植物生长灯

植物生长灯

植物生长灯    外文名：Grow Light    解释：植物灯替太阳光给植物生长发育    作用：促进植物生长，延长植物花期。

植物生长灯是种特殊的灯具，依照植物生长规律必须需要太阳光，而植物生长灯就是利用太阳光的原理，灯光代替太阳光给植物生长发育环境的一种灯具。

植物生长灯的简介

经过应用测试,植物灯的波长非常适合植物的生长,开花,结果.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；而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、作为补充光照，在一天的任何时间都可以增强光照，可以延长有效照明时间。

2、无论在黄昏或是夜晚，可以有效延长和科学控制植物所需要的光照。

3、在温室或植物实验室，可完全替代自然光，促进植物生长。

4、彻底解决育苗阶段看天吃饭的情况，完全根据苗株交货期来合理安排时间。

植物生长灯的介绍

（一）温室内部照明的意义

我们需要知道的是植物的生长速度取决与光照强度，即植物表面吸收光辐射能的量，并非取决于光源数量。很多人问，温室内部照明有什么意义，如何做，该选用何种光源呢？

温室内部照明的意义在于延长一天内足够多的光照强度。主要用于在晚秋和冬季种植蔬菜，玫瑰甚至菊花秧苗。温室照明对生长期和秧苗质量有巨大的影响。通常那西红柿来说，会在植物秧苗长出两片子叶后开始光照，持续光照12天可以减少6-8天的秧苗预备期。但超过24小时的光照会是植物生长紊乱。最合适的光照时间是每天8小时。

在多云和光照强度低的日子里，人工照明是必须的。至少在晚上给予作物每天8小时的光照，而且每天光照的时间要固定。但是缺少夜间休息时间也会导致植物生长紊乱而减产。

对西红柿来说，最有效的光照时间是从黄昏到午夜，16：00-24：00或者从午夜到清晨 24：00-8：00. 如此光照8小时休息8小时。在实践中，我们应该对整个生长期内的植物提供光照，即从秧苗到定植期。在最后时期我们应该减少光照到每天6小时或者甚至停止2-3天，如果因为光照条件差，到定植期需要的时间长，通常光照要持续一个月。

在二氧化碳、水分、养分与温湿度等环境条件固定之下，特定植物光饱和点与光补偿点之间的"光合光通量密度PPFD"大小直接决定植物的相对生长速度；因此，有效率的光源PPFD组合是植物工厂生产效率的关键。

（二）光源的选择

科学的选择光源，才能更好掌握植物生长的速度与质量。

使用人造光源时，我们必须要选择最接近于满足植物光合作用条件的自然光。

测量光源对植物产生的"光合光通量密度PPFD ( Photosynthetic Photon Flux Density)，掌握植物光合作用的速率与光源的效率，光合有效光子的光量在叶绿体启动植物的光合作用：包含光反应与接续的暗反应。

光源应该具备以下的特点：

1. 高效率的把电能转换成辐射能

2. 在光合作用的有效范围内达到高辐射强度，尤其是低红外线辐射（热辐射）

3. 灯泡的放射光谱符合植物的生理要求，尤其是处于光合作用的有效光谱区。

比较强度处于光合作用有效区，水平放射的各种人造光源中，钠灯的能量转化效果是水银灯的两倍高。钠灯是温室里影响植物光合作用，正确的生长的最有效的光源。管状钠灯能达到150lm/w的高光效辐射，是目前对各种农作物的生长最有利的选择。增加在陶瓷弧光管中的钠蒸汽压力能扩大蓝光和红光的光谱，这正是所追求的高范围波长。

在应用与园艺产品的高压钠灯中，我们推荐在灯罩里侧装有反射层的灯，这样能提供更高的0-40%蓝光范围，为植物激活更多的叶绿素。而目前国内多数工厂普遍把作为路灯的钠灯当场植物用钠灯使用、出口，给广大用户造成了不少的损失。

