生長燈

生長燈就是依照植物生長的自然規律和光合作用的原理，對溫室植物提供光照補償的一種燈具，可以促進生長，延長花期，提高品質。通常也叫做植物補光燈或溫室補光燈。

基本介紹

• 中文名：生長燈
• 原理：光合作用的

生長燈簡介

生長燈就是依照植物生長的自然規律和光合作用的原理，對溫室植物提供光照補償的一種燈具。通常也叫做植物補光燈或溫室補光燈。

生長燈的原理

彩色螢光燈與植物專用燈管

· 採用單色彩色螢光燈作為植物生長補充光源是最經濟的方式。比如可以在普通螢光燈組內加入紅色螢光燈，或者使用紅色、藍色螢光燈組合照明。

· 光對植物葉綠素合成的影響：藍光培養的植株一般具有陽生植物的特性,而紅光培養的植株與陰生植物相似。

紅光不僅有利於植物碳水化合物的合成，還能加速長日植物的發育，相反，藍紫光則加速短日植物發育，且促進蛋白質和有機酸的合成，而短波的藍紫光和紫外線能抑制莖節間伸長，促進多發側枝和芽的生長。

· LED用於植物生長燈

彩色螢光粉波長

採用半導體燈泡配置出最適合植物生長的光源

· LED用於植物生長燈400 ~ 520nm（藍色）的光線以及610 ~ 720nm（紅色）對於光合作用貢獻最大。520 ~ 610nm（綠色）的光線，被植物色素吸收的比率很低。

市面上銷售的植物燈，都提供紅藍兩種波長的光線，覆蓋光合作用所需的波長範圍。視覺效果上，植物燈都呈現粉紅色。

以下是不同顏色LED所發射光線的波長表：

royal blue 品藍：445nm 440nm~460nm

blue 藍色：470nm 460~490nm

cyan 青色：505nm 490~520nm

green 綠色 :530nm 520~550nm

red 紅色：627nm 620~645nm

red-orange: 617nm 613~620nm

amber:琥珀色 590nm 585~597nm

從這個表中，我們不難發現，藍色(470nm)和紅色(627nm)的LED，剛好可以提供植物所需的光線，因此，LED植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合。

正常來說LED在性價比方面仍舊不如螢光燈，但是在某些環境下還是很有用途的，繼續尋找相關套用文獻中

看到一則LED宗述文章：

植物照明中的有效輻射的評價

如何針對植物生長的有效光合作用，R/B能量比、數字脈衝調製方式進行評價是目前要解決的主要問題。

.....

一廠家產品說明:LED 數量紅色 145, 蘭色 35；

又一家產品說明:LED 數量紅色 165,藍色 60.

145/35=4.14

165/60=2.75

當然不應該這樣簡單的算，還不知道各LED的具體光照參數....

彩色螢光粉波長

本數據引用河北省武強縣螢光粉廠產品介紹 螢光燈是利用汞蒸氣放電產生253.7nm或365nm等紫外光照射螢光粉而轉換成可見光的原理所製成的燈。

按燈中所充汞蒸氣壓力的不同，分為螢光低壓汞燈（汞蒸氣壓為4.5×10-3Pa）和螢光高壓汞燈（汞蒸氣壓大於75Pa）；低壓汞燈用螢光粉按套用領域又可分為普通螢光燈用螢光粉、彩色螢光燈用螢光粉、黑光燈用螢光粉、醫療燈用螢光粉和三基色螢光燈用螢光粉。

