许东|《植物人工辐射源光谱参数规范》标准详解

《植物人工辐射源光谱参数规范》的团体标准解读如下：

作者：许东

好亮固体光源研究所所长

2003年创办好亮固体光源研究所，高级工程师，从事植物灯光谱技术研究与应用多年。起草《植物灯珠光量子效率参数规范》和《植物人工辐射源光谱参数规范》两个标准。

1、《植物人工辐射源光谱参数规范》的必要性

1）植物灯光谱技术的片段化

植物灯光谱技术的解释不注重植物光谱技术理论而靠猜想，植物灯光谱属性与种植工艺光谱属性界限模糊，没有统一的实验规范而导致结论相互矛盾，传统的植物光谱技术局限于PAR波段范围，对UVR波段缺乏评估规范。

许多企业不知道植物灯该用什么度量系统标注植物灯，很多企业采用照明的光度学参数标注，如：光通量、照度值、色温、显色指数等标注植物灯参数，这都是植物灯光谱技术片段化的表现。

2）植物灯概念应用存在模糊

从国内外的相关研究论文可以看出，植物灯光谱技术参数没有统一的定义与标注，许多参数标注存在量纲单位的错误，严重影响技术的发展。如PPF与PPFD的单位混淆，UV-A波段与Fr波段采用PPF标注，有些企业知道不能用PPF标注，但又找不到合适的标注方法，导致这两个波段的标注值不能反映真实的参数。

对于植物灯波长范围在380-750nm里，企业却采用PPF与PPFD标注，这些企业的标注都源于光量子测量仪测量值，无形中降低了植物灯的参数指标。

参数标注错误也在一些专业论文出现。

3）行业内植物灯参数虚标情况严重

行业内产品虚标参数现象严重，这种虚标来自两个方面，一是不懂如何标注，二是刻意去虚标参数，主要体现是虚标光量子效率QE值和加大植物灯功率值，尤其是虚高功率值，在网购平台表现突出，严重影响使用者的判断与使用效果。

那些虚标功率值的植物灯，实际功率只有标注值一半以下，植物灯虚标功率值的情况还在不断蔓延。

然而，虚标功率值导致灯具的光量子效率低到不可用的地步，目前，国外都要求标注光量子效率。

2、《植物人工辐射源光谱参数规范》基本要点

1）照明光的应用需要从光度学与色度学进行探讨，而植物灯光谱技术需要从光度学、辐射度学、植物生理学、植物种植工艺等去探讨。

2）人们对照明的认知与知识点，往往会习惯性地应用在植物灯光谱技术，比如这个提法“植物照明”。

3）植物灯的光谱技术与照明是完全不同的两个应用领域，一个是人的视觉应用，一个是植物对光辐射的吸收与光形态反应。

4）我们通常讨论的照明是人眼对光的感知，不是植物的，做植物灯最大的误区是用人的视觉去衡量光与植物的相互作用场景。

植物灯需要用不同于照明的概念和参数去表达其性能，这个概念和参数需要有准确的量值，这就是这个标准需要表达的内容。

《植物人工辐射源光谱参数规范》主要体现在以下几个方面：

1）是专门为植物灯光谱技术的应用制定的标准；

2）系统地归纳了植物灯光谱参数术语与概念；

3）提供了基本参数的一些计算方法；

4）提供了测量参数的验证方法；

5）拓展了光谱参数适用的波长范围；

6）提出了蓝光危害的标识的必要性；

7）制定了完整的植物灯光谱参数测量报告规范；

8）是企业可执行性很强的植物灯光谱技术规范。

3、《植物人工辐射源光谱参数规范》的应用范围

本标准的适用范围是适用于植物生长的人工光源，人工光源包括：白炽灯、荧光灯、HID灯、无极灯、LED灯。

本标准参数也适合太阳光的参数化。

从光量子效率和光谱配比方面看，LED将有很好的发展前景，标准的制定也偏重于LED光源。

对于太阳光，本标准提供XD因子与RD因子来换算到光子通量密度。

4、《植物人工辐射源光谱参数规范》的完整性与参数的适用性

1）完整的光谱参数表述

2）对PAR波段以外的波段提出参数规范

植物光形态响应辐射 PPR（Photomorphogenic Responses Radiation）表述波长在400-700nm范围以外，植物光形态建立的响应辐射量。

UVR波段标识：PRR（UV-A），PRR（UV-B），PRR（UV-C）。

UVR波段采用光谱辐照度表述参数。

远红波段表述：PPR（Fr-Red），采用光子通量密度表述参数。

标准提出了两个重要的转换因子

XD因子：LX to PPFD Conversion Factor

PPFD=照度值（LX）/XD因子

照度单位：lm/m2 （LX）

RD因子：Irradiance to PPFD Conversion Factor

PPFD=辐照度值E/RD因子

辐照度E单位：w/m2 。

这两个因子是效验植物灯光谱参数的主要手段。

植物灯的使用者可以用照度计测量植物灯的冠层照度值，通过XD因子计算出相应的PPFD值，用来掌握植物目前的受光程度。

植物灯使用者可以用XD因子或者RD因子校验植物灯光谱参数是否与标注相符。

5、植物灯需要标示蓝光危害标识

本标准重视植物灯存在蓝光危害Blue Light Hazard（BLH），标准体现了对植物灯应用者的视力保护，本标准遵循GB/T20145-2006灯和灯系统的光生物安全性标准。

国际眼科医学界对蓝光危害重视程度与目前的工业标准不同，他们更强调蓝光危害是一个与年龄相关性黄斑病（AMD），AMD实际上是长期累积性获得的病变，长期在高蓝光源和太阳光下的累积性病变发病概率高，由于这种病变是不可修复，无法在人类进行医学实验，只能通过统计学数据进行判断，植物灯的光谱涉及到高蓝光辐射，这个标识是体现标准对人的健康与安全的提示。

6、种植工艺光谱技术才是植物灯光谱技术的核心

1）植物人工辐射源光谱参数规范仅仅是对植物灯的参数规范，与种植效果和种植效率无关，是灯的属性，是需要用参数化表述植物灯本身的能力。

2）植物灯的设计与应用需要根据客户对植物种植工艺光谱参数的要求进行，同一种植物的不同种植工艺对植物灯的要求也不同。

3）植物种植工艺光谱参数要求是个包含光谱形态、辐射用量、植物吸收量、环境参数、植物的种质与种植基质等一系列的工艺参数要求。

植物灯光谱技术参数是植物灯的技术核心。

来源：植物灯光谱技术