入門篇 植栽第十三講-植物生長燈植物輻射能量和光子通量計算-V2
- 2. 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
- 3. 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。 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， Wλ 為光譜功率密度，W/nm △λ 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 400~720波長範圍內的輻射功率總量
- 4. 光合作用光子通量 ( photosynthetic photon flux ，PPF) 光通平台-植栽 PPF 定義： 光源在400~700 nm 波長範圍內所發射的每秒光子數； 單位：μmoles/second ，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 ：240μmol/ s ，是指 將所有400~700 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 240μmol這麼多。
- 5. PPF = 1 Jule λi 的光子數： λi/hc PW (λi) Jule 之λi 光子數： ： PW (λi) * λi/hc PW (λi) Jule 之λi μmol光子數： PW (λi) * λi/nhc h=蒲朗克常數 =6.626 × 10-34 joules s 1 μmol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 能量 算出此光源在420nm 有 1.4 μmol/s * m2 PPFD = 1.4 μmol/s * m2 計算式 光通平台-植栽 PPF 值為將可見光範圍(400~700nm)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
- 6. 輻射能量轉換成光子數量 計算 1. E =1.988x10-16/λ= 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)
- 7. 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 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。 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， Wλ 為光譜功率密度，W/nm △λ 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
- 8. PPF = LED 光合作用光子通量 ， PPF 各個不同波段的光子通量 Unit: μmol/ s umole/(m2*s) UV(300-399) 300 390 Blue(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
- 10. 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: μmol/s % % % % % % % % % % PPF ： 598 ?mol/s 1.90 PPF/W (598/315)
- 13. 看得懂燈珠參數 PS-ST-NLAPBG4XX-K0X 光通平台-植栽 PPFD = = 0.74 μmol/s @450nm 0.198 * 450 120 PPF 值(400~510nm)， 請參閱page 9 可由光譜能量圖和光子數量圖得出
- 23. 等離子光源 LEP（Light Emitting Plasma） 光譜能量分佈圖譜 光通平台-植栽
- 25. 光量子感測器 光通平台-植栽
- 26. 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；Photometer 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 400~700 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
- 28. 光量子感測器 Yield Photon Flux (YPF): photon flux weighted and integrated according 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 μmol/s * m2 YPF ：1798 μmol/s * m2 Photosynthetic Photon Flux (PPF): photon flux integrated over the 400-700 nm waveband