普通彩色螢光粉　植物需求400 ~ 520nm（藍色）610 ~ 720nm（紅色）

產品名稱 化學組成式 相對密度 激發波長 發光顏色 峰值波長

鎢酸鈣 CaWO4∶(W) 6.0 253.7nm 藍色 423nm

鎢酸鈣:銪 CaWO4∶Eu2+ 253.7nm 藍色 420nm

鎢酸鈣:鉛 CaWO4∶Pb 6.1 253.7nm 藍色 423nm

鋁酸鈰:鈰 CeAl11O18∶[Ce] 253.7nm 藍色 450nm

正矽酸鈣:錫 CaSio4∶Sn2+ 253.7nm 藍色 455nm

焦磷酸鍶:錫 Sr2P2O7∶Sn2+ 3.63 253.7nm 藍色 460nm

鹵磷酸鈣:銻 3Ca3(PO4)2,Ca(F,Cl)2:Sb 3.2 253.7nm 藍色 481nm

砷酸鎂∶錳 6MgO∶AS2O5∶Mn 3.95 253.7nm 紅色 650nm

矽酸鋅：錳 Zn2SiO4∶Mn2+ 4.0 253.7nm 綠色 525nm

矽酸鈣 橙黃粉

三基色螢光粉 　a.單色粉：

產品名稱　化學組成式 發光顏色 主峰波長 色坐標

稀土紅粉 Y2O3:Eu3+　紅色 610nm X=0.648 Y=0.346

稀土綠粉 MgAl11O19:Ce3+,Tb3+綠色 545nm X=0.330 Y=0.591

稀土藍（單峰）BaMgAl10O17:Eu3+藍色 450nm X=0.146Y=0.064

稀土藍（雙峰）BaMgAl10O17:Eu3+,Mn2+ 藍色455nm X=0.143Y=0.150

三基色螢光粉 　b.混合粉：

色溫 主峰波長 色坐標 　顯色指數

3000K 610nm X=0.476，Y=0.441　87

4000K 610nm X=0.397，Y=0.400 88

6400K 545nm X=0.320，Y=0.352 89

7000K 545nm X=0.310，Y=0.340 90

紫外及近紫外螢光粉

產品名稱　化學組成式　 激發波長 峰值波長 用途

鋁酸鍶:鉛 SrO:2Al2O3:Pb 253.7nm 303nm 保健燈用

氟磷酸鋇:鉛,釓 Ba5(PO4)3F:Pb,Gd 253.7nm 312nm 保健燈、特殊用途紫外燈

六硼酸鍶:鉛 SrB6O10:Pb 253.7nm 313nm 保健燈治療皮膚病

偏硼酸鑭釓:鉍 La0.59Gd0.4Bi0.01B3O6 253.7nm 330nm 誘殺昆蟲

焦磷酸鈣:鈰 Ca2P2O7:Ce 253.7nm 350nm 黑光燈用

重矽酸鋇:鉛 BaSi2O5:Pb 253.7nm 351nm 誘捕昆蟲或黑光燈

氟硼酸鍶:銪 SrFB4O7:Eu2+ 253.7nm 368nm 治療用紫外螢光燈

冷陰極燈專用螢光粉

發光色 發光主峰波長

紅色 611nm

綠色 543nm

綠色 515nm

藍色 450nm

2700K（混合粉） 450nm

3200K（混合粉） 450nm

4000K（混合粉） 450nm

5000K（混合粉） 450nm

6400K（混合粉） 450nm

8000K（混合粉） 450nm

配置適合植物生長的光源

按比例設定的彩色燈光能讓草莓、西紅柿變得更甜，營養更豐富。用燈光照射冬青幼苗，就是模仿植物在室外的光合作用。光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，並且釋放出氧的過程。太陽光是由不同顏色的光線組成的，不同顏色的光對植物生長能產生不同的作用。

以前太空人在太空飛行時，只能吃從地球帶去的“乾糧”，但有了“營養光”，太空人就能在飛船里種出新鮮的蔬菜和水果。

光源系統

一切植物的生長，根本上依靠對於太陽光能的吸收和轉化能力。現代生態農業發展的重要方向，即在於如何提高植物對於太陽光能的吸收能力和轉化效率。促進植物生長最直接的方法就是利用人工光源對植物栽培進行人工光源照射。這需要進行技術上的大突破。

新型智慧型生態光源系統，是指在新型循環經濟模式前提下，以“第四代光源”即LED照明系統（俗稱“發光二級管”）來取代傳統光源系統，從而在農業生產過程中能夠靈活、充分、有效地滿足植物生長對於太陽光能的需要。在微、小生物的養殖過程中，光源的合理配置與調控也是影響生物生長的重要因素。

