当前课程知识点：农业生物环境工程 > 第五章 温室设施环境调节与控制 > 5.3 园艺设施光环境调控 > 5.3.3 人工光源及配置
大家好
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《农业生物环境工程》的慕课学习
这次课我们一起来学习
人工光源及其配置
主要包括三方面的内容
对人工光源的要求
人工光源的种类
以及人工光源的光照配置
下面我们来看看设施园艺植物
对人工光源有什么要求
首先是人工光源的光谱
应该主要包含蓝紫光和橙红光
也就是波长分别在
400~500纳米
和600~700纳米的可见光
并且蓝紫光和橙红光
要有适当的组成比例
同时还要满足其他特定的光谱要求
其次是人工光源的能耗
也就是运行成本要低
主要是指人工光源发出的光合有效辐射量
与消耗的功率之比
要大
其他方面
主要是使用寿命要长
价格要低
等等
第二
人工光源的种类
人工光源主要有两类
气体放电光源和半导体光源
气体放电的光源
是物质的原子
受电子激发产生
光辐射形成的
主要包括
荧光灯
高压水银荧光灯
金属卤化物灯
高压钠灯
低压钠灯
半导体光源
是发光二极管
主要是LED灯
首先我们来看看气体放电光源
目前设施园艺生产中
主要使用的气体放电光源是荧光灯
和高压钠灯
我们先看荧光灯
荧光灯的光谱性能好
发光效率高
寿命也长
但是
荧光灯单位光源的功率小
满足一定光照强度所需的灯具多
这样对自然光的遮光面积就大
目前
荧光灯是组培室中
普遍使用的人工光源
我们再来看看高压钠灯
高压钠灯的发光效率高
功率大
它的光谱分布范围比较窄
主要以黄橙光为主
高压钠灯的寿命长
可达1万2到2万小时
高压钠灯是目前园艺设施补光中
使用最多的人工光源
图片显示的是
高压钠灯在温室内进行补光的情形
发光二极管的最大特点是单色性
它的波谱域宽
仅有正负
20纳米左右
图中显示的
是蓝光LED灯
和红光LED灯的波谱域宽
与前面的荧光灯和高压钠灯
有非常大的不同
需要强调的是
这个波谱图不是一个LED灯
而是两个LED灯发出的
左边是蓝色LED发出的
波谱
右边是红色LED发出的波谱
因此LED灯就具有了以下特点
由于没有中长波红外辐射
也就没有了对光合作用无效的
能量的浪费
发热少
可实现近距离的补光
LED灯
具有多种光色器件
可以根据需要
将不同光色LED灯进行组合
形成不同的光色
来满足植物对光谱的需求
LED的灯单体
尺寸比较小
便于组合
并且使设备小型化
LED灯的使用寿命
可以达5万小时以上
但是
LED灯的价格偏高
尤其是蓝色LED灯
目前价格还比较贵
随着技术的进步
价格也在逐渐的降低
因此
LED灯具有良好的应用前景
图片中显示的是
几种不同单色
或组合之后形成的LED灯光
这张图片显示的是
红光和蓝光LED灯组合
进行番茄的冠层补光的情形
下面讲最后一点
人工光源的光照配置
对于人工光源的光照配置
最重要的
就是灯具的数量如何通过计算
来进行确定
下面给出一个用于计算灯具数量的
计算公式
在这个公式当中
PPFD
是栽培面的设计光照强度
也就是我们希望达到的
光照强度
RA
是栽培面需要的光照的面积
F
是所选灯具的光照强度
指单个灯具的光照强度
U
是灯具效率
一般由灯具生产厂家提供
M
是保守系数
它是指使用一段时间以后
灯具的发光强度
与使用初期发光强度的比值
一般情况下
保守系数可取0.8
下面我们来举个例子
说明人工光源的数量如何确定
假设有一个植物工厂
单层栽培面的尺寸是12米长
0.6米宽
栽培面设计的光照强度是
150 微摩尔每平米每秒
选用的灯具的光照强度
是70微摩尔每平米每秒
灯具的效率
是0.8
采用刚才我们提到的上面的这个计算公式
可以得到
需要24.1支这种人工光源
我们把计算结果取整以后
就可以得到
这个栽培面所需配置的灯具的数量
是25支
最后我们来总结一下
这次课我们重点介绍了
人工光源的种类
及其光照配置
LED灯具有光谱性能好
能耗低
可按照需求配置
复合光谱的特点
在植物工厂领域
以及果菜植物的冠层补光等方面
具有广阔的应用前景
人工光源的灯具数量
可以根据
栽培面设计光照强度
灯具光照强度
灯具效率
等参数
进行计算得到
希望大家能够掌握这种方法
这次课就讲到这里
谢谢大家
-绪论
-随堂练习
-2.0 本章导学
--本章导学
-2.1 湿空气参数及焓湿图
--2.1 随堂练习
-2.2 围护结构的稳态传热
--2.2 随堂练习
-2.3 围护结构的非稳态传热
--2.3 随堂练习
-2.4 围护结构的热工设计
--2.4.1 随堂练习
--2.4.2 随堂练习
-2.5 综合练习
--简答题
-3.0 本章导学
--本章导学
-3.1 采暖概述
--3.1 采暖概述
--3.1 随堂练习
-3.2 农业设施的采暖热负荷
--3.2.1 随堂练习
--3.2.2 随堂练习
-3.3 热水采暖系统
--3.3.1 随堂练习
--3.3.2 随堂练习
-3.4 综合练习
--简答题
-4.0 本章导学
--本章导学
-4.1 农业设施通风的目的
--4.1 随堂练习
-4.2 基本概念及通风调控要求
--4.2 随堂练习
-4.3 农业设施的自然通风
--4.3.1 随堂练习
--4.3.2 随堂练习
-4.4 农业设施的机械通风
--4.4.1 随堂练习
--4.4.2 随堂练习
-4.5 农业设施的降温
--4.5.1 随堂练习
--4.5.2 作业
-4.6 综合练习
--简答题
-5.0 本章导学
--本章导学
-5.1 设施类型及环境特点
--5.1 随堂练习
-5.2 植物工厂概述
--5.2 随堂练习
-5.3 园艺设施光环境调控
--5.3.1 随堂练习
--5.3.2 随堂练习
--5.3.3 随堂练习
-5.4 温室CO2调控
--5.4 随堂练习
-5.5 温室温湿环境调控
--5.5.1 随堂练习
--5.5.2 随堂练习
--5.5.3 随堂练习
-5.6 日光温室环境及构造
--5.6.1 随堂练习
--5.6.2 随堂练习
--5.6.3 随堂练习
--5.6.4 随堂练习
-5.7 温室节能调节技术
--5.7 随堂练习
-5.8 综合练习
--简答题
-6.0 本章导学
--本章导学
-6.1 畜禽舍养殖设施类型与环境调控要求
--6.1 随堂练习
-6.2 畜禽舍保温隔热与气密性
--6.2 随堂练习
-6.3 畜禽舍通风降温
--6.3.1 随堂练习
--6.3.2 作业
--6.3.3 随堂练习
-6.4 畜禽舍光照环境
--6.4.1 随堂练习
--6.4.2 随堂练习
-6.5 畜禽舍空气污染物减排
--6.5.1 随堂练习
--6.5.2 随堂练习
--6.5.3 随堂练习
-6.6 畜禽舍节能调控技术
--6.6 随堂练习
-6.7 综合练习
--简答题
-期末考试
