关于LED植物照明，这些有必要知道

根据统计，当下我国从事LED植物照明的企业超过150家，主要是分布在长三角和珠三角地区。中国农科院预判，包括LED植物照明在内的农业半导体照明市场前景将非常广阔，按照我国现有农业产业规模估算，未来的5年里，农用LED照明灯具及其控制装备的需求量将达到几十亿元，10年内将达到百亿规模，年增长率达到20%~50%，农业半导体照明产业总规模更是可以达到上千亿元。

当前，植物照明技术发展现状如何？LED企业切入植物照明，又该注意哪些问题？

采用LED光配方，冬天可收获夏天的覆盆子

针对园艺应用的LED照明试验结果喜人，让种植者在1月份就可收获覆盆子（覆盆子也叫野莓或树莓）。

该试验在荷兰进行。荷兰研究小组Delphy的成员Willemvan Eldik说，该作物于11月播种，在红色和蓝色LED的混合使用下，长出的大叶子“和夏季一样快”。

Van Eldrik表示，蓓蕾很快就长出并迅速产生花蜜。大黄蜂和蜜蜂进行了授粉，于今年的1月31日采摘果实。

该试验使用的是夏季的品种Tulameen（rubusidaeus），在气候控制的温室中进行。同时，还进行了种植黑莓的试验，从去年11月20日开始，今年1月长出花蕾，并由大黄蜂和蜜蜂进行授粉，2月收获果实。研究人员希望这项研究能够帮助荷兰种植者实现全年生产。

LED的潜力引起了园艺领域的极大关注。与传统的高压钠灯不同，LED照明可以根据各种作物进行调光，即所谓的“光配方”。

每种植物在一天中的不同时间和在生长的不同时期需要不同的光照。大多数种植者目前混合使用450纳米波长的蓝光（有助于叶绿素和β－胡萝卜素的产生）以及660纳米的红光（影响发芽、植物生长、叶子生长和开花）。

更多的红光通常会让作物产量线性增加。照明也可以调光，影响植物的形状、味道和其他特征。（来源：LEDinside）

LED灯模仿太阳光谱，“无土栽培”展馆内现场种菜

这两天，在2018世界制造业大会和2018中国国际徽商大会的展馆内，除了直升飞机、机器人、新能源汽车等工业产品外，一个周边架子上摆满蔬菜的展台，也吸引了很多参观者目光。

这里的蔬菜非常新鲜，长势也很好，但生长蔬菜的容器内，却没有一点泥土，工作人员向大家介绍这属于“无土栽培”。除了四层一组的架子外，展台入口处还摆放着类似冰箱的柜子，打开之后，里面也是一层层的各类蔬菜。

对于大家的关注，参展的深圳市亿平米农业科技发展有限公司（以下简称亿平米）副总裁陈超笑称“大家还是喜欢逛菜市的”。

据悉，亿平米隶属于香港朝威控股集团，是一家现代农业科技型企业，专业从事LED生态种植柜（植物工厂系统）的研发、生产、销售及运营，并以此为基础向客户提供高品质、无污染的鲜活水培蔬菜产品。

“我们采用无土栽培蔬菜种植，在密闭环境下，通过人工技术进行精确调控，使里面的温度、湿度、二氧化碳保持适度，不受外界影响，进而实现周年连续性生产。”陈超介绍说，展台上一组四层的架子，是公司生产的基地型LED生态种植柜，而类似冰箱的柜子则是家庭版的LED生态种植柜。

陈超说，无土栽培的蔬菜依靠营养液生长，公司生产的蔬菜和营养液，都已经通过了严格的第三方检测，而种植柜上的LED灯，可以模拟太阳光谱，让蔬菜种植实现了工厂化。

“这个‘无土栽培’很好，我在国外看到有地方用来种花，但还没有大规模种植蔬菜的。利用科技手段改造一些没有用的工厂，发展现代农业种植，我觉得未来前景非常好。”在此参观的中银国际副董事长林广兆说。

对于此次参加2018世界制造业大会和2018中国国际徽商大会，陈超觉得非常开心，“这两天过来参观的人很多，来洽谈合作的也很多，我们的产品估计一个月内就能落地安徽。”（来源：人民网 作者：韩震震 张俊）

在外太空种植植物，月宫一号是这样做到的

近日，北京航空航天大学的“月宫一号”进行的为期370天的、世界上时间最长的“月宫365”实验获得圆满成功，再次刷新了人类密闭生存的世界纪录。央视《新闻联播》、央视新闻频道等权威媒体特别报道，引发世界关注。

“月宫一号”由1个综合舱和2个植物舱组成，总面积160平方米，总体积500立方米。综合舱包括居住间、人员交流和工作间、洗漱间、废物处理和昆虫间。每个植物舱分隔为2个植物间，可根据不同植物生长需要独立控制环境条件。

在5月15日的出舱仪式中，四名志愿者带着他们在“月宫”实验舱里种植的胡萝卜、西红柿等走出舱门。

如何在外太空的环境下种植植物？在完全没有太阳光的情况下，需要完全使用人工光源系统满足所有这些植物的生长所需，且严格限制能耗、放热，对灯具的光质、光强、光均匀度、寿命，以及防水等级和安全等级要求也非常高，还要求可长期连续不间断工作，可智能控制和手动控制自由切换。目前，只有LED照明有可能解决上述问题。

此次月宫一号植物舱II的地面模拟太空生存系统的植物生长光源工程由北京航空航天大学刘红教授提供设计指导，厦门通秴科技有限公司研发并生产，北京欧思照明设计有限公司进行工程安装。

