LED和HID园艺灯具测试报告(上)

伦斯勒理工学院照明研究中心(LRC)通过与高压钠灯(HPS)和金属卤化物灯(MH)园艺灯具进行对比测试,对发光二极管(LED)园艺灯具的能耗和经济性进行了评估。依据照明研究中心2016年进行的在线调查和文献综述的结果,该中心项目团队开发了评估和对比园艺灯具的测试框架,框架包括测试、评估和报告方法等内容。基于等量光合光子通量密度(PPFD)条件下实现了对灯具的比较测试。植物的PPFD类似于建筑应用中工作表面明视照度指标。该框架包括11种灯具的指标和5种特定应用指标的分析,这些指标为种植户提供了评估园艺灯具性能的参考信息。照明研究中心使用该框架测试和评估了13只园艺灯具,包括10只LED灯、2只高压钠灯和1只金属卤化物灯产品。(本报告结果均是对每种模型的单只灯具样品进行基于电学和光度学的测试。该项目未进行寿命测试,也未进行作物种植中灯具的评估)。首先,照明研究中心对单只灯具进行光度学测试。然后,以建模的方式建立灯具在模拟的温室中应用的模型,估测要达到最低的PPFD和均匀性标准所需的灯具数量以及照明系统能耗。照明研究中心发现,要保持原有PPFD,LED园艺灯具不能以一对一的形式替代高压钠灯。通常,获得与典型高压钠灯布局相同的PPFD,需要更多LED园艺灯具才能实现。结果表明,强度分布起着重要作用,其中2只被测试的LED灯具有高于高压钠灯的灯具光效,但是在温室应用中仍然有更高的总功率要求。照明研究中心发现,与高压钠灯相比,LED灯具阴影增加是由于其尺寸相对较大造成的,而且温室中为获得相同PPFD需要更多的LED灯具。LED灯具的阴影使温室中的日光减少了13%～55%,而高压钠灯灯具仅使日光减少了5%,因此,有日光时LED系统光源可能需要更多的电能。通常,更多数量的LED灯具以及同等应用效能的电力需求会影响方案的全生命周期成本。照明研究中心发现,有3只被测试的LED园艺灯照明系统的生命周期成本较低,其余7只LED园艺灯的生命周期成本都高于2只被测试的1 000 W高压钠灯照明系统。评估结果表明,单独考虑灯具效率可能会影响评估结果。在达到PPFD标准时,灯具光强分布和布局对进行精确的寿命周期成本分析十分必要。该报告提供了一个技术中立的分析框架,相关各方可用其对照明系统进行评估。