谊文补光技术—落光
植物补光系统的分为发光、落光、光反应三部分。其中，发光涉及到供电系统、补光设备和控制系统；落光涉及到落光效率、落光匀度、落光光差比、遮光率、落光反射、平均落光量等问题；光反应的内容包括针对不同作物的人工补光技术等。...
定义：
YLCT理论：是“Yiwen’s Lighting Complement Theory”的缩写。“谊文补光”理论，研究目标是植物补光系统，包括发光、落光、光反应，其特点是来自于生产应用，服务与生产应用，是一个植物补光理论和应用的集合。
一、研究落光的意义
我们发现现有植物补光系统，由于对落光的研究不够深入，导致光利用率非常低。换言之，如果解决好落光问题，可以大幅度降低用电量，明显提高补光的效果。
在大照度系统中，常见到灯具挡掉的太阳光总量多于补光灯发出的光总量，因此，补光系统变成了“遮光系统”；也常见到灯具发出的光，大于50%的光总量，没有照射到目标面上，补光系统变成了“照明系统”。
小照度系统一般用于花芽分化抑制或者休眠抑制，落光匀度差导致的用电浪费一般都在50%以上，等等。
研究落光，可以指导补光灯产品设计和补光系统的设计，目的是大幅度降低补光系统的一次投入和运行费用，这也是补光系统面临的关键和长期的问题。
二、落光效率
落光效率：落到目标面的有效光和灯具发出的有效光之比。
理想状体下，我们系统补光灯发出的光全部落到目标面上，但这是不可能实现的。落光效率和灯具的安装高度和配光曲线（描绘灯具在空间中各个角度的发光强度，取决于光源和灯罩的形状）有关。
对于大照度小面积的应用，落光效率高尤为关键，这时选用的灯具应该是聚光的，照射范围比较小，光强较大，光束集中，被照射区域和非被照区域的过渡带比较窄。当灯具安装高度合适时，落光效率可能接近90%，这是优秀的设计。
对于小照度大面积应用，容易出现的问题是灯具发出的光没有全部落地，部分光直接照到了温室棚顶，导致落光效率低于70%。很容易观察到，在温室周围的高处观察，能够看到灯的直射光，就说明落光效率很低。优秀的设计要保证补光目标面上尽可能的“亮”，而温室外尽可能的“暗”。
对于组培补光，落光效率高更可以节约能源。仅从补光上看，组培瓶的盖子内嵌补光LED是最理想的，但还没有相关实验数据。
三、落光匀度
落光匀度：达到目标照度（范围）的面积占补光目标总面积的百分比；
对于大照度的营养补光，包括组培应用，落光匀度会明显影响作物生长的速度，从而导致一致性不能达到标准；导致采收成本升高，人工分拣的工作量加大；
对于花芽分化抑制的补光应用，落光匀度差会导致花芽分化抑制比例降低，生长不整齐，优等品率降低，严重的会表现为植株矮小株型差。
落光匀度差都会导致严重的用电浪费，从已知的大部分补光系统看，通过提高落光匀度，都可以大幅度降低用电能耗，达30%到50%之间。
以切菊种植抑制花芽分化补光为例，在6400平方米内，要求达到80lux钠灯光照度，范围为±10lux；我们按照一般常规，每64个平方米安装一只150瓦高压钠灯。经检测发现，照度在70lux～90lux的面积为5000平方米，那么落光匀度为：
对于切菊种植，它表示78%的面积上，补光效果是好的；低于目标照度的面积，存在补光造成的花期控制失败（意味着可能减产、绝产或者遭到质量索赔投诉）的风险；高于目标照度的面积上，用电存在浪费和生长过快（产品一致性是优质农产品的重要价格指标）的风险。
在实际生产中，以上问题每年都在切菊种植中重复出现。
四、落光光差比
落光光差比：灯具安装到一定高度后，在只有补光灯提供提供有效辐射的情况下，在灯具穿过投影点的垂直线上，植物的根部第一个叶片水平面无叶片遮挡的位置的照度，与植物冠部水平面的照度比。
这个比值只与灯具发光点高度有关，其计算公式为：
解决的办法，除了适当提高灯具安装高度外，采用株间补光或者植株的叶间补光。已经有LED类产品和高压钠灯类产品进入应用阶段。
提高灯具的办法一般是不可行的。因为高度提高后，为保证照度，需要提供补光灯的发光强度，即用电功率；同时采用更加聚光的灯具，以增加专业上称为“penitration”的能力。
五、遮光率
遮光率：补光灯具投影到补光目标面上的面积占补光目标面的面积的比例。
在很多玻璃纹洛温室里，补光灯作为太阳提供有效光照的补充而存在；同时，补光灯会遮挡一部分直射的太阳光。
在特定应用中，补光灯具遮挡掉的太阳辐射量只和灯具大小相关（不考虑云遮挡阳光的问题）。可以想象，总存在一个明确的时间长度Ｎ，使得灯具发出的辐射量和灯具遮挡的太阳辐射量相等。
优秀的补光系统，Ｎ＜２。也就是说，对于优秀的补光系统，也至少有２个小时的补光是浪费掉的。也是因为这个原因，在日照强的地区，做营养生长补光，要求用小灯具补光灯。对于国内现在规模应用的４００瓦补光系统，在晴天比例较高的地区，其实质多为“遮光系统”，因为即使开灯２４小时，灯具发出的光也可能比遮挡掉的日光少，大家都知道，太阳光是非常强的。
欧洲大规模应用１０００瓦甚至更高功率的高压钠灯补光灯，一方面是因为功率越大光效约高，但最主要的原因是遮光率低。
欧洲规模应用中，光源的更换原则是流明维持率下降到８５％左右就判定光源寿命终结。原因有两个，其一是光源老化的同时，消耗功率会上升，产生的热也更多；其二是，遮光率不变，但发光量确下降了，Ｎ已经大于２，从效益上看已经不可接受。
由此可见，很多科研应用中，大功率（而不是现在规模应用的４００瓦高压钠灯）移动补光是非常必要的，因为白天可以把灯具移开，确保太阳光完全不被灯具遮挡，但这种应用目前还没有看到。
六、落光反射
落光反射：太阳光或者人工光，落到补光目标附近，经过反射（或者折射），照射到植物上。
不同植物所需要的光照强度和光质不同，一般有需要增加全光谱辐射的，或者部分光谱组合的辐射。
一个可能的方法是采用环境反射，选择合适的反射材料反射所需的光谱，这相当于给植物增加了持续的特定光质辐射，成本低而且强度大而持久。
有相关文章讨论这个问题，但没有确认的规模应用。不排除在美国Hobby系统中，选用的反光材料具备这样的特性。
七、平均落光量
平均落光量：植物工厂化生产过程中，评价光照是否满足条件的方法之一是：每天每平方米的落光总量，用PPFD方法描述为umol/m2/day；以及需要的落光总量，从而确保高品质种植结果。
专业的种植技术模式中，越来越多的提供更加量化的光照条件参数，已经看到少数在国内种植的欧洲企业采用这种平均每天落光量和落光总量的统计方法确保在生产需要。
采用这种方法，可以很方便地提出补光需求，方案设计也可以更加灵活。
八、结论
本文结合应用实际提出补光系统中落光部分的相关定义，讨论了其在应用中的重要意义和方法。这些概念和方法将逐渐组合成“植物补光YLCT理论体系”，为设施农业科研和生产服务。
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