在近期北京大學高安研究院研究人員的相關調研結果中就指出，這首先具體展現在LED照明在這個方面的應用領域極為廣泛：例如包括了植物栽培、葉菜生產、溫室補光、植物工廠、育苗工廠、藥用植物栽培、食用菌工廠、藻類培養、植物保護、太空果蔬、花卉種植、驅殺蚊蟲等。
據悉，其中植物種苗培育、植物栽培苗生產、食用菌生產、畜禽養殖業，將有望成為先導領域，用LED光源取代傳統光源。植物工廠和溫室補光是發展最快的半導體照明領域，技術含量高，裝備智慧化系統性強，是農業半導體照明產業發展的重點。
而通過LED植物照明技術種植出來的果蔬、花卉、藥材等產品，則可以大大滿足軍隊邊防哨所、高寒地區、水電資源匱乏地區、家庭辦公園藝、海洋太空人員、特殊病人等地區或人群的需要。
此外，該領域適用的LED植物照明裝置種類繁多，例如有目前在市場上已研發和生產出來的LED植物生長燈、植物生長箱、宅用LED植物生長台燈、驅殺蚊蟲燈等。其中，LED植物生長燈常見的形態就有燈泡、燈條、面板燈、燈帶、筒燈、燈柵等。
根據統計，當下在對岸中國從事LED植物照明的企業超過150家，主要是分布在長三角和珠三角地區。中國農科院預判，包括LED植物照明在內的農業半導體照明市場，前景將非常廣闊，按照中國現有農業產業規模估算，未來的5年裡，農用LED照明燈具及其控制裝備的需求量，將達到 RMB幾十億元，10年內將達到百億規模，年增長率達到20%~50%，農業半導體照明產業總規模，更是可以達到上千億元。
消息指，雖然中國在LED植物照明技術的起步較晚，並且光生物學規律及LED光源裝置，和照明智慧控制系統的產業化，還依然有不少障礙，還需進一步研究。然而，LED光源在植物工廠中的推廣應用，將會呈現逐年廣泛。
為此，中國農科院推測，未來10-20年後，中國將成為世界農業半導體照明技術裝備產業，及其應用大國和強國。（中國連農業都要變大雨變強，呵呵！？）
由於LED可發射出植物生理有效輻射300~800nm範圍內的窄譜單色光，光質豐富、光源光譜可組合調制、光環境智慧可控，LED光源具有環保、節能、體積小、冷光源、低電壓、直流電等優勢，故此一直有著良好的口碑，被業界人士譽為設施農業的理想光源。
LED植物照明屬於農業半導體照明範疇，即採用半導體電光源及其智慧化管控裝備，按照植物生長的光環境需求規律和生產目標要求，利用人工光創造適宜光環境，或彌補自然光照的不足，調控植物的生長，以實現「優質、高產、穩產、高效、生態、安全」生產目標的一種農業工程措施。
LED植物照明屬於LED在農業領域的創新性應用，據透露，目前其國家對《植物生長用LED照明術語和定義》正在緊鑼密鼓的編制中。
鑒於LED植物照明領域的未來發展前景，一切都被描述得切實而美好，也就是在這種巨大的誘惑之下，越來越多的企業前赴後繼地進入到LED植物照明行業中來。為此，北京大學高安研究院研究人員歸納出了進入該行業的6大基本點，以及詳細介紹了植物照明中，光質對光合作用及光形態建成的影響，以供各企業單位學習參考之用。
進入LED植物照明行業應知的6大基本點
1、最大的難點在哪？
LED植物照明是生物學、設施園藝學、蔬菜學、植物生理學、植物營養學、生物環境工程、LED照明、智慧控制技術等多學科交叉和有機結合發展的產物。所以只擅長半導體、植物、智能化系統之一或兩者的都是不夠的，充分的協作和交叉研究應用至關重要。
進入LED植物照明市場最大的難點是為了研發生產高產優質生態的LED植物光源或燈具，就需要同時解決光環境智能調控、植物光生物學、LED半導體技術三者如何融合與一體的發展問題。
