近年來(lái)，植物工廠成為新的熱點(diǎn)，作為植物工廠內(nèi)的環(huán)境因素，光?溫度?濕度?風(fēng)?CO??水?養(yǎng)分?植物支持體?照明?空氣調(diào)節(jié)設(shè)備?栽培材料等各方面都受到關(guān)注。關(guān)于光照，缺乏對(duì)具體光譜成分的分析導(dǎo)致光質(zhì)處理不純;光強(qiáng)不一致;低于植物光補(bǔ)償點(diǎn);照射光源能效低等問(wèn)題普遍存在。目前世界各國(guó)中，日本的植物工廠發(fā)展的最好，對(duì)于植物工廠系統(tǒng)的研究也相對(duì)較多。
最近的植物工廠主要是人工光型的多層式栽培，并且，由于LED具有長(zhǎng)壽命、節(jié)能的效果，因此對(duì)于植物工廠中的LED照明存在諸多研究。
基本上對(duì)于植物有效的放射中，有生理的有效放射(300～800nm)和光合作用有效放射(PAR：400～700nm)兩種。
生理的有效放射，公認(rèn)為對(duì)于色素的生物合成、光周期性、趨光性、形態(tài)形成等等生理方面具有一些效果;
光合作用有效放射(PAR)，成為光合作用的能量源，需要較強(qiáng)的光強(qiáng)度。
植物進(jìn)行光合作用時(shí)，在PAR放射波長(zhǎng)中并不是以相同效率進(jìn)行。如同人們的眼睛有視感度，植物也有同樣的廣泛的感度曲線(光合作用作用曲線)。McCree(1972)和INADA(1976)的61種作物的光合作用曲線的平均值中，在紅色光(625～675nm)具有大峰值，在藍(lán)色光(440～450nm)具有小峰值。并且，該作用曲線的光質(zhì)平衡為藍(lán)色光24%、綠色光32%、紅色光44%，顯示出紅色光的作用高、藍(lán)色光的作用低。
討論培育目的及經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，對(duì)植物培育所必須的光強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)定。代表性的植物的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)參照下表。
作為植物工廠及栽培用光源，LED受矚目的理由主要有四個(gè)：
植物是吸收特定波長(zhǎng)的光以實(shí)現(xiàn)成長(zhǎng)的，因而成長(zhǎng)中并不需要可視光所包含的全部波長(zhǎng)。
因而，利用各種光應(yīng)答反應(yīng)，栽培植物時(shí)利用LED，用特定波長(zhǎng)的光對(duì)植物進(jìn)行照射，能夠高效促使植物成長(zhǎng)。并且，預(yù)計(jì)將來(lái)，開花及結(jié)果時(shí)期的調(diào)節(jié)、植物的形態(tài)及營(yíng)養(yǎng)成分的控制也會(huì)成為可能。
用于植物栽培的可視范圍的LED光，紅外范圍的能量放射很少。因而，能夠?qū)⒐庠促N近栽培植物設(shè)置。也就是說(shuō)，按照栽培植物的高度安裝光源，由于貼近照明，可以無(wú)浪費(fèi)地給植物照射光。并且，LED小型輕量，加工容易，因而能夠制作緊湊型照明裝置。并且，采用LED光，由于去除掉照明發(fā)熱，可以期待大幅節(jié)約空氣調(diào)節(jié)電費(fèi)的效果。
據(jù)說(shuō)，發(fā)射在植物栽培中最重要的紅色光的LED的壽命(也由于冷卻方法的原因)達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)。也就意味著，在1天24小時(shí)的照明狀態(tài)下，大約可以運(yùn)轉(zhuǎn)10年。
植物的光合反應(yīng)，并不一直要求要有光。如眾所周知的「明反應(yīng)」和「暗反應(yīng)」。在光合反應(yīng)中，在不需要光的時(shí)間不照射光，僅需要光的時(shí)間照射光，如此進(jìn)行間接照射的話，能夠使單位光量的光合成速度增大。
普通的植物栽培用光源也可以進(jìn)行脈沖光照射。但是，以微秒及納秒的脈沖周期進(jìn)行照射很困難，或者由于對(duì)于照明燈的負(fù)荷大因而光源壽命非常短。而相反LED即使是在其他植物栽培用光源無(wú)法驅(qū)動(dòng)的脈沖條件下也并不退化可以振動(dòng)。用脈沖光照射比起連續(xù)光，元件的冷卻效率提高，壽命延長(zhǎng)。
由于LED本身具有的特點(diǎn)，容易看成是作為植物栽培用光源非常值得期待的產(chǎn)品，實(shí)際上也存在應(yīng)用難點(diǎn)。
難點(diǎn)之“一”：紅色LED的價(jià)格
在電費(fèi)占生產(chǎn)成本很大比例的植物工廠，考慮到初期成本和運(yùn)營(yíng)成本的話，采用紅色LED以外的產(chǎn)品目前確實(shí)也是比較難。但是采用紅色LED也存在各種問(wèn)題。在日常生活中一般采用的紅色LED的波長(zhǎng)是620～630nm，最適于植物栽培的660nm的紅色LED以往也是有過(guò)量產(chǎn)的，但是當(dāng)今由于用途不廣泛，繼續(xù)生產(chǎn)的廠商很少。其導(dǎo)致的結(jié)果是，無(wú)法指望低價(jià)格化，由于變成了定制品，成本反而增高了。
難點(diǎn)之“二”：較難適應(yīng)發(fā)熱且多濕的環(huán)境
植物栽培用照明，為了提供在多濕環(huán)境下進(jìn)行光合作用所必須的大光量，需要甚至達(dá)到發(fā)熱程度的大電流。并且，由于24小時(shí)連續(xù)使用，用市場(chǎng)上普遍賣的LED來(lái)進(jìn)行能夠適應(yīng)發(fā)熱且多濕的環(huán)境的照明設(shè)計(jì)非常困難。因而植物工廠選用LED需要充分考慮照明環(huán)境。
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