植物生长灯的原理：光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。

光谱范围对植物生理的影响：

280nm ~ 315nm 对形态与生理过程的影响极小。

315 nm~ 420nm 叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长。

420 nm~ 500nm （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

500 nm~ 620nm 色素的吸收率不高。

620nm ~ 750nm （红） 叶绿素吸收率“高”，对光合作用与光周期效应有显著影响。

750nm ~ 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。

植物生长灯的特征：

波长类型丰富、正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合；频谱波宽度半宽窄，可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱，；可以集中特定波长的光均衡地照射作物；不仅可以调节作物开花与结实，而且还能控制株高和植物的营养成分；系统发热少，占用空间小，可用于多层栽培立体组合系统，实现了低热负荷和生产空间小型化；

日照是植物生长除了营养和水之外的必要因素。但是每位种植者都知道，日光是无法控制的。因此人造的日光在园艺栽培中受到的越来越多认可，因为人造日光可以人为控制植物生长的季节并彻底缩短植物生长的时间。

有以下用途：

1、作为补充光照，在一天的任何时间都可以增强光照，以便始终帮助植物进行光合作用。特别是在冬季的几个月里面，可以延长有效的照明时间。

无论在黄昏或夜晚，都可以有效的延长和科学地控制植物所需的光照，不受任何环境变化的影响。

2、在温室或植物实验室，可完全替代自然光，来促进植物生长。

对于绝大多数种植者来说，植物钠灯和金卤灯是替代日照的最佳光源。金卤灯富含蓝光适合于初期植物枝叶的成长，农用钠灯富含红橙光，对促进植物开花结果有积极地效果。

植物生长灯的前景

我国设施园艺面积发展迅速，植物生长的光环境控制照明技术已经引起重视。设施园艺照明技术主要应用于两个方面：

一、在日照量少或日照时间短的时候作为植物光合作用的补充照明。

二、作为植物光周期、光形态建成的诱导照明。

三、植物工厂的主要照明。

生长灯

中文名：生长灯   原理：光合作用。

生长灯就是依照植物生长的自然规律和光合作用的原理，对温室植物提供光照补偿的一种灯具，可以促进生长，延长花期，提高品质。通常也叫做植物补光灯或温室补光灯。

一、生长灯简介：生长灯就是依照植物生长的自然规律和光合作用的原理，对温室植物提供光照补偿的一种灯具。通常也叫做植物补光灯或温室补光灯。

二、生长灯的原理

1、彩色荧光灯与植物专用灯管

采用单色彩色荧光灯作为植物生长补充光源是最经济的方式。比如可以在普通荧光灯组内加入红色荧光灯，或者使用红色、蓝色荧光灯组合照明。

光对植物叶绿素合成的影响：蓝光培养的植株一般具有阳生植物的特性,而红光培养的植株与阴生植物相似。

红光不仅有利于植物碳水化合物的合成，还能加速长日植物的发育，相反，蓝紫光则加速短日植物发育，且促进蛋白质和有机酸的合成，而短波的蓝紫光和紫外线能抑制茎节间伸长，促进多发侧枝和芽的生长。

· LED用于植物生长灯

彩色荧光粉波长

采用半导体灯泡配置出最适合植物生长的光源

2、LED用于植物生长灯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。

市面上销售的植物灯，都提供红兰两种波长的光线，覆盖光合作用所需的波长范围。视觉效果上，植物灯都呈现粉红色。

以下是不同颜色LED所发射光线的波长表：

royal blue 品蓝：445nm 440nm~460nm

blue 蓝色：470nm 460~490nm

cyan 青色：505nm 490~520nm

green 绿色 :530nm 520~550nm

red 红色：627nm 620~645nm

red-orange: 617nm 613~620nm

amber:琥珀色 590nm 585~597nm

从这个表中，我们不难发现，蓝色(470nm)和红色(627nm)的LED，刚好可以提供植物所需的光线，因此，LED植物灯，比较理想的选择就是使用这两种颜色组合。

正常来说LED在性价比方面仍旧不如荧光灯，但是在某些环境下还是很有用途的，继续寻找相关应用文献中

看到一则LED宗述文章：

植物照明中的有效辐射的评价

如何针对植物生长的有效光合作用，R/B能量比、数字脉冲调制方式进行评价是目前要解决的主要问题。

一厂家产品说明:LED 数量红色 145, 兰色 35；

又一家产品说明:LED 数量红色 165,蓝色 60.

