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植物补光小技巧

2023-08-01 13:00 作者:氯铂酸铯  | 我要投稿

(题目为译者所加)

作者:佚名    翻译:氯铂酸铯(Mr.林)

写在前面:我是译者Mr.林,这篇文章针对植物补光问题进行了详细的阐释,并且举出了相关例子;相关内容比较专业涉及较为高级的立体几何和球面波问题,以及在语言环境的改换下逻辑关系的变动,译者在保证基本意思不改变的情况下合理进行了翻译,对部分关系代词和逻辑词语以及句子顺序进行了改换,并且加入了大量的注释。鄙人才疏学浅,如有错误请联系纠正;若有侵权,联系删帖。相关内容,请在B站私信,谢谢

 

很多人一直在思虑应该如何调整他们的补光设施以迎合植物的光照需求,所以我发表这篇文章来阐明你的植物需要多少光照。植物所需要的光照只与光照量有关,而与色温和光强(译者注释:指植物所需要的光合能量与你所选的灯的瓦数和所选灯光的颜色没有直接关系);所以,请选择最适合你的光照设施。以下的内容并不能把植物所需的所有光照条件包括在内,只能让你无限的(原文为近似的)去接近植物的所需。

1.光照设施

a.光照设施的补光能力。光照能力常常以灯的辐射通量或者光通量作为衡量指标。光通量用以衡量光的强度标,你的灯的盒子上应该标注了灯的光通量。注意,这个光通量是指灯整个球面面积的光通量。(译者注释:灯的发光部电功率是可以换算成光通量的,但换算系数是随波长变化的函数;所以,建议读者直接让店家给出发光设施的光通量,或者上网查找对应波长光的换算系数)

b.光源与植物的距离。你的植物射灯大概率是点光源(与自然平行光源相对);故此,一下所谈及的光源距离都是球面距离,也就是球的半径。因为球的特性,你的植物每一单位面积的光强应是以该平面到球心(光源)的距离计算光强;当你同时使用了多个光源,为了简便计算,可以认为这些光都是从同一位置发出,将这个位置看作是灯的等效位置,然后利用等效位置到植物距离计算光强。

c.受光面积:A=πr^2

2数学问题

现在是讨论数学和物理问题的时候了!如果我们想知道单位面积植物所能接受到的光照,就必须定量计算出光在传播发散过程中所产生的能量损失。所以,我们整点和球面电磁波有关的活:E=P/4πr^2   E是你想知道的光照强度;P是所有灯光通量的加和;r是灯与植物的距离,此处的距离特指等效光源位置到植物受光中心的线段距离,单位是米;而你的结果E,单位是流明每平方米,可以简记为flux或者是lux。(译者注释:单位的变化来源于球面面积的计算,利用国际单位计算可以实现单位的直接转化)

 

这是来源于某网站的光度表:

 

室外照度(lux)

明亮的日光 50,000——100,000

薄雾天     25,000——50,000

阴天强光处 10,000——25,000

阴天昏暗处  2,000——10,000

非常昏暗     100——2,000

日落           1——100

满月        0.01——0.1

星光       0.001——0.001

 

3.光度衰减(译者注释:这个方法可以计算出你所处的大气或是光经过的介质对光的吸收能力,与养植物本身没有任何关系)

没必要了解,但是知道了很有意思。要找到光传播到植物表面的损失量,或者P的变化,你需要你的初始流明总和减去最终流明总和。为了找到你最终的流明总数,取你正在照明的植物的面积,然后乘以亮度。

4.使用反光板!

