例子，說明目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)中應(yīng)遵循的最重要的原則。

長期以來，在人造光源下栽培植物引起了業(yè)界廣泛的興趣，不僅僅是因?yàn)槌鞘锌臻g有限，而且還因?yàn)槟芸刂浦参锷L的條件。

由于發(fā)現(xiàn)花卉和果實(shí)的生長速度可以根據(jù)提供給植物的光譜而改變，所以園藝業(yè)所的興趣大大增加。試想一下，情人節(jié)的時(shí)候需要培養(yǎng)多少花，或者想象一下供應(yīng)商必須根據(jù)約定時(shí)間向超市提供新鮮水果和蔬菜的壓力。

與園藝業(yè)和各個(gè)大學(xué)一起，歐司朗光電半導(dǎo)體和其他主要照明制造商為此調(diào)查了光線是如何影響不同植物的。

我們現(xiàn)在知道綠色植物基本上用藍(lán)光（大約430到490nm）和紅光（大約640到780nm），主要用于光合作用，因此用于產(chǎn)生能量，但也有其他吸收帶，例如紅外范圍大約730nm（見圖1）， 這個(gè)范圍控制植物生長等等。

圖1 植物的光吸收

正確的混合，加上臨時(shí)增加適合于植物個(gè)體需求的某些波長，可以觸發(fā)預(yù)期的效果。由于有確定的色譜和控制的靈活性，LED特別適合這種應(yīng)用。

為了植物最佳的生長，必須提供上述波長范圍的光照，并且不需要具有整體的白色外觀。如果這些參數(shù)都被正確執(zhí)行的話，植物可以在人造光線下的封閉空間中栽培，遠(yuǎn)離風(fēng)雨。

同時(shí)，全方位的照明意味著植物在垂直生長上會(huì)消耗更少的能量，否則它們需要尋找陽光。相反，它們更多向外生長，產(chǎn)量更高。為植物創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境對燈具和LED構(gòu)成了挑戰(zhàn)。

由于商業(yè)溫室中使用的灑水系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生高濕度，所以LED應(yīng)該承受環(huán)境影響或者受到保護(hù)。肥料或殺蟲劑污染的化學(xué)物質(zhì)或灰層也可能滲透到LED燈具中。

圖2 紅光和藍(lán)光對植物生長有積極的影響

● 產(chǎn)品開發(fā)的重要參數(shù)：穩(wěn)定性和輸出

從這個(gè)以及其他應(yīng)用領(lǐng)域出發(fā)，可以根據(jù)流明封裝、光線質(zhì)量和封裝尺寸等許多細(xì)節(jié)，進(jìn)行針對性產(chǎn)品研發(fā)。

LED封裝在兩個(gè)參數(shù)上基本上不同，即輸出級別和“穩(wěn)定性”。LED組件的“穩(wěn)定性”不僅包括增強(qiáng)可靠性，而且包括特定應(yīng)用中所需的操作溫度和環(huán)境參數(shù)。

穩(wěn)定性低的LED可以具有非常長的使用壽命，但是僅在中等條件下。更高的穩(wěn)定性幾乎意味著更復(fù)雜、更昂貴的材料、更復(fù)雜的工藝，因此成本更高。因此在大多數(shù)情況下，應(yīng)根據(jù)LED特定應(yīng)用的穩(wěn)定性來選擇部件。

輸出級別或每個(gè)封裝發(fā)出的光量是另一個(gè)關(guān)鍵因素。在線性或面板燈具中使用大量單個(gè)小流明封裝的LED。要求定向光或甚至特定分布光的應(yīng)用中，會(huì)使用大流明封裝，更適合作為二次光學(xué)的“點(diǎn)光源”。在中間，有一系列經(jīng)典的燈和燈具，通過少量的中程流明封裝或一個(gè)大的流明封裝來實(shí)現(xiàn)以前白熾燈的標(biāo)準(zhǔn)化光通量。

● 為應(yīng)用選擇正確的LED

經(jīng)驗(yàn)表明，許多針對特定應(yīng)用而進(jìn)行優(yōu)化的LED也可以非常成功地應(yīng)用于其他領(lǐng)域中，只需稍作修改，甚至根本不需要修改。

為了在通用照明的所有領(lǐng)域中定義適合的LED封裝，就需要根據(jù)輸出級別和封裝穩(wěn)定性方面進(jìn)行區(qū)分。但是，LED市場上已經(jīng)確立的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)不能被忽視。

園藝照明等新的應(yīng)用領(lǐng)域正向產(chǎn)品開發(fā)者提出他們不得不去克服的新挑戰(zhàn)。上面的結(jié)果表明，盡管對于幾乎所有已確立的應(yīng)用都存在適當(dāng)?shù)腖ED，但是這并不排除將來可能存在更適合的LED，或者出現(xiàn)到目前為止還沒有被考慮的領(lǐng)域。