2、植物光生物學指的是什麼？
研究植物光生物學規律是LED植物照明的重要基礎，包括研究光環境的數量屬性（光強和光週期）、質量屬性（光質和光譜）、電光源發光特性（佔空比、頻率）等。植物光生物學具有較高的複雜性和系統性。
光質是指對生物有作用的光質類型，包括可見光、UV和遠紅光。光質生物學方面，我們要搞清楚以下問題：
第一，光質的生物學功能，研究單一光質及複合光質對植物生長和產量品質影響的生理代謝，分子生物學及蛋白組學機理；
第二，植物種類及品種間光質適應性和利用差異性機理；
第三，光質與環境其他因子互動的生物學機制；
第四，照明設施的光質數量屬性有效閾值和基準值。
另外，逆境光質生物學的明確弱光、強光及連續光照下光合機構運轉效率的響應機理也需要研究。
3、不同企業但同一種植物的光照配方為何不同？
建立各種植物生長髮育、優質高產所需要的光照配方是發展LED植物照明產業的基礎。
光照配方是以優質高產為目標，按照特點植物種類，及品種生長發育各階段，所需的光質種類及其數量屬性的參數集合。每種植物及不同生長階段，所適宜的光照配方都是不同的。
不同企業針對同一種植物的光照配方會不一樣，甚至相差很大，主要和企業對植物生長目標有一定關係。
簡單點說，企業根據市場需求和企業自身發展需要，可以降低要求，只需要超過植物生長的最低光照配方需求，對生物生長的其他環境也放寬要求的話，不僅光照配方會不一樣，對於環境控制系統也會很不一樣。
相反，企業也可以嚴格要求，盡量給植物創造最好的生長環境和條件，這樣所研發的光照配方就好。未來隨著LED植物照明領域相關標準和要求的陸續頒佈，光照配方講逐步統一或保持基本條件的一致性。
4、LED植物生長光源和燈具研發生產需要注意哪些原則？
LED植物生長光源及燈具是LED植物照明產業的核心，企業需要根據光照配方，來研發植物生長所需要的光源及燈具。
以下四個原則要注意：
第一，高光能利用率原則，制定合理光譜組分最大程度增加LED光源的發光效率，減少光源與被照射植物距離，減少光損失，提高光能利用效率；
第二，低成本原則，成本是決定LED植物照明產業化發展的最重要因素之一；
第三，生態安全原則，在紅藍光譜中，增加微量或少量綠光成分，增加視覺健康；
第四，優先開發附加值高的植物專用的LED光源及燈具。
5、植物光環境控制是什麼，包括哪些方面？
光環境控制是以優質高產為目標，以植物工廠各生產系統所栽培的植物種類，及品種生長各階段光照配方為基礎，通過電腦直接控制，和切換光環境參數的時空管理。
例如，溫室補光需要考慮自然光日變化參數、環境參數、植物光合生理參數、植物生長階段和燈具屬性，實施經濟有效地補光方法，滿足光強、光質、光週期需求，節能高效。
植物光環境控制主要是指控制LED燈具的光質、光強、光週期、空間位置和移動速率等。光環境控制具有明顯的時空特徵，因此建立動態實時控制非常重要，實現LED植物照明光環境控制的自動化、智慧化是大勢所趨。
6、LED植物照明燈具設計主要關注哪些指標和性能？
LED植物照明燈具設計師需要關注如下指標和性能：1.光照的均勻性；2.光質組配的合理性；3.散熱的可靠性；4.LED晶片功率的適宜性；5.發光面的高效性；6.視覺的舒適性。
光質對光合作用及光形態建成的影響
1、光對於植物的意義是什麼？
光是植物生長發育最重要的環境因子之一。太陽光到達地面的43%~52.5%波長為400~700nm，是人眼可以看到的可見光，這正是光合作用能量和環境信號，通過光合作用和光形態建成途徑，影響植物的生長發育和產量品質。