145/35=4.14

165/60=2.75

当然不应该这样简单的算，还不知道各LED的具体光照参数....

3、彩色荧光粉波长

本数据引用河北省武强县荧光粉厂产品介绍 荧光灯是利用汞蒸气放电产生253.7nm或365nm等紫外光照射荧光粉而转换成可见光的原理所制成的灯。

按灯中所充汞蒸气压力的不同，分为荧光低压汞灯（汞蒸气压为4.5×10-3Pa）和荧光高压汞灯（汞蒸气压大于75Pa）；低压汞灯用荧光粉按应用领域又可分为普通荧光灯用荧光粉、彩色荧光灯用荧光粉、黑光灯用荧光粉、医疗灯用荧光粉和三基色荧光灯用荧光粉。

普通彩色荧光粉　植物需求400 ~ 520nm（蓝色）610 ~ 720nm（红色）

产品名称 化学组成式 相对密度 激发波长 发光颜色 峰值波长

钨酸钙 CaWO4∶(W) 6.0 253.7nm 蓝色 423nm

钨酸钙:铕 CaWO4∶Eu2+ 253.7nm 蓝色 420nm

钨酸钙:铅 CaWO4∶Pb 6.1 253.7nm 蓝色 423nm

铝酸铈:铈 CeAl11O18∶[Ce] 253.7nm 蓝色 450nm

正硅酸钙:锡 CaSio4∶Sn2+ 253.7nm 蓝色 455nm

焦磷酸锶:锡 Sr2P2O7∶Sn2+ 3.63 253.7nm 蓝色 460nm

卤磷酸钙:锑 3Ca3(PO4)2,Ca(F,Cl)2:Sb 3.2 253.7nm 蓝色 481nm

砷酸镁∶锰 6MgO∶AS2O5∶Mn 3.95 253.7nm 红色 650nm

硅酸锌：锰 Zn2SiO4∶Mn2+ 4.0 253.7nm 绿色 525nm

硅酸钙 橙黄粉

三基色荧光粉 　a.单色粉：

产品名称　化学组成式 发光颜色 主峰波长 色坐标

稀土红粉 Y2O3:Eu3+　红色 610nm X=0.648 Y=0.346

稀土绿粉 MgAl11O19:Ce3+,Tb3+绿色 545nm X=0.330 Y=0.591

稀土蓝（单峰）BaMgAl10O17:Eu3+蓝色 450nm X=0.146Y=0.064

稀土蓝（双峰）BaMgAl10O17:Eu3+,Mn2+ 蓝色455nm X=0.143Y=0.150

三基色荧光粉 　b.混合粉：

色温 主峰波长 色坐标 　显色指数

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

紫外及近紫外荧光粉

产品名称　化学组成式　 激发波长 峰值波长 用途

铝酸锶:铅 SrO:2Al2O3:Pb 253.7nm 303nm 保健灯用

氟磷酸钡:铅,钆 Ba5(PO4)3F:Pb,Gd 253.7nm 312nm 保健灯、特殊用途紫外灯

六硼酸锶:铅 SrB6O10:Pb 253.7nm 313nm 保健灯治疗皮肤病

偏硼酸镧钆:铋 La0.59Gd0.4Bi0.01B3O6 253.7nm 330nm 诱杀昆虫

焦磷酸钙:铈 Ca2P2O7:Ce 253.7nm 350nm 黑光灯用

重硅酸钡:铅 BaSi2O5:Pb 253.7nm 351nm 诱捕昆虫或黑光灯

氟硼酸锶:铕 SrFB4O7:Eu2+ 253.7nm 368nm 治疗用紫外荧光灯

冷阴极灯专用荧光粉

发光色 发光主峰波长

红色 611nm

绿色 543nm

绿色 515nm

蓝色 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

4、配置适合植物生长的光源

按比例设置的彩色灯光能让草莓、西红柿变得更甜，营养更丰富。用灯光照射冬青幼苗，就是模仿植物在室外的光合作用。光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。太阳光是由不同颜色的光线组成的，不同颜色的光对植物生长能产生不同的作用。

