简单谈谈LED植物照明

市场环境

在照明市场竞争剧烈，环保健康问题日益突出的背景下，植物照明应用逐渐成为LED发展的方向之一，很多LED厂商纷纷着手布局LED植物照明业务。传统植物设施栽培中使用的光源一般是荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和白炽灯，这些光源是依据人眼对光的适应性所选择的，其光谱有很多不必要的波长，对植物生长的促进作用少。而LED作为第四代新型照明光源，具有节能环保、安全可靠、使用寿命长、响应时间短、体积小、重量轻、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重要特点，发出光的波长可从紫外线C（~250nm）到红外线（~1000nm）广泛的区间范围，并且每个LED发出光的波长范围可以很窄。因而，它是一种真正具有频谱控制能力的且非常有效的植物照明光源，有着广阔的发展前景。

l LED植物灯应用市场预估

全球温室面积约577802公顷，假设20%需要使用人工光源，每公顷需要700套灯具，若20%使用700*1W的LED光源，需要LED灯珠约110亿颗。

l 国外市场风生水起

据了解，全球LED应用植物照明的产值从2013年起，开始呈现高速成长，2017年植物照明（系统）市场规模约为6.9亿美金，其中LED灯具为1.93亿美金，预估到2020年植物照明（系统）市场将成长至14.24亿美金，LED灯具将成长至3.56亿美金。

l 国内市场略微滞后但前景广阔

和国外市场相比，目前国内大企业不主动开发植物照明市场，综合型人才缺乏、成本投入高、专利缺失、企业产出率低等问题都是国内企业还面临的困难。这些都导致国内植物照明落后于国际市场，国内市场渗透率低。但是，LED植物照明市场前景非常广阔，中国农科院预测，根据我国现有农业产业规模估算，未来5年，农用LED照明灯具及其控制装备的需求量将达到几十亿元，植物工厂和温室补光是发展最快的半导体照明领域，技术含量高，装备智能化系统性强，是农业半导体照明产业发展的重点，LED植物照明技术在我国起步较晚，LED光源在植物工厂中的推广应用将逐年广泛。

光谱范围对植物的影响

280-315nm波长已属紫外线光线，对于各类动、植物甚至于菌类均有直接压制生长的功能；315-400nm光波亦属远紫外线光，叶绿素吸收少，阻止茎伸长；400-520nm（蓝）波长可直接处使植物根、茎部位发展，对于叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大；520-610nm（绿）绿色素的吸收率不高；610~720nm（红）对于光合作用与植物生长速度有显著影响；720~1000nm此类波长泛属红外线波长，对于植物的吸收率低，可直接刺激细胞延长，会影响开花与种子发芽；＞1000nm––>已接近雷射光波长已转换成为热量。

由以上的植物与光谱数据来看， 400 ~ 520nm（蓝色）光线，以及610 ~ 720nm（红色）对于光合作用贡献最大。一般的植物灯都是做成红蓝组合、全蓝、全红三种形式，用来覆盖植物行光合作用所需的波长范围。

LED在植物照明中的优势

LED具有体积小、重量轻、固态、寿命长、波长特殊、驱动电压较低、光效率高、能耗小、安全、可靠耐用、不容易色衰的优点，且红光LED光子具有较大的光通量。另外，LED具有较窄的波谱，波谱半宽范围从几纳米到几十纳米，在±20 nm左右，波长与植物光合成和光形态形成的光谱范围较吻合，光利用率高。

植物照明LED器件

部分厂家产品信息（根据阿里巴巴数据汇总）

植物生长灯珠部分厂家热销产品（按销售量排列）

0.2w2835红色 产品信息

1w大功率红色 产品信息

植物照明LED应用产品

常见的形态：灯泡、灯条、面板灯、灯带、筒灯、灯栅等。

应用领域：植物组培、叶菜生产、温室补光、植物工厂、育苗工厂、药用植物栽培、食用菌工厂、藻类培养、植物保护、太空果蔬、花卉种植、驱杀蚊虫等

国内植物工厂信息

LED植物生长光源和灯具研发生产注意事项

l 高光能利用率原则，制定合理光谱组分最大程度增加LED光源的发光效率，减少光源与被照射植物距离，减少光损失，提高光能利用效率；

l 低成本原则，成本是决定LED植物照明产业化发展的最重要因素之一；

l 生态安全原则，在红蓝光谱中，增加微量或少量绿光成分，增加视觉健康；

l 优先开发附加值高的植物专用的LED光源及灯具。

进入植物照明市场难点

LED植物照明是生物学、设施园艺学、蔬菜学、植物生理学、植物营养学、生物环境工程、LED照明、智能控制技术等多学科交叉和有机结合发展的产物。所以只擅长半导体、植物、智能化系统之一或两者的都是不够的，充分的协作和交叉研究应用至关重要。进入LED植物照明市场最大的难点是为了研发生产高产优质生态的LED植物光源或灯具，就需要同时解决光环境智能调控、植物光生物学、LED半导体技术三者如何融合与一体的发展问题。

