植物光照LED红蓝光谱比例评价方法与流程

本发明涉及LED光谱评价方法技术领域，尤其涉及一种植物光照LED红蓝光谱比例评价方法。

背景技术：

目前国内外有关植物生长LED光照方面的研究和实验表明红色和蓝色是植物生长不可或缺的两种最重要的光色光谱。为节约能源或在一些特殊环境下栽培植物，一般采用红色LED和蓝色LED光源照射的方式。每一种植物生长所需的红蓝光谱比例并不相同，而针对某一种特定的植物生长光谱一旦确定下来，就需要有一个指标或参数来准确衡量这个光谱是否符合最佳要求。

在相关的植物生长LED光照实验研究及相关报道中，都对光谱有一定要求，大多数是按照红蓝电功率比，但实际作用于植物叶面起到光合作用的应该是光功率即辐射通量。而不同厂家LED芯片的电光转换效率不同，所以相同电功率的红光和蓝光照射，有效的光功率以及红蓝光谱之间的比值并不相同。所以用电功率的比值来确定某特定的植物生长光谱要求并不准确。为解决这个问题，有部分研究单位和企业采用了红、蓝光光通量比值的方法来衡量和评价光谱要求。

在实际应用过程中，由于LED芯片厂家所选择的材料和生产工艺等方面原因造成彼此LED芯片的光谱峰值波长和主波长也并不相同，特别是采用蓝光LED芯片激发红色荧光粉产生的光谱其峰值波长和主波长差异更大，如图1和图2所示。

对植物生长起重要作用的是光合作用，而光合作用需要叶绿素吸收合适的光谱能量来合成营养物质，并不是所有波长的的光谱都能被叶绿素充分吸收，也就是说不同波长的光谱对光合作用的效果是不一样的。图3给出的是一种叶绿素吸收不同波长光谱效率的一个曲线。

尽管植物生长LED红蓝光谱通量比值相同，而光照光谱波长的差异也会会造成实际光合作用的效果不同，所以用植物生长LED红蓝光谱通量比值的方法来衡量一种植物所需光谱的红蓝比例的要求也不准确。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种植物光照LED红蓝光谱比例评价方法，所述方法可用于准确定义适合某植物生长的LED红蓝光的比例要求，指导植物光照LED光源的生产。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种植物光照LED红蓝光谱比例评价方法，其特征在于：

获取符合某种植物生长要求的红蓝LED两色光谱曲线，以及该种植物叶绿素吸收光谱效率曲线；

以符合该种植物生长要求的红蓝LED两色光谱曲线为基础，并以叶绿素吸收光谱效率曲线中各个波长光谱分量的值为权重，对红蓝LED两色光谱做加权处理，构成加权有效值曲线；

将加权有效值曲线中所包含的红光部分的面积和蓝光部分的面积比作为衡量满足该种植物生长的红蓝LED两色光谱中所要求的红蓝比例，叫做红蓝光谱的加权有效比值。

进一步的技术方案在于：所述的红蓝LED两色光谱曲线为经过实际光照生长实验验证得到的最符合该种植物生长要求的红蓝LED两色光谱曲线。

进一步的技术方案在于：所述的蓝光光谱的波长范围为380nm-500nm。

进一步的技术方案在于：所述的红光光谱的波长范围为500nm-780nm。

进一步的技术方案在于：所述方法还包括使用红蓝光谱的加权有效比值指导生产符合某种植物生长的LED光源的步骤。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法可用来准确定义适合某植物生长的LED红蓝光的比例要求，指导植物光照LED光源的生产。只要实验出任意一种适合某植物生长的LED红蓝光比值要求的光谱，就可以推广使用不同波长的LED光源来满足同样要求，适用性更广，减少因不同LED光源的波长变化而必须重复进行的大量植物生长验证实验。

附图说明

图1是某种红光LED和蓝光LED的光谱图；

图2是某种蓝LED激发红色荧光粉光谱图；

图3是某种植物的叶绿素吸收光谱效率曲线图；

图4是某种红蓝LED光谱及其加权有效值曲线图；

图5是某种蓝光LED激发红色荧光粉光谱及其加权有效值曲线图；

图6是本发明实施例所述方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图6所示，本发明公开了一种植物光照LED红蓝光谱比例评价方法，所述方法包括如下步骤：

S1：通过实际测量获取最符合某种植物生长要求的红蓝LED两色光谱曲线，以及该种植物叶绿素吸收光谱效率曲线；

S2：以符合该种植物生长要求的红蓝LED两色光谱曲线为基础，并以叶绿素吸收光谱效率曲线中各个波长光谱分量的值为权重，对红蓝LED两色光谱做加权处理，构成加权有效值曲线，加权处理后的曲线如图4和图5所示，加权处理前和加权处理后的蓝光光谱部分重叠较多，红光光谱部分重叠较少，位于上侧的曲线为加权前光谱曲线；

S3：将加权有效值曲线中所包含的红光部分的面积和蓝光部分的面积比作为衡量满足该种植物生长的红蓝LED两色光谱中所要求的红蓝比例，叫做红蓝光谱的加权有效比值。

具体计算方法：

在可见光谱380-780nm范围内，红蓝光谱的每个波长能量值乘以效率曲线中相应波长的效率值的乘积数值；

乘积值从380-500nm累加作为加权有效蓝光数值；

乘积值从500-780nm累加作为加权有效红光数值；

加权有效红光数值除以加权有效蓝光数值即可得到红蓝光谱的加权有效比值。

根据加权有效值曲线中的红蓝光谱的面积比值，可以对符合某种植物生长的光谱红蓝比例做出准确描述，叫做红蓝光谱的加权有效比值。并以此来指导生产符合某种植物生长的LED光源，即使所选的红色LED或蓝色LED波长有所不同，只要红蓝光谱的加权有效比值相同就符合要求。进一步推广到用蓝光LED芯片激发红色荧光粉的方式也可以适用此种方法。而不必每当光源的光谱波长发生一点变化都要用大量植物生长实验来验证最适合的红蓝光比例，提高了工作效率。