針對園藝應用封裝的LED和固態(tài)照明產(chǎn)品市場正在不斷擴大;與此同時，科學家們繼續(xù)不斷嘗試將單色光譜與不同植物和生長階段進行匹配，MAURY WRIGHT報道說。

　　園藝研究已經(jīng)確定：一些相對較窄的光譜帶輻射可以促進植物中的葉綠素吸收，從而促進光合作用過程。封裝LED制造商和固態(tài)照明(SSL)成品制造商正在行動，從而想從一個快速增長的市場中分得一杯羹。同時，研究人員繼續(xù)努力了解其他波長是如何進一步提高溫室和室內(nèi)商業(yè)農(nóng)場的生產(chǎn)力。

　　LED照明和鮮花蔬菜的商業(yè)種植者之間的搭配是很自然的。無論是在需要補光的溫室，還是完全依賴人造光的室內(nèi)環(huán)境中，園藝照明的電費都是農(nóng)場的一個主要費用。節(jié)能的固態(tài)照明(SSL)產(chǎn)品從一開始就承諾減少電費。

　　但是，有關“特定的光譜帶如何主要影響植物生長周期的不同階段”的研究讓LED更適合該應用。廣譜光源，比如金屬鹵化燈，基本上將能量浪費在產(chǎn)生部分光譜帶的輻射中，比如綠光，目前研究證明，綠光至少對植物生長沒有任何益處。相反，LED的單色特性意味著固態(tài)照明制造商可以生產(chǎn)出只發(fā)出植物所需的光譜能量的燈具，從而增加能源效率。

　　封裝LED

　　事實上，以照明為中心的園藝研究還遠遠不夠，但一些原則已經(jīng)確立，而研究人員則繼續(xù)研究，以發(fā)現(xiàn)特定光譜帶與蔬菜或花卉生產(chǎn)之間的關系。而LED廠商正在對此進行研究。例如，歐司朗光電半導體公司就發(fā)布了所謂的“遠紅LED”，中心波長730nm(圖1)。

　　圖1. 歐司朗新的730nm LED可以提高辣椒、西紅柿和玫瑰的生產(chǎn)力。

　　歐司朗固態(tài)照明應用經(jīng)理Kim Peiler表示，450nm和660nm波段作為所有植物的葉綠素吸收峰值，這一點得到了充分的證實。然而，新的研究已經(jīng)證明，660和730nm光的組合可以影響植物中的光敏色素感光體。Peiler補充說，刺激植物色素可以使植物開花更快。

　　研究人員還在研究如何應用遠紅光，以及它們在植物生長周期中的哪一點。例如，Peiler表示，剝奪植物的紅光可以模擬陰影，并導致植物長出更長的莖，可用于嫁接。但是在生長周期的另一個階段或不同應用中，紅色組合可能會迅速觸發(fā)開花。

　　LED類型的組合在園藝中使用將繼續(xù)發(fā)展。歐司朗還提供橙色、黃色和綠色單色LED以及研究人員正在嘗試的磷光體轉(zhuǎn)換的白光LED。為什么會是一個白色的LED?白色LED中的藍色光泵提供所需的藍色峰值，而園藝環(huán)境中的工人需要白光。因此，紅色和白色LED混合使用證明是有用的，提供植物和人類所需的光。

　　園藝照明產(chǎn)品

　　同時，園藝固態(tài)照明的市場潛力正在帶動新的照明廠商進入細分市場。例如，Hubbell Lighting推出了使用660 nm紅光LED和460 nm藍光LED的NutriLED園藝照明產(chǎn)品系列(圖2)。Hubbell新產(chǎn)品創(chuàng)新產(chǎn)品經(jīng)理Tom Veltri表示，藍光LED是植物營養(yǎng)生長階段的關鍵，而紅光LED可促進開花和結(jié)果。Hubbell正在使用二比一的紅-藍混合，Veltri表示這可服務于園藝市場最廣泛的部分。

　　圖2. Hubbell推出可伸展的NutriLED燈具，可以并聯(lián)組成線性燈具。

　　問Veltri，為什么Hubbell作為一家主流照明制造商會決定進入園藝這個小市場呢?Veltri表示，市場潛力推動了這一決定。他指出，Hubbell的調(diào)查顯示，“很多的農(nóng)民擁有占地100萬至200萬平方英尺的大棚”。

　　除了前面提到的提高植物生產(chǎn)力和節(jié)能的市場潛力之外，Veltri還提到了“從農(nóng)場到餐桌”和有機食品的趨勢，推動力室內(nèi)農(nóng)場。他說：“在室內(nèi)，你可以更有效地控制環(huán)境?！薄皬霓r(nóng)場到餐桌”的前提本質(zhì)上要求種植者在人口集中的地區(qū)附近經(jīng)營。