以前宇航员在太空飞行时，只能吃从地球带去的“干粮”，但有了“营养光”，宇航员就能在飞船里种出新鲜的蔬菜和水果。

三、光源系统

一切植物的生长，根本上依靠对于太阳光能的吸收和转化能力。现代生态农业发展的重要方向，即在于如何提高植物对于太阳光能的吸收能力和转化效率。促进植物生长最直接的方法就是利用人工光源对植物栽培进行人工光源照射。这需要进行技术上的大突破。

新型智能生态光源系统，是指在新型循环经济模式前提下，以“第四代光源”即LED照明系统（俗称“发光二级管”）来取代传统光源系统，从而在农业生产过程中能够灵活、充分、有效地满足植物生长对于太阳光能的需要。在微、小生物的养殖过程中，光源的合理配置与调控也是影响生物生长的重要因素。

新型智能生态光源系统，是根据动、植物生长发育需要的光照条件，借助光谱技术把"太阳"（就是智能生态光源系统）搬到种植或养殖车间里来，这就使得动、植物可以全天候地获得最佳光照环境，从而获得最佳的生长条件。

动、植物在生长过程中对光要素的讲究有三：光强；光质；光周期。

所谓光强，就是光的强度，光的强度过强或过弱，都不利于生物生长。

所谓光质，就是光谱构成情况，自然状态下的光谱往往是固定不变的，这就不能满足不同生物在不同时期对光谱的特定需要。例如一些海藻在夜间需要按照专门的波长配置蓝光、红光。

所谓光周期，就是生物生长过程中光照周期的要求。生物并非一天24小时都需要同样的光。比如，生物在睡眠时间需要的是睡眠光。

新型智能生态光源系统，能够最有效地满足生物在生长过程中对于光强、光质和光周期的需要。该系统可以根据不同生物在一天内不同时段的需要，以及不同生长阶段的需要，按需定制最佳的光源。该系统能够有效地克服传统工厂农业无法避免的“光饱和”、光污染等问题，它相当于给生产车间安装了一个电子控制器：按照一天24小时内生物对于光强、光质和光周期的不同需求将光强、光谱调整到合适的状态。这就最大程度地避免了阴晴变化对于生物生长的影响。

新型智能生态光源系统，将彻底改变传统农业“靠天吃饭”的面貌，为筑造中国特色的“植物工厂”、“可控农业”、“精确农业”，为形成我国具有国际竞争力的半导体光源新兴产业做出贡献！

新型智能生态光源系统是大农业生态循环经济产业链得以构建的重要环节。它的出现为传统的“工厂化农业”生产模式转型为大农业生态循环经济模式提供了技术可行性。它能实现传统农业在生态因子和环境条件差异较大的系统之间的优势互补与功能整合。这一系统的应用方向包括两方面，一是传统的陆地种植、养殖业；二是新兴的海水种植、养殖业。

四、技术与应用

新型智能生态光源系统首先是循环经济模式的创新，其次是一种新型的知识产权增值系统，第三是特种新型节能系统，包括智能生态光源系。以下阐述的是智能生态光源系统的技术创新点和应用方向。

1、LED生态光源特点

LED的发射谱是具有一定带宽的带状谱，且波谱丰富，可接受人工智能调控。LED光源防水防潮，适宜植物生长环境；发热小适宜近距离照射；直流低压更安全；高效节能、轻便环保。用红橙绿蓝紫LED组合成光源，可进行光谱的波长和光强的调配，使之更加满足农作物和微藻的生长需求。可提高其产量，改善品质节约能源。

LED发射谱与叶绿素、类胡萝卜素、藻胆色素吸收谱相匹配的智能调光光谱技术对不同类的植物光谱波长及光强的科学配比。

2、关键技术

关键技术1：光谱波长和光强的科学配比技术

波长的确定：选用现有波长的LED和特定波长芯片与荧光粉调配两条路线，完成所需波长的LED系统。

光强的确定：结合吸收谱及用光合仪，分别测定各单色波长的饱和光强，进而确定各波长的强度比。

关键技术2：光周期和光强调节的自动控制技术

LED植物生态电源的设计采用单片机技术，以PWM方式控制功率多路输出电路的通断，形成可调脉宽的脉冲光源。手控各色光强比，自动控制总光强变化和光周期。可模拟日光变化。电能可来自市电或太阳能电池等。

