评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法
【专利摘要】本发明属于植物照明【技术领域】，具体为评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法。本发明通过光量子学、植物光度学以及光度学三大系统的转换，计算出植物的光补偿点和光饱和点的光合光子通量PPF对应的照度值，确定植物照明的照度参考范围，利用照度的光度学方法来评价人工照明对植物的影响；根据灯具的配光曲线计算出植物光补偿点和光饱和点等照度三维曲面，得到植物的安全照明距离和最小照明距离。本发明对于评估人工照明对园林植物光合作用的影响有重要参考价值；本发明推荐的安全照明距离和最小照明距离可用于指导植物工作者或照明设计师选择灯具、合理布灯，对于塑造绿色照明、提供和谐光环境有重要意义。
【专利说明】评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物照明【技术领域】，具体涉及评估人工照明对园林植物光合作用影响 的光度学方法。
【背景技术】
[0002] LED的迅速发展为园林照明提供了广泛的发展前景。在园林照明中，一方面，植物 工作者希望利用植物的光合作用，给植物提供除自然光外更多的人造光源来照明，以促进 植物的生长，进行净生产。另一方面，照明设计师通过利用光影艺术，将植物的颜色、形态与 人造光源的光色结合起来，使夜晚出行的人们赏心悦目；但夜晚大量人造光源的开启已影 响到被照植物的休息，较高的光强已启动了植物的光合作用，有些光强过大的光源甚至已 伤害到被照植物。
[0003] 专利CN 203537608 U介绍了一种植物生长灯，电流调节电路分别连接红灯、蓝灯、 紫外灯及白灯，通过电流调节电路控制红灯、蓝灯、紫外灯及白灯的亮度，使其混合后的灯 光贴近日光，使植物的光合作用效率较高，从而促进植物生长。专利CN 202901994 U介绍 了一种LED植物生长照明灯，通过LED灯泡直接发出配比好的光谱，所述光谱是红光和蓝光 的混合光。上述关于促进植物生长方面的专利，均通过调节光谱来促进植物生长，并未涉及 人工照明中光照度对植物光合作用影响的定量计算。而关于园林照明设计方面的专利目前 比较缺乏，只有相关文献中包含园林照明设计的指导建议，也未涉及人工照明对植物光合 作用影响的定量计算。因此，有必要提出一种评估人工照明对植物光合作用影响的光度学 方法，准确评价当前园林照明用灯的合理性，从而给出有利于植物生长防止植物受到损伤 的措施。
[0004] 植物生长的关键因子就是光，没有光照，植物的生长发育、开花结果都无法完成。 光对植物的影响一般分为光照强度、光质和光照时间三方面。其中光质就是光源的光谱。植 物通过光合作用产生有机物，生长和发育。在光合作用中，植物对光照强度的要求有两个重 要的点，即光补偿点和光饱和点。光补偿点是净光合速率为0的点，此时光合速率等于呼吸 速率，光照强度超过该点之后，植物便开始生长、进行净生产。光饱和点是在光强达到某一 值后，净光合最大时所对应的点。当光照强度达到光饱和点时，光合作用达到顶峰。当光照 强度继续增强超过光饱和点时，光合作用开始下降，植物自身产生光抑制现象，损伤植物。
[0005] 由于植物光合敏感曲线/)和人眼视见函数KU )有很大不同，原来适用于人 眼的光度学单位不再适用于植物照明。目前，植物照明涉及以下几种常见的参数。
[0006] 光合光子通量（photosynthetic photon flux, PPF)，也称光量子密度，单位 μπιο? m_2 s_1，表达式为：
【权利要求】
1. 评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法，其特征在于通过光量子学、 植物光度学以及光度学三大系统的转换，计算出植物的光补偿点和光饱和点对应的照度， 得出人工照明的照度参考范围，并根据灯具的配光曲线计算出植物距离光源的安全照明距 离和最小照明距离。
2. 根据权利要求1所述的评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法，其特 征在于具体步骤包括： (1) 测定植物的光响应曲线，确定该植物的光补偿点和光饱和 点的光合光子通量PPF;测量该测试系统所用光源的光谱功率分布 乓α)，根据植物光合敏感曲线/计算得到光量子学一植物光度学的转换系数
由植物光补偿点和光饱和点对应的PPF计算出相应的植物辐照度馬；其中，/?Α为阿伏 加德罗常数，A为普朗克常数，c代表真空中的光速； (2) 根据照射植物的人造光源的光谱功率分布，计算光度辐射的光合效率：
由植物光合辐照度尽计算出对应的光照度尽； 其中，尤为光谱光效率函数的最大值；KU)为光谱光效率函数，也称人眼视见函数； (3) 由所得光补偿点和光饱和点的照度值，利用灯具的配光曲线，得出光补偿点和光饱 和点对应的等照度三维曲面，直观表示出人造光源对所照植物光合作用产生影响的参考位 置，其中： 所述植物光补偿点对应的等照度三维曲面，给出了灯具在用于植物照明时的安全照明 距离，小于该距离处的照度超过了光补偿点的对应照度，则植物会产生净光合； 所述植物光饱和点对应的等照度三维曲面，给出了灯具在用于植物照明时的最小照明 距离，小于该距离处的照度超过了光饱和点的对应照度，植物本身会产生光抑制现象，影响 植物的健康生长。
3.根据权利要求2所述的评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法，其特 征在于要避免人造光源对植物产生影响时，使人造光源与植物的距离大于安全照明距离； 人造光源用于植物照明以促进植物生长时，使光源与植物的距离小于安全照明距离，但要 大于最小照明距离。
【文档编号】G06F19/00GK104462747SQ201410548152
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】韩秋漪, 高丹, 张善端, 陈志学 申请人:复旦大学, 无锡中科新能源股份有限公司