时至今日，虽然LED植物照明技术在某些领域广泛运用了，且成本价格有所下降，但于大部分消费者而言，其仍在“价格过高”的行列。成本居高不下是制约LED植物照明发展的一个因素，技术不足、政策不完善也在制约它的发展。

但是，无论是从促进现代化农业发展的角度，还是实现节能环保的角度，LED植物灯的应用具有非常重要的意义，随着全球LED应用农业照明渗透率的提升，未来市场前景广阔。

植物补光灯是按照植物生长的自然规律，依据植物光合作用的原理研制而成，能代替太阳给植物补充光照，从而改善因光照不足而造成的危害，提高棚里植物生产的效益。植物补光灯是运用独特的技术，将led芯片直接贴合在散热体上，无PCB结构，提高了灯具的散热速度，从而提升整体灯的性能和寿命。 LED植物生长灯和采用被动式冷却原理，风机和冷却系统不再需要，节约了能源，而且也使得它更容易使用的灯的稳定性。

led植物补光灯提高作物的光合作用，促进植物生长发育，可以增产30%作用。而且led植物补光灯耗电量要比节能还要节省60%，所以LED植物补光灯的电费是不用担心的。

在冬季的雾霾天、夏季的多雨天气等恶劣天气，使得大棚蔬菜的生长过程中速度增长减缓，从而产生影响整体产量减少，这个时候植物补光灯就发挥了极其大的作用。

植物生长所需的光辐射波长范围已扩展到280-800nm，600-700nm波段的红光和400-500nm波段的蓝光作为驱动光合作用的主要光质量。不同植物种类所需的红光和蓝光比例也较差. 可调节LED植物生长光谱和光照强度，满足不同植物生长周期，四季日照变化，甚至日常自然光照强度变化的需要，科学合理地利用光照。

作物在发芽时期期，需要10-12个小时的短日照和较低温度，在开花结果期、旺盛生长期需要12-15个小时的较长日照时间每个时期需要的光照时间是不一样的，菜农自己可以完全控制。

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LED植物生长灯是采用半导体照明原理，专用于花卉和蔬菜等植物生产结合高精密技术的一款植物生长辅助灯.一般室内植物花卉，会随着时间而长势越来越差，主要原因就是缺少光的照射，通过适合植物所需光谱的LED灯照射，不仅可以促进其生长，而且还可以延长花期，提高花的品质。进一步把这种高效光源系统应用到大棚、温室等设施等农业生产上，一方面可以解决日照不足导致番茄、黄瓜等大棚蔬菜口感下降的弊端，另一方面还可以使冬季大棚茄果类蔬菜提前到春节前后上市，从而达到反季节培植的目的。

1、光谱范围 对 植物生理的影响

280 ~ 315nm： 对形态与生理过程的影响极小

315 ~ 400nm ：叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长

400 ~ 520nm（蓝）：叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大

520 ~ 610nm（绿）：色素的吸收率不高

610 ~ 720nm（红）：叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响

720 ~ 1000nm ：吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽

＞1000nm ： 转换成为热量

2、从上面的数据来看，不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，植物光合作用需要的光线，波长在400 ~ 720nm左右。400 ~ 520nm（蓝色）的光线以及610 ~ 720nm（红色）对于光合作用贡献最大。520 ~ 610nm（绿色）的光线，被植物色素吸收的比率很低。

3、按照以上原理，植物灯基本都是做成红蓝组合、全蓝、全红三种形式，以提供红蓝两种波长的光线，覆盖光合作用所需的波长范围。在视觉效果上，红蓝组合的植物灯呈现粉红色。

4、白光LED灯，最普遍的是使用蓝色核心，激发黄色荧光粉，由此复合产生视觉上的白光效果。能量分布上，在445nm的蓝色区和550nm的黄绿色区存在两个峰值。而植物所需的610 ~ 720nm红光，则非常缺乏。这就解释了为什么在白光LED照射下，植物生长不利。

5、植物灯的红蓝灯色谱比例一般在5：1 ~ 10：1之间为宜，通常可选7 ~ 8：1的比例。当然有条件的可根据植物生长周期调整红色和蓝色光的比例最好。

6、用植物灯给植物补光时，一般距离叶片的高度为0.5 ~ 1米。

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