植物照明作为设施农业的核心技术之一,其光辐射特性直接影响植物光合作用、形态建成及代谢调控。GB/T 44473-2024从光子度量学角度构建了植物照明LED产品的光辐射参数体系。本文聚焦该标准中光辐射参数的核心要求,系统解析光子通量、光子通量效率、光子强度分布、光子辐照度及光子通量维持率等关键指标的科学内涵与测试方法,为植物照明产品的研发、检测与标准化应用提供理论依据。
光辐射参数要求
1、光子通量(Photon Flux)
光子通量定义为光源在单位时间内发射的光子数(单位:μmol/s),是衡量植物有效光能供给的核心指标。标准规定:
初始值要求:单件产品实测光子通量不得低于额定值的90%,样本平均值不低于92.5%(条款7.1)。波长覆盖:需针对制造商宣称的波长范围(如400-700 nm光合有效辐射PAR、紫外或远红光波段)进行分波段符合性测试,确保光谱匹配植物生长需求。
此要求避免了传统流明(lm)度量中因植物光敏色素响应差异导致的评估偏差,体现了“以植物为中心”的量化理念。
2、光子通量效率(Photon Efficacy)
光子通量效率(μmol/J)表征单位电能转化为植物有效光能的效率,是评价产品能效的关键参数。标准规定:
效率等级:最低等级为2.6 μmol/J,鼓励高能效设计(表3)。测试条件:默认在25℃、70%湿度下进行,若制造商声明特殊工况(如高温环境),需按声明条件测试(条款7.2)。
该指标为植物工厂的能耗成本控制提供了直接依据,推动LED技术向高光效方向迭代。
3、光子强度分布与辐照度
光子强度分布:需测试并报告各波长范围的光强空间分布(条款7.3),为栽培层光环境均匀性设计提供数据支持。典型安装高度辐照度:通过计算法(安装高度≥5倍出光面尺寸)或实测法,报告栽培面的平均光子辐照度及其分布(条款7.4)。例如,垂直农场中多层架设的LED灯具需确保各层辐照度差异≤15%。
此部分要求解决了传统照明中“光强-照度”转换模型在植物应用中的局限性,强调光分布的实用性与可预测性。
4、光子通量维持率
光辐射衰减直接影响植物长期光环境稳定性。标准要求:
寿命指标:90%光生物有效光子通量维持率的额定工作时间需实测或通过GB/T 41423推算,且寿命终点时维持率≥90%(条款7.5)。光谱稳定性:需声明蓝光(400-500 nm)、红光(600-700 nm)等关键波段的光谱比例变化,确保光质一致性。
此项规定规避了仅依赖电气寿命评价的缺陷,结合光谱衰减特性,为植物生长周期的光环境管理提供保障。
测试方法与符合性验证
1、测试标准
光子通量测试:依据GB/T 39394,使用积分球光谱辐射计,波长精度需≤1 nm(条款10.3.1)。光分布测试:采用配光曲线测试系统,空间分辨率≤5°(条款10.3.3)。维持率验证:加速老化试验结合Arrhenius模型推算,或直接进行长周期实测(条款10.3.5)。
2、符合性评估
样本量:光子通量、效率等基础测试需3个样本;环境试验需5个样本(表4)。判定规则:采用“单件下限+平均值”双重约束,兼顾产品一致性与批次可靠性。
总结
GB/T 44473-2024通过构建系统的光辐射参数体系,为我国植物照明产业的规范化与国际化奠定基础。