CSA Research指出，LED植物照明燈相對(duì)于傳統(tǒng)植物照明燈主要具有兩大優(yōu)勢(shì)，第一，LED植物照明燈具比較節(jié)能，LED植物生長(zhǎng)燈功率小，但是效率極高。第二，LED能夠控制發(fā)光波段，發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，用特定波段的LED對(duì)植物進(jìn)行單獨(dú)照射，能夠大幅改良植物品種。對(duì)植物進(jìn)行照射培養(yǎng)，其產(chǎn)量是使用傳統(tǒng)植物照明燈具產(chǎn)量的3倍左右。由于我國(guó)對(duì)于LED植物照明的研究起步較晚，相關(guān)的技術(shù)有待研究，隨著市場(chǎng)的興起和技術(shù)的突破，LED植物照明應(yīng)用前景廣闊。

 

　　那么，LED在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面應(yīng)用的現(xiàn)狀如何，植物工廠(chǎng)當(dāng)中如何做到更好的光的使用？近日，在第十二屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA2015）舉行同期，由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）主辦，三雄·極光協(xié)辦的“照明設(shè)計(jì)與應(yīng)用”　技術(shù)分會(huì)在深圳會(huì)展中心召開(kāi)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所、農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李志鵬分享了“通過(guò)變焦鏡頭節(jié)電改善LED植物工廠(chǎng)配光”主題報(bào)告。

　　李志鵬表示，在近些年如何解決植物工廠(chǎng)高耗能的問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外許多研究學(xué)者進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，有的研究學(xué)者利用OLED的高效性和靈活性進(jìn)行了一些節(jié)能實(shí)驗(yàn)，并取得了一些效果。還有研究學(xué)者根據(jù)植物生長(zhǎng)不同時(shí)期來(lái)提供不同的光強(qiáng)，也實(shí)現(xiàn)了一定的節(jié)能效果。在2014年，我們單位的研究人員設(shè)計(jì)并建造了一個(gè)可移動(dòng)的LED燈的系統(tǒng)，節(jié)能效果非常明顯，大概比普通的LED節(jié)能約30%左右。

 

　　在近期日本的一個(gè)教授提出一個(gè)觀(guān)點(diǎn)，對(duì)植物的生長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行定區(qū)域的光照，就是在植物的表面，只是在植物的表面進(jìn)行光照，而其他的空白區(qū)域不進(jìn)行光照，這樣大大減少了電能的消耗的一部分。由此，我們提出了我們?cè)O(shè)計(jì)的理念，就是對(duì)植物的生長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃。我們?cè)谥参锏纳L(zhǎng)初期時(shí)，為植物提供一個(gè)光照區(qū)域，為植物的生長(zhǎng)留有一定的空間。隨著植物的生長(zhǎng)，當(dāng)其充滿(mǎn)藍(lán)色區(qū)域時(shí)，再將光照范圍擴(kuò)大，以便植物能夠繼續(xù)生長(zhǎng)。當(dāng)植物再一次充滿(mǎn)了綠色的光照范圍內(nèi)，再次將光照范圍擴(kuò)大，直至植物的生長(zhǎng)周期結(jié)束。

 

　　由此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套精準(zhǔn)照明系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的組件有三部分，多芯片LED燈、禿頭鏡、菲涅兒透鏡，我們將其組成了LCU系統(tǒng)，LCU系統(tǒng)將LED發(fā)出的光進(jìn)行聚焦照射，然后提供光斑讓植物生長(zhǎng)。

 

　　通過(guò)對(duì)比種植生菜實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)25天植株的生長(zhǎng)之后，我們通過(guò)測(cè)量一些電能還有光合作用，生理生化指標(biāo)得出以下的結(jié)果，我們?yōu)榱撕?jiǎn)便稱(chēng)呼，稱(chēng)之為精準(zhǔn)照明系統(tǒng)，ZLED系統(tǒng)，CLED系統(tǒng)。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，CLED系統(tǒng)的生菜葉片干鮮重比ZLED系統(tǒng)高。我們認(rèn)為它提高了光合作用，所以提高了產(chǎn)量。這是兩者的生物量和光能利用率的情況，我們可以看出，CLED除了生物量較高，其他的電能消耗以及光能利用率都較ZLED高。

　　李志鵬表示，由此得出一系列的結(jié)論，可以推斷出普通的散熱型照明照射在空白栽培板上浪費(fèi)的光能是精準(zhǔn)照明系統(tǒng)節(jié)省的能量，總體節(jié)約情況為50%。雖然普通散熱型照明系統(tǒng)其生物量相對(duì)精準(zhǔn)照明系統(tǒng)要高，但是其光合作用和生長(zhǎng)效率是相對(duì)較低的，精準(zhǔn)照明系統(tǒng)可以用于植物工廠(chǎng)內(nèi)生菜的栽培實(shí)驗(yàn)。隨著植株的生長(zhǎng)，精準(zhǔn)照明系統(tǒng)的節(jié)能效果逐漸下降，當(dāng)相鄰的兩棵生菜植株相互遮蓋，兩者沒(méi)有可以生長(zhǎng)的空間，精準(zhǔn)照明系統(tǒng)的節(jié)能效果就消失了，然后我們的精準(zhǔn)照明系統(tǒng)與普通的散射型照明系統(tǒng)的能量消耗情況應(yīng)該是一樣。