《入门篇-植栽第十三讲-植物生长灯植物辐射能量和光子通量计算-v2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《入门篇-植栽第十三讲-植物生长灯植物辐射能量和光子通量计算-v2（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、植物生長燈具 輻射能量和光子通量 計算 1/Nov/2014 光通平台-植栽 光通平台-植栽 目前常用的評價植物光照效果的基本測量方法有二種 1. 光合作用有效輻射能量 ( photosynthetically active radiation，PAR) 2. 光合作用光子通量( photosynthetic photon flux ， PPF) 請參閱第一講相關LED植栽的光量名詞說明 基本測量方法 光通平台-植栽 光合作用有效輻射能量 ( photosynthetically active radiation，PAR) 光合作用有效輻射能量用來表達單位面積內特定 波長區域所輻射的總功率。
2、使用積分球可直接測出光源的光譜功率密度。 設定積分區間，得到不同波長範圍內的輻射功率 總量，公式如下 Pw 為輻射功率總量， W 為光譜功率密度，W/nm 為數據採集的間隔，使用積分球測量時，取值 1nm。 PwBR 為可見光範圍的總輻射功率，W 光譜能量分佈圖譜 X軸 ： 波長 Y軸 ： 能量密度 Ushio M59 400瓦燈泡的光譜能量分佈圖譜 得到 400720波長範圍內的輻射功率總量 光合作用光子通量 ( photosynthetic photon flux ，PPF) 光通平台-植栽 PPF 定義： 光源在400700 nm 波長範圍內所發射的每秒光子數； 單位：moles/sec
3、ond ，微摩爾/秒 。 PPF 值告訴我們由光源產生 的光子數有多少。 例如植物燈標示 PPF ：240mol/ s ，是指 將所有400700 nm波長範 圍內的光子加在一起， 就 得到了光合作用光子數量有 240mol這麼多。 PPF = 1 Jule i 的光子數： i/hc PW (i) Jule 之i 光子數： ： PW (i) * i/hc PW (i) Jule 之i mol光子數： PW (i) * i/nhc h=蒲朗克常數 =6.626 10-34 joules s 1 mol光子數， n= 6.02x 1017光子 範例： 由光譜能量分佈圖譜可得出 420nm 0.4W
4、 能量 算出此光源在420nm 有 1.4 mol/s * m2 PPFD = 1.4 mol/s * m2 計算式 光通平台-植栽 PPF 值為將可見光範圍(400700nm)波長範圍內的光子加在一起， 就得到了光合作用光子通量(數量)。 See 相關LED植栽的光量名詞說明.pdf 輻射能量轉換成光子數量 計算 1.E =1.988x10-16/= 1.988x10-16/420= 0.04733 10-17 Jule - 一個光子的能量 2.1 Jule 420nm 光子數=1/0.04733 10-17 =21.128 x1017光子 3.1 umol ： X= 6.02x 1017光
5、子 ： 21.128 1017 ； X=3.51 umole (每瓦) 4.由光譜能量分佈圖譜可得出 420nm 0.4W 能量 5.可算出此光源在420nm 有 1.4 umole/(m2*s) 6.如果對每個波長都進行這樣的轉換，可得到每平方米各波段光子數量分佈圖(右圖)。 光譜能量分佈圖譜 X軸 ： 波長 Y軸 ： 能量密度 0.4瓦每平方米 光通平台-植栽 光子通量密度分佈圖 X軸 ： 波長 Y軸 ： PPFD(光合作用光量子流密度) 1.4 umole/(m2*s) 光通平台-植栽 LED 光譜能量分佈圖 LED 光合作用有效輻射能量 ( photosynthetically act
6、ive radiation，PAR) 光合作用有效輻射能量用來表達單位面積內特定 波長區域所輻射的總功率。 使用積分球可直接測出光源的光譜功率密度。 設定積分區間，得到不同波長範圍內的輻射功率 總量，公式如下 Pw 為輻射功率總量， W 為光譜功率密度，W/nm 為數據採集的間隔，使用積分球測量時，取值 1nm。 PwBR 為可見光範圍的總輻射功率，W PwB 為藍光部分的輻射功率，W PwR 為紅光部分的輻射功率，W PPF = LED 光合作用光子通量 ， PPF 各個不同波段的光子通量 Unit: mol/ s umole/(m2*s) UV(300-399) 300 390 Blue(
7、400-490) 400 490 491 600 601 700 701 850 Green(491-600) Red(601-700) Near infrared(701-850) 光通平台-植栽 看懂植物燈規格 相關數據 光通平台-植栽 看懂植物燈規格相關數據 光通平台-植栽 315W 陶瓷複金屬燈光譜圖 315W 陶瓷複金屬光子數量圖 PPFD 各個不同波段的光子通量 Unit: mol/ s % % % % % % % % % % PPF ： 598 mol/s 1.90 PPF/W (598/315) 看得懂燈具參數 PPF 光通平台-植栽 看得懂燈具參數 PPFD 光通平台-植栽
8、A1 A2 應該補投射面積值 看得懂燈珠參數 PS-ST-NLAPBG4XX-K0X 光通平台-植栽 PPFD = = 0.74 mol/s 450nm 0.198 * 450 120 PPF 值(400510nm)， 請參閱page 9 可由光譜能量圖和光子數量圖得出 LED植物燈規格書注意事項 光量 光通平台-植栽 A1 A2 應該補投射面積值 See: USU_spectral_characteristics.pdf 光通平台-植栽 太陽光譜和各種燈具 光子通量分佈圖 光通平台-植栽 太陽光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽 太陽光輻射能量和光子通量 光通平台-植栽 光通平台-植栽 umol
9、e/(m2*s) 各種燈具之光子通量分佈圖 光通平台-植栽 umole/(m2*s) umole/(m2*s) umole/(m2*s) umole/(m2*s) umole/(m2*s) umole/(m2*s) 複金屬燈 光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽 日光燈 光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽 等離子光源 LEP（Light Emitting Plasma） 光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽 LED白光 光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽 光量子感測器 光通平台-植栽 光通平台-植栽 感測器的敏感度曲線 人類眼睛最敏感的光譜約為 555 nm，介於黃-綠光，對藍光區與紅 光區敏感性較差；P
10、hotometer 測 量的就是人類眼睛的感覺。我們通 常在測量的 lux 就是 photometer， 是針對人類眼睛的感受來測量的。 但植物則不同，對紅光藍光光譜 最為敏感，對綠光較不敏感，但是 敏感性的差異不似人眼如此懸殊， Quantum Sensor 才 是 測 量 400700 nm 的。 (人眼視覺反應) (植物光合作用反應) 植物對光譜的敏感性與人眼不同 (人眼視覺反應) (植物光合作用反應) 光通平台-植栽 植物光合作用有效能量 光量子感測器 Yield Photon Flux (YPF): photon flux weighted and integrated accord
11、ing to plant response (McCree, 1972a; McCree, 1972b; Inada, 1976; Sager, 1988) 光通平台-植栽 YPF(Yield Photon Flux) 是實際有效 地植物光合作用的光子數量。 由於紅色光子更有效地誘導光合作用 反應，YPF 提供了更多的權重給植物 的靈敏度曲線上的紅色光子。 YPF Spectral Weighting Function Solar Spectral Sunny Day Ideal PAR energy sensor PPF ：2000 mol/s * m2 YPF ：1798 mol/s * m2 Photosynthetic Photon Flux (PPF): photon flux integrated over the 400-700 nm waveband 各種能量轉換對照表 光通平台-植栽
