适用于植物照明的高均匀度LED面光源设计

张 帅，文尚胜*，马丙戌，庞培元，陈浩伟，蔡明兴，符 民，侯一曼，左 欣

(1.华南理工大学 材料科学与工程学院，广东 广州 510640;2.华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510640)

1 引 言

随着现代农业的迅速发展，发达地区土地日益紧缺，传统农业日益衰退，为了满足日益增长的粮食需求，效法日本和德国等发达国家建立植物工厂大力发展垂直农业和现代农业成为大势所趋[1]。作为植物生长的关键一环，光在植物的生长方面占据着重要的地位[2]。随着新一代照明光源LED的迅速发展及其技术的逐渐成熟和成本的降低，LED凭借其诸多优点代替荧光灯和金卤灯成为植物工厂照明的首选光源。特别是由于其光谱可控，相比金卤光源产热小、体积小、寿命长等突出的优点[3-4]，决定了其在植物工厂发展过程中具有良好的发展前景[5]。但是，目前在植物工厂中使用的LED光源多是沿用传统LED灯具的光学结构，比如LED射灯的光学结构、LED广告灯的光学结构、以及简单的阵列型结构，这样虽然节省了设计成本，但是由于植物照明灯具的灯珠多为红、蓝，红、黄，红、橙等多色灯珠，因此传统的光学结构很难达到非常均匀的多色光混光效果以及均匀的光量子通量密度(Photosynthetic photon flux density,PPFD)分布，使得受照植株表面出现局部过亮或者过暗以及光谱分布不均匀的问题。这将导致受照面积内所有种植的植物生长状态差异较大，最终会使得同一批次出产的植物的品质参差不齐，同时对之后营养液以及照明光谱的选取带来极大的不便，因此设计高光谱均匀度、高混色均匀度、高光量子通量密度(PPFD)分布的植物光源显得尤为重要。……