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疯狂动物城:它们居然懂得用 LED 照明来种毒药!

云知光照明微课堂 2020-04-28 04:48:44



疯狂动物城:

它们居然懂得用 LED 照明来种毒药!

文/eLicht


在不看就 Out 的电影《疯狂动物城》里,动物乌托邦撕 X 大作战中有一项关键道具:藏红花。居心叵测的绵羊副市长为了扳倒狮子市长,给一些肉食动物注射了用藏红花制造的药剂,让它们野性大发,引起恐慌,预谋趁乱让草食动物上位。谁赢了就不剧透了,只聊聊剧中价比金贵、既能壮阳又能引爆小宇宙的藏红花是怎么种出来的。


图:藏红花也叫西红花,在园艺上,更多的时候被称为番红花(Crocus sativus)。希腊人在三千多年以前就开始栽培。在疯狂动物城中,动物们一旦中了从藏红花提取出来的汁液,就会野性大发,变得疯狂可怕。


那么,绵羊副市长和她的恐怖团伙是怎么种植藏红花的呢?迪斯尼的编辑和制作团队显然注意到了种植产业的最新技术:LED 植物工厂。所以,在剧中,为了掩人耳目,藏红花的种植地点设置在了废弃的地下轨道车厢。而藏红花生长所需要的光线的来源,就是 LED 植物生长灯


请看我在观影时特意拍摄的图片:


图:没错,这只反派科研羊身后上面红色一块一块的就是 LED 灯光,下面蓝色一株一株的就是藏红花。


【远看】



【近看】


那么,这些疯狂动物们利用的 LED 植物工厂技术在植物生长过程中是怎么发挥作用的呢?


我们从小就知道,万物生长靠太阳,说的就是光。植物生长需要通过光合作用来生成能量,不同的植物对光的需求也是不一样的,所以在使用人工光进行植物照明时,所需选择的光源也不同(哎呀,不知道藏红花需要使用什么样的光源呢?),不同在哪里呢?我们从以下几个方面来看:


一、看光谱品质


植物是对光最敏感的种类,大多数植物所需的光谱与人类的可见光谱相似,约在400-700 nm,这正好是光合作用的范围,植物吸收该范围内的任何光子都能进行光合作用,但不是所有的波长都能被吸收,通过植物色素,某些波长更容易被吸收。


图:由 McCree(1972) 和 INADA(1976) 计算所得的有效光合作用曲线的平均值图和几种常见植物色素的吸收谱


在实际应用中,针对不同植物,以及同一植物的不同生长期的吸收光谱,需要根据植物的生长需求,按照光谱范围和峰值波长等来选择植物照明光源。


如何获得植物照明光源的光谱范围和峰值波长参数呢?可以在实验室测试,也可以使用便携光谱仪器进行现场检测评价。


图:便携式智能光谱仪照明护照开发有植物生照明 app 应用,可以现场测量评价植物照明光源的相关专业参数。


二、看光密度和照射时间


那么,是不是光照越多越好,时间越长越好呢?并非如此。凡事物极必反,我们平时吃饱就够,植物也是。


植物对光密度的要求有一个上限,即光饱和点


不难理解:“当光密度达到植物的光饱和点时,植物的光合作用达到顶峰,而当光密度继续增强超过植物的光饱和点后,植物的光合作用不但不会提高,反而会下降,植物自身便会产生光抑制现象。”


普通照明通常用光通量和照度来衡量,植物照明的光密度对应的是辐射照度或者光量子通量密度(PPFD)。


图:与普通照明讲照度不同,植物照明用光量子通量密度(PPFD)来衡量。


同样,PPFD 数值可以在植物照明的现场,通过实时监测来评价其是否符合植物生长需求。


图:使用便携式专业的光谱仪器照明护照,可以测量光量子通量密度。


LED 植物生长灯可以根据植物的生长需求设置照射时间,自动开关控制照明周期。照明护照专门针对植物照明开发的手机端 app 应用,还可以对植物生长中的光照进行管理。


图:与传统的光谱测试仪器不同,智能光谱仪可通过手机远程获取测试数据。


图:照明护照可以统计24小时内的多次测量结果,累计得出全天获得的光量 DLI 值,并输出植物生长的智慧管理日志。


三、看光均匀性设计


在建筑空间中,基础照明需要注意均匀度,避免过度的亮度比,植物照明也是如此。


由于植物自身不能移动,LED 发光又有较强的方向性,而且可能存在光色分布不均匀的情况,所以需要对植物生长环境的光均匀性进行设计,来确保不同位置的植物接收到的光的质量和强度相同,避免同种植物在个体大小、生长速度和光合产量上的差异。


在进行光照系统的均匀性设计时,一是要考虑所选 LED 光源光色特性的一致性,也就是辐射光谱的一致性;一是要考虑 LED 光源的排布,即辐射照度均匀性。这样,才能确保植物能一致的生长。 



最后,很多朋友关心的问题,刚才提到的照明护照,在哪里能买到?


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