張志平 肖正誼 倪濟宇 王鋼生

（1. 威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663；2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 佛山 528231）

引言

在農(nóng)業(yè)照明中，傳統(tǒng)光源如氙燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等早已得到應(yīng)用，但是仍存在高能耗、低能效等問題。對比之下，LED光源具有明顯的優(yōu)勢，它的光譜域?qū)捲凇?0 nm，與植物光合作用和形態(tài)建成基本吻合的光譜范圍基本吻合[1]。除此之外，LED具有光能有效利用率超過80 %、無污染、精準(zhǔn)波長等優(yōu)點，因此，LED植物照明燈具在促進植物生長和對植物進行補光等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。

本文梳理了LED植物照明燈具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與技術(shù)規(guī)范，并分析了它們之間的異同。這些標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)/技術(shù)規(guī)范包括：CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術(shù)規(guī)范》；團體標(biāo)準(zhǔn)CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術(shù)規(guī)范》；山東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB37/T 3568.6-2019《綠色照明LED燈具 第6部分：LED植物生長燈》；美國DLC法規(guī)文件《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》等。

1 LED植物照明燈具的優(yōu)勢

在LED得到大規(guī)模應(yīng)用之前，傳統(tǒng)光源如氙燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈等已經(jīng)在農(nóng)業(yè)得到應(yīng)用，但是傳統(tǒng)光源的光輻射只有少部分能被植物吸收，光源的使用效率極低。植物進行光合作用時主要吸收紅藍光，波長為600～700 nm的紅光和波長為400～500 nm的藍光。而LED光源憑借光量可調(diào)整、光色純正以及低能耗等優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)植物光源，在農(nóng)業(yè)上得到應(yīng)用。

1）發(fā)光效率高：傳統(tǒng)光源如金鹵燈為65～140 lm/W，鈉燈為90～140 lm/W。LED光效達50～200 lm/W。

2）耗電量少：超低功耗，LED單光功率單管為0.03～ 1 W，采用直流驅(qū)動，15～18 mA，電光功率轉(zhuǎn)換接近100 %，達到相同照明效果，LED光源比傳統(tǒng)光源節(jié)能80 %以上。

3）光色純正：LED的光譜范圍都比較窄，不像白熾燈那樣擁有全光譜，因此LED的單色性較好，可以根據(jù)作物吸收光譜的差異隨意進行多樣化的搭配組合，滿足不同植物的需求。

4）調(diào)光便捷：LED芯片的亮度與其驅(qū)動電源的電流有關(guān)，可以通過改變驅(qū)動電流進行調(diào)光，根據(jù)植物光照需求，適當(dāng)改變光強。除此之外，采用脈動寬度調(diào)節(jié)的方式也可以對LED進行調(diào)光。

5）響應(yīng)速度快：LED通過電子-空穴對結(jié)合直接發(fā)光，其發(fā)光的響應(yīng)時間非常短，通常在100 ms以下。傳統(tǒng)植物燈從通電到穩(wěn)定發(fā)光所需的時間非常長，為0.15～0.25 s，響應(yīng)時間長。

表1 CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術(shù)規(guī)范》的主要內(nèi)容

6）使用壽命長：LED作為一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，壽命極長。當(dāng)光通量衰減到80 %時，已達到25 000 h的壽命，遠超過高壓鈉燈12 000 h的壽命。

7）安全可靠性強、有利于環(huán)保：LED是全固發(fā)光體，體積小、重量輕、耐震和耐沖擊不易破損，廢棄物可全部回收，LED光源不含有水銀、鉛和汞元素等環(huán)境污染物。