北京航空航天大学刘红教授接受采访

经过多次商讨与测试，舱内最终植物生长光源工程设计方案采用145只1米长100W智能4通道植物生长光源（灯具），162只1.2米120W智能4通道植物生长光源（灯具），6个采用2.4G6Lowpan无线通讯协议的无线智能网关，2个无线路由器组网。

据厦门通秴科技有限公司联合创办人兼首席技术官徐虹介绍，由于植物舱Ⅱ中需要种植几十种如大豆、油莎豆等粮食作物，以及辣椒、茄子、西红柿等茄果类作物和油菜、生菜、荆芥等叶菜作物。因此，针对不同类型的作物、不同生长周期、不同时段，方案采用独立的“多通道‘’无线调光方式，以保障植物舱Ⅱ内各种植物对光的需求。

照明设计解决方案具体控制系统搭建

“月宫一号”植物舱II的地面模拟太空生存系统的植物生长光源工程，首创了4通道独立调控且峰值波长的组合符合植物光合作用吸收响应曲线，首次实现了在一个植物照明灯具（系统）上可以根据不同的作物的光合作用特征，在光质、光周期以及光量子通量密度上进行自由调控，为不同作物的光配方的研宄工作建立了系统基础。此外，还首次采用了IOT-6lowpan的智能控制系统，建立了包含农业专用的集成智能传感器在内的无线物联网，为现代农业以及人工智能智慧农业建立了系统基础。

照明系统为实验的完成提供了光源支撑，带来的效益保障了“月宫365”实验中30种作物的正常生长所需的光源，为保障4人370天的生存所需蔬菜、水果和粮食做出了贡献。借助LED照明在农业领域的应用，人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里进行作物生产，因此植物工厂被国际上公认为设施农业的高级发展阶段，是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志之一。

此次“月宫365”实验中，四人所食用的粮食、蔬菜、水果全部由系统中利用半导体光源循环再生，实现了世界上最高的食物供给率，最高的闭合度。实验的成功不仅推动了中国航天深空探测技术的发展，更是半导体照明在农业领域应用的重大突破。

进入LED植物照明六大基本点

鉴于LED植物照明领域的未来发展前景，一切都被描述得切实而美好，也就是在这种巨大的诱惑之下，越来越多的企业前赴后继地进入到LED植物照明行业中来。为此，北京大学高安研究院研究人员归纳出了进入该行业的6大基本点，以及详细介绍了植物照明中光质对光合作用及光形态建成的影响，以供各企业单位学习参考之用。

1.最大的难点在哪?

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。

2.植物光生物学指的是什么?

研究植物光生物学规律是LED植物照明的重要基础，包括研究光环境的数量属性(光强和光周期)、质量属性(光质和光谱)、电光源发光特性(占空比、频率)等。植物光生物学具有较高的复杂性和系统性。

光质是指对生物有作用的光质类型，包括可见光、UV和远红光。光质生物学方面，我们要搞清楚以下问题：

第一，光质的生物学功能，研究单一光质及复合光质对植物生长和产量品质影响的生理代谢，分子生物学及蛋白组学机理；

第二，植物种类及品种间光质适应性和利用差异性机理；

第三，光质与环境其他因子互动的生物学机制；

第四，照明设施的光质数量属性有效阈值和基准值。

另外，逆境光质生物学的明确弱光、强光及连续光照下光合机构运转效率的响应机理也需要研究。

3.不同企业但同一种植物的光照配方为何不同?

建立各种植物生长发育、优质高产所需要的光照配方是发展LED植物照明产业的基础。

光照配方是以优质高产为目标，按照特点植物种类及品种生长发育各阶段所需的光质种类及其数量属性的参数集合。每种植物及不同生长阶段所适宜的光照配方都是不同的。

不同企业针对同一种植物的光照配方会不一样，甚至相差很大，主要和企业对植物生长目标有一定关系。简单点说，企业根据市场需求和企业自身发展需要，可以降低要求，只需要超过植物生长的最低光照配方需求，对生物生长的其他环境也放宽要求的话，不仅光照配方会不一样，对于环境控制系统也会很不一样。

相反，企业也可以严格要求，尽量给植物创造最好的生长环境和条件，这样所研发的光照配方就好。未来随着我国LED植物照明领域相关标准和要求的陆续出台，光照配方讲逐步统一或保持基本条件的一致性。

4.LED植物生长光源和灯具研发生产需要注意哪些原则?

LED植物生长光源及灯具是LED植物照明产业的核心，企业需要根据光照配方来研发植物生长所需要的光源及灯具。

以下四个原则要注意：

第一，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；

第二，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；

第三，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；

第四，优先开发附加值高的植物专用的LED光源及灯具。

5.植物光环境控制是什么，包括哪些方面?

光环境控制是以优质高产为目标，以植物工厂各生产系统所栽培的植物种类及品种生长各阶段光照配方为基础，通过计算机直接控制和切换光环境参数的时空管理。

例如，温室补光需要考虑自然光日变化参数、环境参数、植物光合生理参数、植物生长阶段和灯具属性，实施经济有效地补光方法，满足光强、光质、光周期需求，节能高效。

植物光环境控制主要是指控制LED灯具的光质、光强、光周期、空间位置和移动速率等。光环境控制具有明显的时空特征，因此建立动态实时控制非常重要，实现LED植物照明光环境控制的自动化、智能化是大势所趋。

6.LED植物照明灯具设计主要关注哪些指标和性能?

LED植物照明灯具设计师需要关注如下指标和性能：1.光照的均匀性；2.光质组配的合理性；3.散热的可靠性；4.LED芯片功率的适宜性；5.发光面的高效性；6.视觉的舒适性。

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