??植物工廠里的有“陽光”嗎？有！“陽光”從哪里來？是從一些專用的植物照明燈里來！

最初被應(yīng)用于植物工廠的植物燈有白熾燈、高壓鈉燈、金鹵燈、熒光燈等傳統(tǒng)燈具，而當(dāng)前最熱門的植物燈光源當(dāng)屬LED光源。自從LED光源誕生后，因其顯著的先天優(yōu)勢(shì)，很快便得到科研人員的青睞，成為高效的生產(chǎn)工具。

LED光源與傳統(tǒng)燈具在發(fā)光原理上存在本質(zhì)差別。

白熾燈通過對(duì)燈絲加熱，當(dāng)燈絲溫度達(dá)到一定程度的時(shí)候像燒紅的烙鐵一樣發(fā)出光來，因此白熾燈將大部分電能轉(zhuǎn)化成了熱能，只有少數(shù)的電能轉(zhuǎn)化成了光能。

高壓鈉燈、金鹵燈、熒光燈等均為氣體放電燈，通過外界電場(chǎng)加速放電管中的電子，激發(fā)氣體（包括某些氣態(tài)金屬）放電而導(dǎo)致原子發(fā)光，其光譜特性主要由氣體成分本身的特性決定。

LED為固態(tài)光源，其核心是由半導(dǎo)體制成的PN結(jié)。P型半導(dǎo)體（含濃度較高的空穴）和N型半導(dǎo)體（含濃度較高的自由電子）通常由不同的半導(dǎo)體化合物制成，在它們的交界處形成的空間電荷區(qū)被稱為PN結(jié)。通過PN結(jié)的電子與空穴的遷移與復(fù)合而發(fā)光。制造PN結(jié)的化合物不同，其發(fā)光特性也不同。

植物燈常用LED封裝形式（1）大功率LED封裝 （2）中小功率LED封裝

那么LED植物燈到底有什么樣的先天優(yōu)勢(shì)呢？

首先，LED植物燈光效高、節(jié)能。LED燈具被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)后，因燈具使用密度相對(duì)通用照明來說是極高的，特別是光需高的植物，每平方米種植面積的用電功率高達(dá)500-1000 W。這對(duì)植物燈的電光轉(zhuǎn)換效率提出了嚴(yán)苛的要求。目前LED植物燈的電光轉(zhuǎn)換效率是白熾燈的20倍以上、熒光燈的3倍、高壓鈉燈及金鹵燈的近2倍。因此，應(yīng)用LED植物燈可大幅度降低用電量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

不同半導(dǎo)體化合物L(fēng)ED芯片的發(fā)光波長分布

第二，LED光譜波段覆蓋范圍廣，容易獲得單色光及全光譜。目前，LED可覆蓋200-950 nm的波長范圍，存在數(shù)十種單色光LED。并且可以通過單色LED芯片激發(fā)熒光粉擴(kuò)寬單色光的半波寬，或者單色光復(fù)合光譜，或者獲得全光譜的白光。這對(duì)研究不同植物對(duì)光的吸收提供了非常有利的實(shí)驗(yàn)條件，并實(shí)現(xiàn)了不同植物的光譜定制，為植物提供最佳光配方。

單色光LED芯片激發(fā)不同熒光粉的光譜變化

第三，LED植物燈光強(qiáng)、光譜均可調(diào)。LED屬電流驅(qū)動(dòng)型光源，其亮度隨電流的增大而增加。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)LED的電源輸出電流進(jìn)行調(diào)整，即得到相對(duì)應(yīng)的亮度。對(duì)不同光色的LED進(jìn)行電流大小的分別控制，便可實(shí)現(xiàn)光譜可調(diào)的功能。目前市場(chǎng)上的可調(diào)光譜植物燈主要用于科研，而可調(diào)光強(qiáng)的植物燈已大范圍應(yīng)用于生產(chǎn)。

第四，LED發(fā)熱少，可近距離接觸植物而不產(chǎn)生植物葉片和操作人員灼燒等問題。室內(nèi)多層種植技術(shù)的快速發(fā)展也主要得益于LED植物燈的這一特點(diǎn)。

植物工廠燈具類型

第五，LED壽命長，光衰小，可靠性高。LED的理論壽命高達(dá)10萬小時(shí)以上。LED植物燈的設(shè)計(jì)若能將LED的工作溫度控制在合適的溫度之下，LED植物燈的壽命便可超過5萬小時(shí)。目前，高端LED植物燈質(zhì)保期5年，且工作36000小時(shí)后的光衰仍然小于10%。而熒光燈工作10000到15000小時(shí)后，通常光衰高達(dá)30%。

第六，LED可控性強(qiáng)，智能控制潛力大。傳統(tǒng)燈具如高壓鈉燈，從通電到燈具達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)需要5分鐘以上，而斷電后需要冷卻10分鐘左右才能再次啟動(dòng)。而LED的響應(yīng)速度極高，每秒鐘30000次的快速開關(guān)條件下仍能正常工作。

第七，使用安全性高，運(yùn)輸可靠性高。傳統(tǒng)燈具多為玻璃外殼，運(yùn)輸及使用過程中難免因玻璃破碎而壞損。而LED為固體光源，對(duì)震動(dòng)、跌落、沖擊等的耐受程度高，安全可靠。

第八，燈具形式多樣化。傳統(tǒng)光源一般為燈泡類型，制造成植物燈時(shí)，往往會(huì)增加一個(gè)反射器，使其光線向下照射到目標(biāo)植物上。而LED植物燈不但可以制造成向下發(fā)光的頂光燈，還可制造成360度發(fā)光貼近植物的株間補(bǔ)光燈。不似傳統(tǒng)光源燈泡的360度發(fā)光，LED封裝后一般為180度單面發(fā)光，可以更容易獲得小角度發(fā)光的燈具，成為將光線集中照射到植物上的投光燈，還可以被制造成近距離照射時(shí)光照仍特別均勻的面板式植物燈。

LED植物燈下的三色堇

由于它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，LED植物燈近幾年在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用飛速發(fā)展。目前，相對(duì)傳統(tǒng)燈具，LED植物燈的成本仍然較高，但隨著時(shí)代的科技進(jìn)步，植物燈的成本一定會(huì)快速地降低，未來LED植物燈將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開創(chuàng)更廣闊的天地。