第一，光合作用是植物生物量與產量形成的基礎，植物95%的乾物質源於光合作用產生的碳水化合物。植物對光照條件存在複雜的反應，包括光返應、光抑制、光適應、避陰反應等。太陽的全色光譜中，只有部分波段的光，被植物吸收產生光合作用，植物的葉片形態、植物的生理反應、等都會影響光合作用。
第二，光形態建成是指光作為環境信號作用於植物，調節植物生長、分化和發育的過程。感受光的受體在植物細胞中含量微少，但對外界光環境的額變化很敏感。例如600~700nm的紅光領域促進萵苣種子萌發，而720~740nm遠紅光領域抑制萵苣種子萌發。
2、「光肥」是指什麼？
植物利用各種不同波長進行光合作用，也就是說植物對光譜具有選擇性，植物的光合作用在可見光光譜（380~760nm）範圍內所吸收的光能約在6成，其中以波長610~720nm（波峰為660nm）的紅橙光，以及400~510nm（波峰為450nm）的藍紫光為吸收峰值區域，這兩個波段倍成為植物的「光肥」。
LED能夠發出植物生長所需要的單色光，單色光組合後能形成植物光合作用與形態建成所需要的光譜。LED植物生長光源能提高植物的光能利用率。
3、何謂光合機構，它受什麼影響？
光和機構廣義說就是，能夠進行光合作用部分反應或全部反應的機構，小到葉綠體、類囊體，大到葉肉細胞、葉片器官，以致整個植物體。狹義就是葉綠體。
第一，光合機構受光逆境影響。過強過弱的光將導致植物光逆境發生，抑制光合作用，降低光合效率。弱光導致黃化現象發生，強光下植物產生活性氧自由基，產生光抑制。
第二，光合機構受溫度影響。溫度的週期性變化影響的是植物光合碳固定、還原、蔗糖合成，光合產物的運輸與分配和電子傳遞。
第三，光合機構受養分供應影響。氮素營養是植物的生命基礎。葉片光合能力與含氮量之間的相關係數，平均為0.9.光飽和的光合速率，隨著葉片含氮量增加而直線提高。因此保持氮營養，及其他與葉綠素合成代謝，相關元素供應對保障光合機構活性很重要。
第四，光合機構受二氧化碳的影響。二氧化碳是光合作用的主要原料，空氣中二氧化碳濃度在飽和點下的升高，能提高植物光合速率，減少蒸騰作用，抑制植物呼吸，顯著提高植物水分利用效率。保持適宜二氧化碳濃度對促進二氧化碳至關重要。
第五，光合機構受濕度風速等的影響。過配的氣孔導度低，或過高空氣相對濕度，都會降低植物葉片的氣孔導度，增加二氧化碳進入葉片阻力，降低蒸騰速率，尤其在低水肥供應條件下，容易導致植物水分營養不足，降低增施二氧化碳的效果。
風速大小會影響植物冠層，與群落內部二氧化碳的均勻分布，影響增施二氧化碳的效果。水供給充足情況下，高濃度二氧化碳增大了大豆葉片的氣孔導度，減少水分蒸發量。
LED發出主要光對植物的影響有哪些？
紅光
在可見光中，被綠色植物吸收最多的是紅橙光（波長600~700nm）和藍紫光（波長400~500nm），對綠色光（500~600nm）只有微量吸收。
紅光是最早被用於作物栽培試驗的光質，是作物正常生長的必須光質，生物需求數量居於各種單色光質之首，人工光源中最重要的光質。紅光下所生成的物質使植物長高，而藍光下所生成的物質，促進蛋白質與非碳水化合物的累積，給植物增重。
補遠紅外使花色速苷、類胡蘿蔔素和葉綠素濃度分別降低40%、11%和14%、而使得植株鮮重、乾重、莖長、葉長和葉寬分別增加28%、15%、14%、44%和15%。
