LED在温室补光中的应用[2]

　　2 温室补光LED光源类型及结构

　　常用的LED温室补光光源主要有两种形式，一种是垂直照射的点光源式，一种是穿插于植株之间进行侧面照射的带光源式。目前，LED光源用于温室人工补光尚处于试验阶段。

　　2.1 点光源式

　　点光源式(如图3)是较早得到开发和应用的LED温室补光光源，可以根据不同气候条件、不同作物类型以及生长的不同阶段，调整LED补光光源的光照度和光质。

　　其安装方式多为在温室顶部已有骨架基础上加装条状LED供电装置，也可以独立安装LED光源的支撑结构和供电装置，LED点光源从供电装置中引出，垂直向下照射植物。每个LED点光源由数个LED灯珠组成，根据组装要求不同，外形可以为方形或圆形。根据作物种类不同，红色_ED点光源和蓝色LED点光源间隔布置，叶菜类作物可以考虑设置红蓝光照度比(R/B)为(7~9)：1，因为红光对茎伸长有促进作用，也可起到增加产量的作用，果菜类作物R，B比可设置为(5~10)：1。

　　独立安装LED点光源支撑结构的LED温室补光系统。左上角为LED点光源的供电装置，正面立柱是LED点光源和供电装置的支撑结构。LED点光源一般悬挂于植株上方进行补光，光源系统常处于固定状态，高度不易调节，对于达到一定高度的果菜类作物补光较为适宜。

　　2.2 带光源式

　　带光源式LED温室补光系统是在点光源基础上开发起来的光源系统，其显着特征是高度可以调节，可以根据不同作物需求及不同生长阶段进行光源的高度、光照度和光质调节。

　　带式LED光源结构相对简单，克服了点光源式LED组件多、安装复杂的弊端，夏季不用时还可置于天沟下侧，避免对通风降温以及栽培操作的影响i由于高度可以调节，可根据作物大小近距离照射作物，光能损失小，效率高：带式光源还可置于作物冠层下部，形成穿插照射，避免从上部照射时冠层叶片对下部植株的遮挡。

　　顶置带光源将LED内置于柔性材料中，供电装置置于带光源两端。选用大功率(>1W)LED芯片的灯珠，单颗排列，红蓝光比例按植物R/B的需求不同顺序设置。由于带光源质量较轻，无需支撑结构，从而大大简化了系统结构。图4为带光源细节图，箭头所指为顶置带光源的柔性灯带，可附着在温室原有骨架或支撑上，质量轻，结构简单。

　　LED灯带与植物距离可根据作物的高度不同自由调节。同时，由于大功率LED的选用，使植物下层叶片的光环境也得到一定的改善，光遮蔽明显减小，光照均匀度明显提高。

　　穿插带光源：设计思路不同于上述两种LED温室补光光源，其主要特点是充分利用LED发热量小的特点，使光源与植物零距离接触，光损失比顶置带光源还小，充分发挥带光源柔性的特点，布置在作物行间或垄间，甚至缠绕于植物上，最大程度地满足了作物的光合需求。

　　红色LED穿插带光源置于植物主要茎秆上，也穿插在植株之间照射，并且布置多层穿插带光源，彻底解决了上层叶片引起的光遮蔽问题。同时，由于零距离照射，能够使光质调节作用发挥得更充分。例如，针对作物节问伸长需要，在作物节间区布置红色LED；针对果实形成以及蛋白质的合成对蓝光的需要，可在果实区域酌情增加蓝色LED。

　　3 小结

　　光是作物生长最重要的环境因子之一，荷兰学者指出“1%的光照就是1%的产量”,可见光在作物生产中的重要程度。温室本身的光照比露地要低得多，尤其在冬春季节和连阴雨雪条件下，光照不足的状况会更加明显，已经成为限制蔬菜产量的重要因素，温室人工补光将是必然的选择。

　　目前的温室人工补光光源主要有荧光灯、高压钠灯、低压钠灯和金属卤化物灯等，这些光源红外和绿光等光谱成分所占比重较大，作物光合作用所需的红、蓝光谱成分较少，光能利用率低，耗能大，运行成本高。因此，新型节能光源的研发迫在眉睫。

　　LED光源，尤其是大功率LED芯片产品的开发成功，为温室人工补光提供了新的手段。与高压钠灯相比，LED可节能50%~80%,节能效果显着。目前，正在研究的点光源式和带光源式LED光源均在一定范围内具有应用价值，相信在不久的将来，随着这些产品的定型化以及LED成本的进一步降低，LED温室补光光源必将得到全面的普及。