LED光源在设施园艺中的设计与应用探讨

陈俭

摘要    在植物生长过程中，很容易受光照的影响，而在现实生活中，不良天气会影响光照，如雾霾、阴天等，大大降低了植物的生長速度。为此，在如今的园艺种植中要采取一定的措施，以保证光照正常，其中，LED光源设计至关重要。本文论述了LED光源在设施园艺即植物工厂、连栋温室、塑料大棚、日光温室中的设计，并提出了应用对策，以期为设施园艺种植提供参考。

关键词    设施园艺;LED光源;设计;应用对策

中图分类号    S62        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）08-0178-01                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

在我国的农业发展中，设施园艺主要有日光温室、塑料大棚、连栋温室、植物工厂。其中，前3种很容易受到环境变化的影响，后一种可控性更强，有面对恶劣天气的优势，尤其是光源方面。

1    植物工厂LED光源设计与应用

1.1    LED光源设计策略

在园艺发展过程中，植物工厂是比较高端的趋势。在该种模式中，借助多种科技手段，为植物生长创造最好的条件，进而保证作物可以实现高效、连续生长，其很少受到外界的影响，属于技术型产业。而对于该类产业来说，光源的合理配置是十分必要的，照明系统的设计必不可少。关于这一点，LED是比较受欢迎的光源。同样的，在实际应用中，要遵循一定的规则。首先，选择恰当的材质，降低成本，提高资源利用率，即利用高效光谱;其次，调整适当的发光角度，选择合适的使用功率[1];再次，利用发光面性状，提高光能截获率，改善光照效益;最后，改善散热装置，减少设备损害，比如自然冷却、液体冷却等。

1.2    LED光源应用策略

一是结合多种实施方案，合理划分LED光源阈值，提高产品针对性。二是光源能量分布要高效，一般而言，可以利用2种方案，即红蓝复合光质和红蓝连续光质，通过合理调整这一方面的情况，可以提高光源利用率。三是在设计发光面时，要尽量减少光衰，保证光是均匀分布的。四是提高光可控性，从硬件角度出发，可以使用白光或者红蓝光电路，增加智能调控范围[2];从光配方角度而言，对于不同的时期要进行相应的调整。

2    连栋温室补光 LED 光源设计与应用

2.1    LED光源设计策略

关于连栋温室，其栽培面积大，对于光的需要主要依靠太阳，在实际使用过程中，要先充分利用太阳能，再利用人工光照。为此，要加大LED光源研发力度，提高作物抵御恶劣天气的能力，如雾霾、阴天等。具体而言，可以遵循以下设计原则，一是追求发光面设计，增大功率、照射面积间的比值。一般而言，光源功率比较大，减少散射光的重叠。二是追求照射均匀，不同光质要分布合理，尽力缩减误差。三是光源体积要合理，尽量减少遮光面积，充分利用太阳能资源。四是光源要足够智能，可以随着环境的变化，合理调节自身状态，提高光利用率[3]。

2.2    LED光源应用策略

在连栋温室中安装光源时，可以遵循3类标准，一是冠层悬挂补光;二是温室顶部悬挂补光;三是落地式垂直补光。而在实际使用中，要做到：首先，落实贴近原则，在安装时，要合理调节设备位置，靠近最佳位置，减少光衰;其次，遵循照射面积原则，选择恰当的照射面积，特别是冠层照射面积;再次，遵守垂直叶片原则，一般而言，作物为果菜，要提高叶片群照射率;最后，实现动态原则，随着环境的变化进行调整[4]。

3    塑料大棚、日光温室补光LED光源设计与应用

3.1    LED光源设计策略

日光温室具有三面墙、一面坡，遵循自南向北规律，具有些许蓄热保温能力以及承载力，而塑料大棚结构比较简单，整体为半圆形，没有墙体，蓄热保温能力差、承载力小。在设计这2种建筑光源时，要结合具体情况，进行适当地调整。在设计光源时，要遵循以下几点要求：一是功率要恰当;二是光源为长方形，而且呈现规则性照射;三是照射面积大，照射均匀;四是悬挂方式合适;五是成本低。

3.2    LED光源应用策略

对于塑料大棚、日光温室而言，在应用LED光源时，要利用光温协同调控规律，降低补光负效应，提高光利用率。首先，要具备良好的温度基础，只有光温协调，才能发挥更好的作用。一旦温度过低，而光照太强，会抑制作物生长，例如，在北方冬季温度较低，很容易出现低温危害，对此，在补光时要选择温度较高的时间进行，一般而言，日落后时段是比较合适的;而对于南方而言，由于温度适宜，是可以进行全天补光的。其次，要注意设备保养。设备受多种因素的影响，比如湿度、季节性等，不使用时要将设备及时拆掉，以防长时间暴露，加速老化。此外，还要注意维护保养，尽力提高使用年限。

4    参考文献

[1] 刘文科，刘义飞.设施园艺LED光源设计与应用策略探讨[J].中国照明电器，2017（11）：24-27.

[2] 尤杰，耿博，郑梦影，等.设施园艺生产中LED灯与高压钠灯的应用差异性分析[J].农业工程技术，2018（7）：17-21.

[3] 杨景发，刘京龙，牛慧丹，等.设施园艺专用LED组合光源的设计[J].中国照明电器，2014（11）：23-27.

[4] 顾少敏，张龙.光调控在设施园艺的生产应用[J].现代园艺，2013（18）：154.