5 項比較 LED 栽培燈照明設計時的注意事項

您為農場投資補充用 LED 栽培燈,目的是提高作物的產量與品質。根據經驗,1% 光輸出等於 1% 的作物產量。所以您的 LED 照明投資一定要達到所付出成本的完整效能。

實際效能是由所使用 LED 栽培燈所發出的光密度和光均勻度所決定。如果所安裝的栽培燈光密度低於設計預期,產量將會變少。如果光均勻度不符預期,個別植株的生產發育速度就會不同,溫室內的生產將會不整齊。

開始之前

當您比較不同的照明設計之前,應該先確定採取的是公平比較法。這表示您要考慮 3 個要點:

  1. 確認製造商所做效能聲明的可信任度。
  2. 確定照明設計時使用 DIALux 計算軟體。這是由獨立公司提供的計算軟體,通常用於園藝業界。
  3. 檢查個別照明設計使用了哪些輸入參數。在照明設計中的輸入參數很容易進行調整,而且能加強正面的照明光度與均勻度影響。所以哪些是重要參數?

下面列出必須檢查的重要輸入參數:

  • 是否已指定正確的產品?檢查您已為專案選定的實際產品是否真的用於照明設計,同時搭配正確的光輸出 (PPF,單位 µmol/s) 和光譜 (藍光/紅光/白光/遠紅光/…)。
  • 您的專用設計值是否已使用,例如作物的平均照明光度 (PPFD 單位 µmol/m2/s) 與整體照明均勻度?
  • 標準設定包括哪些設定?栽培燈與作物的高度 (可用的高度)、反射係數,以及計算均勻度時的區域大小與位置,都會影響最後達成的平均照明光度與整體均勻度。

#1 檢查可用的高度

第一個要檢查的輸入參數是可用的高度,這個參數會指定 LED 模組和作物頂端之間的距離。可用高度對於整體均勻度的影響可能極大。以可用高度受限在 1.50 至 2.50 公尺的高空吊掛作物為例,達到良好整體均勻度可能會有困難。使用最佳可用高度,或是計算地板高度在無作物情況下的均勻度,將有助於整體均勻度。

測量作物實際頂端與實際安裝 LED 栽培燈高度之間的距離,就能算出可用的高度。

測量作物實際頂端與實際安裝 LED 栽培燈高度之間的距離算出可用的高度

#2 檢查反射係數

另外一個要檢查的重要參數是照明計畫中的反射係數。反射係數是指光線被空間中的牆壁或其他物體反射的光線量比例。DIALux 計算軟體一開始是用於室內空間 (例如,辦公室),可讓您算出由牆壁、天花板和地板所產生而影響桌面照明光度的反射量。為了避免對於結果過度樂觀,在進行溫室照明設計時會將 DIALux 中的反射值設為 0%,因為溫室中的玻璃不會反射栽培燈發出的光線。

#3 檢查用來計算光密度的面積。

下一個要檢查的項目是所決定的計算表面。計算區域的大小,以及栽培燈在該區域的位置,將對抵達作物表面的有效光子數量 (PPFD 值,單位 µmol/m2/s) 影響極大。比較不同製造商的照明設計結果時,請確認計算表面顯示的光密度最大值 (峰值) 和最小值 (谷值) 相同。這是計算照明設計中實際平均 PPFD 值的唯一方式。

在下面範例中,您可以看到相同照明計畫中的兩個計算區域位置。假設光密度峰值所在位置與栽培燈互相垂直,而光密度谷值所在位置介於兩盞栽培燈之間。在 B 情況中的這些值將會產生更好平均光密度值,因為整個區域算出的光密度顯示 4 個峰值和 1 個谷值。A 情況則出現 4 個峰值和 4 個谷值,並在安裝之後顯示更好的實際值。

測量網格的位置決定平均光密度的結果

#4 檢查計算表面的大小

另一個重要參數是計算表面的大小,這個參數會影響整體均勻度。比較不同製造商的照明設計結果時,請確認使用的是相同的計算表面。

若要表達真實情況,應該要計算涵蓋整座溫室所有邊緣的整個隔間區域。同時也應該計算代表一般生產區域的較小集中區域。完整隔間的計算將會產生較低的照明均勻度,因為溫室周邊的光密度較低。因此,請務必隨時比較完整隔間或相同隔間較小區域的計算值。在下面範例中,您可以看到相同照明計畫中的兩個計算區域位置。假設光密度峰值所在位置與栽培燈互相垂直,而光密度谷值所在位置介於兩盞栽培燈之間。在 B 情況中的這些值將會產生更好平均光密度值,因為整個區域算出的光密度顯示 4 個峰值和 1 個谷值。A 情況則出現 4 個峰值和 4 個谷值,並在安裝之後顯示更好的實際值。

#5 檢查使用的均勻度類型

最後一個要檢查的參數是所使用的均勻度類型。均勻度可以不同的方式表達。當您執行 DIALux 照明設計軟體時,您可以使用不同的均勻度類型。比較不同製造商的照明設計結果時,請確認使用的是相同的均勻度計算類型。至於園藝照明應用,我們比較喜歡用除以最大光密度的平均光密度來表示均勻度,這樣最能表達出真實情況。

總結概要

在比較照明設計時,供應商可能會對其規劃進行許多調整。如果您想要進行適當的比較,您必須考慮下面幾個參數。

  • 是否在計算中選擇了正確的產品,以及正確的光譜和光輸出?
  • 是否已為您的作物使用了正確的照度及正確的總光均勻度?
  • 這些比較的條件設定是否:
    - 是否已正確定義可用的高度?
    - 反射係數是否已經設為 0%?
    - 測量網格中的亮點與暗點是否為偶數?
    - 您比較的是整個隔間或少量集中區域數目?
    - 照明設計中是否定義了相同的均勻度?

閱讀我們的其他部落格,學習如何評估 LED 栽培燈的效能聲明。

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Pascal van Megen

Pascal van Megen 是 Signify 照明應用工程師,擅長專業是機械工程。身為照明應用工程師的 Pascal,他的工作是確保農民可以獲得高階園藝照明設計。他專門為客戶與工程師提供關於飛利浦 LED 園藝照明產品的內部和外部訓練。他擔任客戶與工程人員的諮詢顧問,持續推動改進飛利浦 LED 照明解決方案。

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