关键技术3：整个调光系统与清洁能源的对接技术

植物生长相匹配的光谱、光强、光周期的自动控制LED光源系统与清洁能源（包括太阳能、空气能、风能、光能、海浪能、潮汐能、生物质能等）结合，真正实现了高效节能、低成本产能和清洁能源生产。

关键技术4：有机蔬菜生产技术

关键技术5：智能化自动控制系统技术

技术体系：集成太阳能技术、空气能技术、风能技术、潮汐能技术、生物质能技术，多种绿色节能型光源单色LED、光谱技术、自动化技术、植物养殖技术，应用量子理论可以从分子、电子水平研究单色光对植物作用的机理，从而获得提高植物生长速率并改善品质的新型技术体系；

3、改造传统种植农业的应用

1、传统植物光源的缺陷：目前在植物生长中应用的人工光源有荧光灯、高压钠灯、金属卤灯等，这些光源应用在植物生长中存在着缺欠：其一，光谱基本为线状谱线，并与植物光合吸收光谱匹配不理想。能够被植物吸收的只是个别波段的光，其他波段的光都被浪费，不节能。其二，由于白炽灯泡、日光灯管、钠灯等耗电量较大，同时产生很多的热辐射，不能对植物近距离照射，对植物生长光激励效率不高，大大增加了人工光照成本，因而除在一些高附加值的花卉种植上和人工气候室试验中有所应用外，并没有在农业生产上得到广泛应用。近年来随着农业生产中温室大棚的大面积推广，人工气候室的研究进展以及农业科技化水平的提高，进行温室合理给光以及降低给光成本的研究已显得越来越重要，新型节能高效给光措施更成为人们研究的热点，新型发光材料的成功研制为这一问题的解决提供了契机。新型高效节能LED光源正是最佳选择。

2、新型智能生态光源系统的优势：采用多种特定单色LED集成光源具有如下优势：①LED光源的光谱能够与植物光合作用吸收谱最佳匹配；②LED光源的光强、光周期可以自动控制；③LED光源具有节能、环保和抗震动等优势，在同样亮度下，LED光源耗电约是白炽灯的十分之一、日光灯的二分之一，可用于大规模工厂化植物养殖。无疑，这是农业生产中给光的最好方法，也是未来发展的必然趋势。

3、主要技术指标

（1）、LED的发射光谱中心波长范围：630nm-660nm、430nm-470 nm等，带宽约30nm；

（2）、LED光源光强:100lx-6000lx ；

（3）、平均使用寿命不小于10000小时；

（4）、LED光源的电源:交流 220V/50Hz，直流12V/24V；

（5）、适用范围：果类、瓜类、叶菜类、组织培养、育苗等；

（6）、耗电功率：11w/m2。

4、经济指标：对于果类、瓜类、叶菜类：与普通种植相比（未使用LED植物生态光源系统），蔬菜产量提高20-50%，可溶性总糖量和维生素C增加10-20%，粗蛋白增加20-30%。

5、成果应用前景分析

（1）、近年来由于市场需求的推动，各地普遍采用温室大棚生产反季节蔬菜、瓜果、花卉等。反季节种植的主要问题是低温与光照不足。包括华北在内的黄河流域地区、包括东北的辽南地区、江苏、安徽北部地区、陕南的安康地区等，这正是我国冬季温室种植的重点区域，如进入10月份，月平均日照时数就锐减至4.9小时，大棚生产关键的10月至次年的2月份，平均日照只有4小时，11月是3小时。类似的如河北、河南、山西、山东等省的南部的大片地区都是重灾区。特别是近几年，这种灾难性气候出现的频次高，影响面积大，经济损失十分严重，已成为制约温室生产发展的一大障碍，而解决的最好办法之一，那就是根据作物生长的需要采取必要的补光措施。所以，用于温室大棚的LED给光光源系统具有良好的市场前景。

（2）、在育苗和组织培养的工厂化种植中，由于LED给光系统可使种苗发育快、健壮，抗病虫害能力强，并且适用各种作物。另外，由于育苗和组织培养密度大，所需LED光源小，给光系统的成本低、效率高，投入少，收益高。因此，经济效益更加可观。