新型智慧型生態光源系統，是根據動、植物生長發育需要的光照條件，藉助光譜技術把"太陽"（就是智慧型生態光源系統）搬到種植或養殖車間裡來，這就使得動、植物可以全天候地獲得最佳光照環境，從而獲得最佳的生長條件。

動、植物在生長過程中對光要素的講究有三：光強；光質；光周期。

所謂光強，就是光的強度，光的強度過強或過弱，都不利於生物生長。

所謂光質，就是光譜構成情況，自然狀態下的光譜往往是固定不變的，這就不能滿足不同生物在不同時期對光譜的特定需要。例如一些海藻在夜間需要按照專門的波長配置藍光、紅光。

所謂光周期，就是生物生長過程中光照周期的要求。生物並非一天24小時都需要同樣的光。比如，生物在睡眠時間需要的是睡眠光。

新型智慧型生態光源系統，能夠最有效地滿足生物在生長過程中對於光強、光質和光周期的需要。該系統可以根據不同生物在一天內不同時段的需要，以及不同生長階段的需要，按需定製最佳的光源。該系統能夠有效地克服傳統工廠農業無法避免的“光飽和”、光污染等問題，它相當於給生產車間安裝了一個電子控制器：按照一天24小時內生物對於光強、光質和光周期的不同需求將光強、光譜調整到合適的狀態。這就最大程度地避免了陰晴變化對於生物生長的影響。

新型智慧型生態光源系統，將徹底改變傳統農業“靠天吃飯”的面貌，為築造中國特色的“植物工廠”、“可控農業”、“精確農業”，為形成我國具有國際競爭力的半導體光源新興產業做出貢獻！

新型智慧型生態光源系統是大農業生態循環經濟產業鏈得以構建的重要環節。它的出現為傳統的“工廠化農業”生產模式轉型為大農業生態循環經濟模式提供了技術可行性。它能實現傳統農業在生態因子和環境條件差異較大的系統之間的優勢互補與功能整合。這一系統的套用方向包括兩方面，一是傳統的陸地種植、養殖業；二是新興的海水種植、養殖業。

技術與套用

新型智慧型生態光源系統首先是循環經濟模式的創新，其次是一種新型的智慧財產權增值系統，第三是特種新型節能系統，包括智慧型生態光源系。以下闡述的是智慧型生態光源系統的技術創新點和套用方向。

LED生態光源特點

LED的發射譜是具有一定頻寬的帶狀譜，且波譜豐富，可接受人工智慧調控。LED光源防水防潮，適宜植物生長環境；發熱小適宜近距離照射；直流低壓更安全；高效節能、輕便環保。用紅橙綠藍紫LED組合成光源，可進行光譜的波長和光強的調配，使之更加滿足農作物和微藻的生長需求。可提高其產量，改善品質節約能源。

LED發射譜與葉綠素、類胡蘿蔔素、藻膽色素吸收譜相匹配的智慧型調光光譜技術對不同類的植物光譜波長及光強的科學配比。

關鍵技術

關鍵技術1：光譜波長和光強的科學配比技術

波長的確定：選用現有波長的LED和特定波長晶片與螢光粉調配兩條路線，完成所需波長的LED系統。

光強的確定：結合吸收譜及用光合儀，分別測定各單色波長的飽和光強，進而確定各波長的強度比。

關鍵技術2：光周期和光強調節的自動控制技術

LED植物生態電源的設計採用單片機技術，以PWM方式控制功率多路輸出電路的通斷，形成可調脈寬的脈衝光源。手控各色光強比，自動控制總光強變化和光周期。可模擬日光變化。電能可來自市電或太陽能電池等。

關鍵技術3：整個調光系統與清潔能源的對接技術

植物生長相匹配的光譜、光強、光周期的自動控制LED光源系統與清潔能源（包括太陽能、空氣能、風能、光能、海浪能、潮汐能、生物質能等）結合，真正實現了高效節能、低成本產能和清潔能源生產。

