前人研究表明，間歇式光照可以提高植物的光合能力，LED發(fā)熱量小，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，但熒光燈發(fā)熱量高，如果不能及時(shí)減少人工光源散發(fā)的熱量，會(huì)導(dǎo)致植物灼傷。本文的設(shè)計(jì)思路是采用間歇式人工光源，將LED一直點(diǎn)亮，周期性開(kāi)關(guān)熒光燈以降低熒光燈的使用時(shí)間，從而減少其熱量積聚。

　　農(nóng)業(yè)是資源消耗型產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源（養(yǎng)分、土地等）日益短缺和枯竭嚴(yán)重限制了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α鹘y(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴(lài)于外界自然環(huán)境，產(chǎn)量和品質(zhì)均易受到自然環(huán)境中的溫度、濕度、光照等因素的影響，不能連續(xù)穩(wěn)定地提供農(nóng)產(chǎn)品?，F(xiàn)階段農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥過(guò)量使用，導(dǎo)致水體和土壤的重金屬污染逐漸加重，不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且污染物在植物葉、莖、根、籽實(shí)中大量積累，食用重金屬含量超標(biāo)的農(nóng)作物會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。另外，我國(guó)還面臨著人多地少、自然資源相對(duì)貧乏和資源利用率低等問(wèn)題。要解決上述問(wèn)題，就需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式，采用更先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。

　　植物工廠作為一種全新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，具有環(huán)境可控、栽培時(shí)間短、不受氣候影響、可實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、全封閉、無(wú)蟲(chóng)害、不用農(nóng)藥、安全性高、不受地域限制、節(jié)省耕地、自動(dòng)化成度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。但是，植物工廠本身還存在著設(shè)備投資大、耗電多等制約因素，研究如何降低成本已成為最近研究的熱點(diǎn)。植物工廠的能耗成本占總體運(yùn)營(yíng)成本的50%～60% ，而人工光源占據(jù)總能耗的70% ～80% ，因此減少人工光源的能耗對(duì)降低植物工廠運(yùn)營(yíng)成本有重大意義。

　　LED光源相對(duì)熒光燈等傳統(tǒng)燈具價(jià)格較高，若全部采用LED作為植物工廠的人工光源將導(dǎo)致初期投資成本過(guò)高。雖然熒光燈的光能轉(zhuǎn)換率要低于 LED，但其光譜覆蓋面廣，可以補(bǔ)充LED人工光源缺少的光譜成分。采用LED與熒光燈混合人工光源的辦法可以在不降低人工光源光強(qiáng)的基礎(chǔ)上，降低人工光源初期投入，有利于植物工廠的推廣與應(yīng)用。

　　前人研究表明，間歇式光照可以提高植物的光合能力，LED發(fā)熱量小，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，但熒光燈發(fā)熱量高，如果不能及時(shí)減少人工光源散發(fā)的熱量，會(huì)導(dǎo)致植物灼傷。本文的設(shè)計(jì)思路是采用間歇式人工光源，將LED一直點(diǎn)亮，周期性開(kāi)關(guān)熒光燈以降低熒光燈的使用時(shí)間，從而減少其熱量積聚。

　　間歇式人工光源設(shè)計(jì)

　　熒光燈和LED分別選擇上海農(nóng)卉T5-28植物用高效用全光譜熒光燈的和PHILIPS公司的GreenPower DR/W120LED生產(chǎn)模組。T5-28和GreenPower DR/W120 LED生產(chǎn)模組分別如圖1和圖2所示。

　　T5-28 和 DR/W120的光譜能量對(duì)比如圖3所示，兩種形式的光源均在440nm 和650nm左右有一個(gè)能量聚集區(qū)。這兩個(gè)光譜區(qū)域是植物生長(zhǎng)所需要的重要光譜范圍，表明兩種人工光源均能滿足植物生長(zhǎng)的需求。其中，DR/W120的能量相對(duì)較為集中，這是LED光源的優(yōu)勢(shì)所在，但其價(jià)格過(guò)高依然限制著其在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用。