紅光通過光敏色素調控光形態建成;紅光通過光合色素吸收驅動光合作用；紅光促進莖伸長，促進碳水化合物合成，有利於果蔬VC和糖的合成;但抑制氮同化作用。但是單獨紅光想很好地栽培植物還是有點難度。
藍光
藍光是紅光用於作物栽培必要的補充光質，是作物正常生長的必需光質，光強生物用量僅次於紅光。藍光抑制莖伸長，促進葉綠素合成，有利於氮同化和蛋白質合成，有利於抗氧化物質合成。藍光影響植物的向光性、光形態發生、氣孔開放以及葉片的光合作用。
LED紅光補充LED藍光可提高小麥的乾物質量、分薛數和種子產量，增加生菜的乾物質量。藍光顯著抑制散葉萵苣莖的生長。白光中增加藍光可縮短節間、縮小葉面積、降低相對生長速率和提高N/C效率。
高等植物葉綠素合成和葉綠體形成以及具有高葉綠素a/b比與低葉綠體都需要藍光。過量藍光不利於植物生長發育。紅藍光組合光譜，比紅光或藍光單色光，更能促進蔬菜幼苗的生長發育，不同植物所需要的紅藍光組合比例不一樣。
綠光
綠光與紅藍光可以和諧調節適應植物的生長發育。一般在紅藍LED複合光下，植物略帶紫灰色，使得病害和失調症狀不易診斷，可以通過補充少量綠光來解決。綠光效應通常與紅藍光效應相對立，例如綠光可以逆轉藍光促進的氣孔開放等。
在強白光下上部位於近光照表面的葉綠體的光合作用，量子產額比下部的葉綠體低。因為強白光下綠光比紅光、藍光更能穿透葉片，下部葉綠體吸收額外的綠光，比額外吸收紅光和藍光，能更大程度增加葉片光合作用。低光強栽培植物可不考慮綠光，低密度低冠層厚度設施植物，不考慮綠光，高光強高密度高冠層厚度時，綠光必須考慮。
黃光和橙光
黃光、橙光、綠光、紫光都是重要的光合有效輻射，但植物需求量較小。在紅藍光基礎上添加黃光，可顯著提高菠菜苗的生長。黃光對提高葉用萵苣的營養品質效果最好，但藍光更有利於顯著提高萵苣礦質元素的含量。
添加黃光和紫光，能夠提高櫻桃番茄幼苗的光合能力，緩解紅藍弱光脅迫。與白光相比，紫光和藍光提高了抗氧化酶的活性，延緩了植株的衰老，而紅光、綠光和黃光抑制了抗氧化酶的活性，加速了植株的衰老進程。
遠紅光
730nm的遠紅光雖然對光合作用意義不大，但其強弱及其與660nm紅光間的比例對作物株高、節間長等形態建成，具有重要作用。通過光質調節，R/FR比值來控制植株形態和植株高度。
比值變大時植物莖節間距變小，植株矮化，繁殖植物有伸長的傾向，比值的變化還對腋芽分化、葉綠素含量、氣孔指數及葉面積等產生不同程度的影響。植物對紅光的選擇性吸收，和對遠紅光的選擇性，透過使得位於遮陰下的植物，處於一個遠紅外富集的光環境中。
紫外光（UV）
波長小於380nm的波段稱為紫外光。根據紫外線的物理和生物學特性，波長320~380nm為長波紫外線（UV-A）、波長280~320nm的中波紫外線（UV-B），和波長100~280nm的短波紫外線（UV-C）。到達地面上的UV種95%為UV-A。在太陽光光譜中光合有效輻射、UV和遠紅光對植物生長發育，具有調控功能。
紫外輻射減少植物葉面積、抑制下胚軸伸長、降低光合作用和生產力，使植物易受病原體攻擊，但是可以誘導類黃酮合成及防禦機制。低UV-B輻射的環境下造成植株徒長，還會阻礙植物色素的合成，不易用於覆蓋茄果類蔬菜。
植物工廠的一個重要特徵是缺乏太陽光中的UV-A和UV-B輻射，完全缺失UV輻射，會帶來生產負效應，和影響植物生長發育，因此調控植物工廠內UV的輻射水準是十分必要的，需要注意以生產需求，和植物耐受反應規律為依據。
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