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设施农业半导体照明的定义

传统照明是视觉应用,照明是指通过人工光或自然光组成的照明系统(照明装置)将具有特定光度、色度要求的光,按科学设计的分布特性,传递到目标客体,供人类感知,获取信息。日本照明学会出版的照明手册(第二版)认为,广义上讲,照明(lighting, illumination)应该包括对生命体、生物有作用的视觉与光信息、紫外线、可见光及红外线等各部分。它总结了照明的定义,即是以人的生活、活动为目的对光的利用。比如,用光照亮可视物体及其周围环境;使用光作用于人的情感和烘托气氛;通过信号、标识、展板及电器标识等传达信息,突出显示光源自身;不仅使用可见光,也可使用紫外线、红外线。

照明的理论基础是照明工程学,运用到实践为照明技术。农业照明是包含视觉和非视觉功能的照明应用方式,传统农业照明是指按照农业生产各领域的生产目标要求,利用光电光源人为创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控农业生物的生长发育和繁殖的一种农艺措施。

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发光二极管(LED)是包含了P-N结的半导体装置,在用电流激发时,组件将发出非相干的光辐射。半导体照明是指采用LED作为光源的照明方式。固态照明采用固体发光材料,如发光二极管(LED)、场致发光(EL)、有机发光(OLED)等作为光源的照明方式。LED半导体照明是固态照明的一种。LED的出现推动农业照明进入了新的发展阶段,称之为农业半导体照明,属于现代农业照明的范畴的新型照明方式。农业半导体照明(SLA)属于现代农业照明的范畴,是指采用半导体电光源及其智能化管控装备,按照农业生物的光环境需求规律和农业生产各领域的生产目标要求,利用人工光创造适宜光环境或弥补自然光照的不足,调控农业生物的生长发育和繁殖,以实现现代农业“优质、高产、稳产、高效、生态、安全”生产目标的一种农业工程措施。

现代农业照明暨农业半导体照明的特征:①农业半导体照明的电光源是第四代半导体固态光源发光二极管等现代电光源;②电光源光谱可精准调控,光强、光质和光周期可进行实时的管控;③能够满足现代农业生产各个领域光环境调控的需求,实现高产、高效、优质、稳产的目标;④农业半导体照明既包含视觉照明范畴,也包含了非视觉范畴。其中,植物和食用菌照明属于前者,畜禽养殖照明属于视觉范畴;⑤农业半导体照明可彻底突破自然光照明的昼夜和年际光周期规律,按照需求完全控制光照条件。

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设施园艺半导体照明是设施园艺工程学科的新兴研究分支,是农业半导体照明的最重要组成部分,是半导体照明非视觉应用的重要领域,我国设施园艺需要大力研发半导体照明技术装备,加快应用进程与产业化发展。

 

农业半导体照明属于物理农业工程学科的范畴。现代物理农业是农业与物理学科交融的新兴学科,是一种新型农业生产模式,是利用具有生物效应电、磁、光、声、热、核等物理因子控制动植物的生长发育及其生活环境,促使传统农业逐步摆脱对化肥、农药及抗生素的依赖以及自然环境的束缚,最终获得高产、优质、无毒农产品的环境调控型农业。它属于高投入、高产出的设备型、设施型、工艺型的农业,要求技术、设备与动植物高度相关。与白炽灯荧光灯、高气压放电灯相比,LED被誉为现代农业照明的理想光源,拓展了农业照明的内涵和外延,将促成了农业照明的快速发展与技术革新,推进农业照明智能化、智慧型发展阶段。

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