所谓“万物生长靠太阳”，但自从人类把照明应用到植物种植领域上，这句话也许早就便有着必要修正一下了。
事实上，据国际市场调研机构的研究预计，大概到了2020年，全球的LED植物生长灯市场价值将会超过了30亿美元，2016年到2020年间并将以12%的年复合增长率逐渐增长。尤其惹人注目的是，研究发现当中荧光灯生长灯与LED生长灯市场就占到了约29亿美元之多，这个数字以至于其它光源种类的生长灯市场几乎少到可以忽略的地步。
由于发展潜力巨大、前景广阔，近年现代农业尤其是LED植物照明越来越受到海内外厂商的重视。今天了解一下这一对在全球相关市场联合占比或将达90%以上的植物生长灯各自的技术原理和优势特点。
植物生长用荧光灯
荧光灯是通过电极发射电子，激发汞原子电离跃迁，依靠汞谱线253.7nm激发荧光粉发光。因此，荧光灯的发射光谱取决于所用荧光粉材料。如下表1所示，常用的荧光灯用荧光粉材料及发射波长。
目前，植物生长用荧光灯依据轻工业行业标准QB/T2944——2008《植物生长用荧光灯》生产，其主要发射光谱集中在蓝色400~500nm，红色600~700nm之间，依靠调节荧光粉配方来调整蓝色和红色光谱的比例。植物工厂不同的组培、育苗、栽培等阶段，对光照及光谱的要求不同。植物生长用荧光灯的典型光谱如图1、2所示。可以看到，图1中的光谱更倾向于光合作用光谱，图2更倾向于叶绿素吸收光谱。
植物生长用LED灯
据了解，LED是由PN结组成。给LED加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量不同，释放出的能量越多，发出的光波长越短。常见的LED波长见表2。
而我们设计植物生长用的LED灯，则可根据所需要的光谱进行波长组合。现有植物生长LED灯典型光谱如图3、图4所示。
荧光灯与LED灯的比较，需要根据植物光合作用辐射照明来进行。表3对比了几种不同光谱的荧光灯植物灯和LED灯。按照每消耗1W的电能所得到的光合辐射照度来对比，表3中几种灯的光合辐射效率比较见图5。
根据荧光灯和LED灯的发光原理，两种灯都可以设计出满足植物补光的光谱。但是从光合作用效率来看，LED灯的光合效率高出荧光灯2~3倍，且高出白炽灯5~6倍，是比较理想的补光光源。考虑到经济性，LED目前在农户实际使用时成本依然过高。
LED植物生长灯应用前景浅析
(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。