　　Veltri還討論了將農(nóng)場和消費者之間的距離最小化與作物產(chǎn)量的關系。他說，在收獲、運輸和保質(zhì)期中，產(chǎn)量會損失。減少運輸時間和距離可以減少產(chǎn)量損失，延長保質(zhì)期。

　　最后，室內(nèi)農(nóng)場可以不斷運作，只需要使用傳統(tǒng)農(nóng)場面積的一小部分就可以生產(chǎn)。使用LED照明，農(nóng)場可以將植物分層，比如萵苣等，或種植20英尺高的番茄等。這種番茄作物可以使用內(nèi)嵌方式，將LED燈帶垂直地掛起來，沿著植物生長的方向。像把LED放的離生菜或番茄葉子很近，也不會灼傷植物。

　　燈具設計

　　當然，與一般照明相比，園藝確實需要一些不同的燈具設計原理。Hubbell設計的NutriLED園藝照明產(chǎn)品是可伸展的。這種線型燈有2和4英尺的，可以并聯(lián)組合在一起(圖3)并且端對端連接。每個燈具都具有一個完整的驅(qū)動器，而Hubbell提供短電源線，可以以菊花鏈方式將多達16個燈具連接到一個交流電源上。

　　圖3. NutriLED燈具包括內(nèi)置拋物面反射器，可提供60°光束圖案。

　　Veltri還解釋說，Hubbell設計了這個光學系統(tǒng)來提供60°線性光束 - 比典型的大功率LED的朗伯模式更緊湊。這個燈具設計包括一個拋物面反射器，位于沖壓后的和陽極氧化的鋁燈體內(nèi)，以及面上的一個用來保護LED的丙烯酸鏡片。除此之外，這種設計可以將燈具放于一排排的植物中，不僅可以照亮植物的頂部，而且可以提供到達較低位置的垂直照明。

　　溫室和專業(yè)應用

　　當然，LED在園藝中的應用不僅在室內(nèi)。許多溫室需要補充照明。例如，園藝照明制造商LumiGrow最近與北卡羅來納州百老匯鎮(zhèn)的Patterson Greenhouses發(fā)表了一個案例研究。Patterson正在使用LumiGrow燈具來延長番茄的生長季節(jié)，尤其是在美國相對較溫暖的地區(qū)。

　　業(yè)主Ryan Patterson說：“如果你將每個冬天接受的陽光數(shù)量進行平均，似乎我們不需要額外的光線了。如果遇上連續(xù)三天陰天，植物就得不到他們所需要的東西，所以它們長不大或者長不快。那些在LumiGrow燈下的西紅柿就比沒有在燈下的有生命力”。

　　Patterson只是在其三分之一農(nóng)場中安裝了人工照明，并記錄結(jié)果。他說，在植物生長的早期階段，較厚的莖更有利，在人工照明下的植物的直徑比沒有人工照明的植物的直徑大0.63英寸。

　　基于LED的植物照明在應用的規(guī)模大小也是可以調(diào)整的。作為后院園丁的消費者可以像最大的商業(yè)農(nóng)民一樣找到LED燈。例如，瑞典的Heliospectra提供的系統(tǒng)也包括為客戶提供水控制。

　　園藝潛力

　　實際上，園藝LED照明銷售的潛力是不可能預測的，特別是研究發(fā)現(xiàn)了使用固態(tài)照明提高生產(chǎn)率的新途徑。但就像普通LED照明一樣，種植者對LED技術也有一些問題。Hubbell的Veltri說：“許多種植者對LED有不好的經(jīng)歷?！痹S多早期產(chǎn)品不符合規(guī)格，并且是來自于對復雜固態(tài)照明系統(tǒng)設計經(jīng)驗不足的小供應商或海外制造商。

　　但是，LED的優(yōu)點會使大多數(shù)種植者在某些時候采用該技術(圖4)。歐司朗的Peiler指出，諸如“生菜的近距離照明”等應用絕對只能使用LED。她補充說：“今天，我們肯定會看到更多的活躍度。”

　　圖4. 頂圖顯示在Hubbell Lighting公司的NutriLED照明下，植物茁壯成長;而其他三圖顯示城市萵苣農(nóng)場采用GE日本公司開發(fā)的LED燈具，在受控環(huán)境中提高產(chǎn)量。

　　正在進行的研究既是好事也是壞事。學術界可能會最終為每種類型的植物提供不同的光譜。關于LED的選擇和組合，Hubbell的Veltri說：“這一切都取決于你正在種植的植物類型，它們都使用不同的光譜?！憋@然，智能照明和可調(diào)光譜的概念在園藝中的作用很重要。