使用聚酯薄膜和反光板!这样会大大增加你的进光量!对于每个反射面,测量出光源到每个反射面中心的距离(译者注:即是以光源为球心的球的切面),以及到植物中心点的距离。聚酯薄膜可以反射90%左右的光,以此计算每个表面反射的光强度,现在就可以用灯的照射强度加上每个反射面的反射光强度,在不添加光源的条件下获得更大的光强。

5.获得更多的光(光能回收量)(译者注:这是作者在4的前提下给出的分析)

在加入反射面后,植物受到的光强大幅提升,由此引起辐射通量(P)的变化。然后用你的新强度代入上文的公式,之后获得更多的光。通过这个方式,大大减少了光的未利用部分。

 

例子:

以上这些可能还是太难以理解,我会通过带你一同计算我的新补光灯的照度来让你慢慢理解上面的内容。希望这有帮助:

1.光照设施

a.4个2250流明(光通量单位)的飞利浦荧光灯管,也就是9000流明的灯(P)。

b. 4个灯的中心到植物的受光中心的线段距离为0.2米, 所以我的r取0.2

c.我的光照区域半径为0.2米 A = π(0.2m)² =0.13m²

2.数学问题

E = (9000 lm)/[4π(0.2m)²] = (9000 lm)/(0.5m²) = 18,000 lm/m² = 18,000 lux

这已经非常接近阴天时的处啦!

3.光度衰减

        P1 - P2 = (9000 lm) - [(18,000 lm/m²)(0.13m²)] = (9000 lm) - (2,340 lm) = 6760 lm

4.使用反光板!

说实话,聚酯反光板还只存在于我的计划之中。我计划做3个反射面,然后测量光源到每个反射面的距离,之后测量反射板到植物所在的受光中心的距离。0.2米一号和二号反光面分居两侧,它们距中心大概0.5米。之后画出光路图,利用几何法算出光路距离(勾股定理)。 2C = 2[(A² + B²)^(1/2)] = r。[(0.5m)² + (0.1)²]^(1/2) = (0.25m² + 0.01m²)^(1/2) =0.26m²^(1/2) = 0.5m。我的第三块后部反光板,高0.2米距中心0.23米;1一个三角反光结构。

(以下是原文,因为空间结构叙述的转述难度过高,留下原文进行参考)I don't have mylar yet but I plan on it. With 3 reflective surfaces I can measure the distance the light goes by starting at the light source and measuring the distance to each reflective surface then the distance to the spot below the light where the plants are. Surfaces 1 and 2, the left and right sides, are both 8" high. the distance from these walls to the center spot is 19.5". Drawing my ray of light gives me two symetrical triangles that I need to find the length of hypotenuse's for. Using Pythagoreans theory of A² + B² = C² and solving for C (the hypotnuse) and then doubling it will give me a distance, r. 2C = 2[(A² + B²)^(1/2)] = r. Converting my inches to meters and plugging them in I get [(.5m)² + (.1)²]^(1/2) = (.25m² + .01m²)^(1/2) = .26m²^(1/2) = .5m. My third surface, the back, is 8" high and 9" away from the center. Repeating the triangle process I get .3m

5.光的回收

从两个侧表面开始,光线从远处反射到植物上。根据之前的设计r =0.5米,我把这个数据代入了之前的公式E1&2 = (9000 lm)/[4π(.5m)²] = (9000 lm)/(3.14m²) = 2866.24 lux. 我接着计算了后部板的数据E3 = (9000 lm)/[4π(0.3m)²] = (9000 lm)/(1.13m²) = 7964 lux. 把这些数据全部加到一起 E = Eo + E1 + E2 + E3 = (18,000 lux) + (2866.24 lux) + (2866.24 lux) + (7964 lux) = 31968 lux.我的光强从阴天的明亮地带变成了起着薄雾的太阳天!

 

为了知道我又获得了多少光,我计算了最开始的P与最终P的差值: P = P1 - P2 = (9000 lm) - [(31968 lux)(.13m²)] = (9,000 lm) - (4120.5 lm) = 3879.5 lm

 

如你所见,装配反光板后的光能损失大约为未装配时的一半;但如果你把反光板装在离灯很近的地方,恐怕你就会遇到大麻烦!


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