8）安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患。

因此，在植物照明的光源中，LED是最為理想的光源，對LED植物照明燈具的發(fā)展具有非凡的意義[2-3]。

2 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)/技術(shù)規(guī)范介紹

CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術(shù)規(guī)范》從術(shù)語和定義、規(guī)格分類、光電性能要求和測量方法等方面對LED植物生長燈進行了規(guī)定。該技術(shù)規(guī)范僅適用于光源輸出輻射波長在280～800 nm范圍內(nèi)的植物生長燈。在第3章中定義了各個輻射光譜區(qū)域并解釋了光譜能量分布、光譜量子分布、光合光子通量等專業(yè)術(shù)語。在第4章中按照燈具和光源的不同，將植物生長燈分為六大類，這對植物照明燈具產(chǎn)品的分類進行了規(guī)范化。在第6章中要求植物生長燈輸出光譜在380 nm以下時需要加貼各種安全標(biāo)記。標(biāo)準(zhǔn)最后提出了光合光子通量密度分布等效分布圖、測量條件和測量儀器的要求。詳見表1 CQC 1328-2019《植物生長燈安全認證技術(shù)規(guī)范》主要內(nèi)容[4]。

CSA0 32-2016《植物光照用LED燈具通用技術(shù)規(guī)范》是國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的技術(shù)規(guī)范，于2016年7月4日發(fā)布。該技術(shù)規(guī)范規(guī)定了植物補光燈具、植物生長燈具基本技術(shù)要求、測試方法，其中包括產(chǎn)品的光電性能要求、安全要求和測試方法。其中在第3章術(shù)語和定義中對植物生長燈、C4植物和光子通量效能等專業(yè)術(shù)語給出了定義說明，在第5章對植物光照用LED燈具的電參數(shù)、光參數(shù)等進行了說明。詳見表2 CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術(shù)規(guī)范》的主要內(nèi)容。

山東省市場監(jiān)督管理局于2019年5月29日批準(zhǔn)了59項山東省地方標(biāo)準(zhǔn)，其中包括DB 37/T 3568.6-2019《綠色照明LED燈具第6部分：LED植物生長燈》，并于2019年6月29日開始實施，該標(biāo)準(zhǔn)適用于對植物起補光作用或促進植物生長的LED燈具。該標(biāo)準(zhǔn)給出了LED植物生長燈、植物補光燈、促進植物生長燈等一些相關(guān)術(shù)語和定義。它規(guī)定了植物照明用LED燈具的光電性能的基本技術(shù)要求、安全要求、試驗方法、檢驗規(guī)則標(biāo)志、包裝、運輸和貯存。詳見表3《綠色照明LED燈具 第6部分：LED植物生長燈》的主要內(nèi)容。

表2 CSA 032-2016的主要內(nèi)容

《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》是美國DLC的法規(guī)文件，DLC在2018年11月19日發(fā)布了的一個版本，即日起正式生效，開始接受園藝照明產(chǎn)品的申請，并且2019年3月發(fā)布了其更新版本。該法規(guī)文件規(guī)定了植物照明用LED燈具的基本技術(shù)要求、測試方法，其中包括產(chǎn)品的光電性能要求、安全要求和測試方法。其中燈具的輸出特性光合光子通量、光譜量子分布等給與了說明，規(guī)定了輸出波段在400～800 nm以內(nèi)，但沒有具體要求輸出的大小。標(biāo)準(zhǔn)中給定了具體的電性能要求，詳見表 4《Testing and Reporting Requirements for LED-based Horticultural Lighting Version 1.1》的主要內(nèi)容。

表3 DB37/T 3568.6-2019的主要內(nèi)容

3 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)/技術(shù)規(guī)范差異分析匯總

本文主要比較分析以上4個標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)/技術(shù)規(guī)范中的安全要求、電磁兼容要求、光學(xué)性能要求、電學(xué)性能要求、可靠性要求、有害物質(zhì)要求和其他特殊要求等方面進行分析對比。具體的差異分析匯總見表5。

表5 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與技術(shù)規(guī)范差異分析匯總表

4 結(jié)語

本文介紹了已經(jīng)發(fā)布的4項LED植物照明燈具標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與技術(shù)規(guī)范，包括CQC、CSA、山東省地方標(biāo)準(zhǔn)和DLC，從安全要求、電磁兼容要求、光學(xué)性能要求、電學(xué)性能要求、可靠性要求、有害物質(zhì)要求和其他特殊要求等方面進行了分析和匯總，希望能給相關(guān)讀者對LED植物照明燈具標(biāo)準(zhǔn)有一定的參考價值。