關鍵技術4：有機蔬菜生產技術

關鍵技術5：智慧型化自動控制系統技術

技術體系：集成太陽能技術、空氣能技術、風能技術、潮汐能技術、生物質能技術，多種綠色節能型光源單色LED、光譜技術、自動化技術、植物養殖技術，套用量子理論可以從分子、電子水平研究單色光對植物作用的機理，從而獲得提高植物生長速率並改善品質的新型技術體系；

改造傳統種植農業的套用

1、傳統植物光源的缺陷

目前在植物生長中套用的人工光源有螢光燈、高壓鈉燈、金屬鹵燈等，這些光源套用在植物生長中存在著缺欠：其一，光譜基本為線狀譜線，並與植物光合吸收光譜匹配不理想。能夠被植物吸收的只是個別波段的光，其他波段的光都被浪費，不節能。其二，由於白熾燈泡、日光燈管、鈉燈等耗電量較大，同時產生很多的熱輻射，不能對植物近距離照射，對植物生長光激勵效率不高，大大增加了人工光照成本，因而除在一些高附加值的花卉種植上和人工氣候室試驗中有所套用外，並沒有在農業生產上得到廣泛套用。近年來隨著農業生產中溫室大棚的大面積推廣，人工氣候室的研究進展以及農業科技化水平的提高，進行溫室合理給光以及降低給光成本的研究已顯得越來越重要，新型節能高效給光措施更成為人們研究的熱點，新型發光材料的成功研製為這一問題的解決提供了契機。新型高效節能LED光源正是最佳選擇。

2、新型智慧型生態光源系統的優勢

採用多種特定單色LED集成光源具有如下優勢：①LED光源的光譜能夠與植物光合作用吸收譜最佳匹配；②LED光源的光強、光周期可以自動控制；③LED光源具有節能、環保和抗震動等優勢，在同樣亮度下，LED光源耗電約是白熾燈的十分之一、日光燈的二分之一，可用於大規模工廠化植物養殖。無疑，這是農業生產中給光的最好方法，也是未來發展的必然趨勢。

3、主要技術指標

（1）LED的發射光譜中心波長範圍：630nm-660nm、430nm-470 nm等，頻寬約30nm；

（2）LED光源光強:100lx-6000lx ；

（3）平均使用壽命不小於10000小時；

（4）LED光源的電源:交流 220V/50Hz，直流12V/24V；

（5）適用範圍：果類、瓜類、葉菜類、組織培養、育苗等；

（6）耗電功率：11w/m2。

4、經濟指標

對於果類、瓜類、葉菜類：與普通種植相比（未使用LED植物生態光源系統），蔬菜產量提高20-50%，可溶性總糖量和維生素C增加10-20%，粗蛋白增加20-30%。

5、成果套用前景分析

（1）近年來由於市場需求的推動，各地普遍採用溫室大棚生產反季節蔬菜、瓜果、花卉等。反季節種植的主要問題是低溫與光照不足。包括華北在內的黃河流域地區、包括東北的遼南地區、江蘇、安徽北部地區、陝南的安康地區等，這正是我國冬季溫室種植的重點區域，如進入10月份，月平均日照時數就銳減至4.9小時，大棚生產關鍵的10月至次年的2月份，平均日照只有4小時，11月是3小時。類似的如河北、河南、山西、山東等省的南部的大片地區都是重災區。特別是近幾年，這種災難性氣候出現的頻次高，影響面積大，經濟損失十分嚴重，已成為制約溫室生產發展的一大障礙，而解決的最好辦法之一，那就是根據作物生長的需要採取必要的補光措施。所以，用於溫室大棚的LED給光光源系統具有良好的市場前景。

（2）在育苗和組織培養的工廠化種植中，由於LED給光系統可使種苗發育快、健壯，抗病蟲害能力強，並且適用各種作物。另外，由於育苗和組織培養密度大，所需LED光源小，給光系統的成本低、效率高，投入少，收益高。因此，經濟效益更加可觀。