植物光合作用

光合作用是綠色植物（或者某些細菌）通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。更細致一點的來講光合作用主要分為兩個階段，光反應和暗反應(也稱卡爾文循環(huán))。

光反應依賴于陽光的能量來進行，發(fā)生在在葉綠體類囊體的薄膜上，將水分解成[H]和O2，同時促成形成活躍化學能的ATP。

暗反應則發(fā)生在葉綠體基質中，不依賴于陽光直接參與，而是依賴于前一階段產(chǎn)生的ATP和[H]來完成。CO2與植物體內的C5結合，形成C3，CO2被固定。在有關酶的催化作用下，C3接受ATP水解釋放的能量并且被還原，經(jīng)過一系列的變化，形成葡萄糖和C5。

為了讓植物更快的生長，第一個光反應階段尤為重要，這是能量的來源，是第二暗反應階段的前提條件。室內的陽光不足以讓植物獲得適宜的光照強度，此時補光燈就能作為太陽光的補充，并且可以在夜晚適當補充光照，延長植物光合作用的時間，植物長得會更快。

不同波長光對光合作用的影響

太陽光譜中380～780nm為可見光，400～700mm波段的光輻射被稱為植物光合有效輻射(PAR, photosynthetically active radiation)，與可見光基本重合。光合有效輻射指植物吸收和利用不同波長的光合輻射，參與作物光合作用并轉化為有機物儲存起來的太陽輻射，。不同的光譜成分對植物有不同的影響。植物葉片對太陽輻射的吸收、反射和透射程度也與輻射的波長有直接關系。

紫外光譜（100–400 nm），分為三種UV-A (315-400 nm)、UV-B (280-315 nm) 和 UV-C (100-280 nm)?？刂屏康淖贤饩€有消毒殺菌作用，可以減少植物病害。

藍光（450-480nm） 能夠被葉綠素和類胡蘿卜素吸收,可以促進發(fā)芽，促進葉綠素的生成，對植株早期生長很重要，確保其根、莖和葉的生長，抑制徒長，縮短節(jié)間距，使植株更健壯。它促進氣孔開放，允許更多的二氧化碳進入葉子，有利于暗反應階段。

綠光（500nm-560nm） 色素的吸收率較弱，反射綠光較多，所以葉子呈現(xiàn)綠色。但是也并無作用，作為重要的環(huán)境信號促進下胚軸伸長。

紅光（610-730nm） 促進光合作用的最有效光譜，被葉綠素吸收，進行的光反應階段。同時促進葉綠素生成，調節(jié)植物的莖、葉生長。

色溫和光譜的關系

色溫是指光源的色彩品質，通常用開爾文(K )度數(shù)表示。光源的色溫越高，光線所呈現(xiàn)的顏色就越冷(藍);色溫越低，光線所呈現(xiàn)的顏色就越暖(黃)。在色溫上，光源可以分為三種類型:暖光、中性光和冷光。從光譜上來看，冷光更偏向藍光，暖光有更多的紅光。

燈珠選擇

植物中的葉綠素吸收光譜的最強區(qū)域有兩個：一個是在波長為660nm左右的紅光部分，另一個在波長為450nm左右的藍光部分。所以為了促進植物的光合作用，藍光和紅光是最主要也最有效的波長，紅藍混合的光會出現(xiàn)品紅色，這個顏色對于在家庭中養(yǎng)植物補光來講，對眼睛不太友好，另外其它的波長成分也是有其作用的，因此實際選用全光譜的燈珠加入少量紅光燈珠。分別為燈珠大小選用3030的3000K（暖白）5000K（正白）660nm紅光的燈珠。

電源的選擇

選擇240W可調光明緯電源，XLG-240-H-AB, 輸出電壓范圍27~ 56V，效率可達93%，AB為可調光版本，可通過PWM信號或者可調電阻進行輸出電壓調節(jié)，可以按照植物的多少以及懸掛的高度靈活地控制光強。

燈珠排版的選擇

串聯(lián)式：

采用收尾相接的形式，一條線上的所有燈珠電流相同，相同色溫的LED燈珠的亮度一樣，，但是當有一個燈珠斷路之后，一整條線上的燈珠都會收到影響。

并聯(lián)式：

采用正接正，負接負的形式。LED燈珠的電壓相同，即使同一批次的，電流也不完全相同。當一個燈珠斷路之后不影響其他的燈珠使用。

串并聯(lián)混合式：

如果將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅動器輸出較高的電壓。如果將所有LED并聯(lián)，則需要LED驅動器輸出較大的電流。我們選用的輸出電壓穩(wěn)定的電源，需要多個燈珠串聯(lián)來降低電壓。但是不希望因為個別的燈珠損壞，導致整條燈珠全都不亮，采用串并聯(lián)混合式可以增加容錯率。

PPFD和LUX

PPFD：光合光子通量密度（Photosynthetic Photon Flux Density）,是每平方米每秒光源輻射出的微摩爾數(shù)量，單位umol/m2s, 常用光合有效光量子通量(PPF)和光合有效光量子通量密度(PPFD)作為衡量光照強度的單位。PPFD是表示在一平方米范圍里的PPF1 PPFD 表示每秒1微摩爾的光子數(shù)量輻射在1平方米的表面。。它和距離光源的距離成反比。

流明（lm）是描述光通量的物理單位。勒克斯（lux，法定符號lx）由流明(lm)引出的單位，是照度單位。被光均勻照射的物體，在1平方米面積上所得的光通量是1流明時，它的照度是1勒克斯，單位為lm/m(LX)。

在400-700nm波長范圍內，當光譜形態(tài)確定后，輻射源可以通過測量被輻射面的照度值(LX)換算出PPFD，這個換算常數(shù)就是XD因子。

換算公式:PPFD=照度值(LUX)/XD因子

LUX與PPFD成正比，可以用LUX大致表示PPFD的強度，作為參考。

對于植株健康生長，光強不能太弱，太弱達不到光補償點，呼吸作用大于光合作用，長得太慢。植株也不能太強，強光會讓植株出現(xiàn)光抑制，大多數(shù)的植物在正午陽光直射時，都會產(chǎn)生光抑制影響光合階段光系統(tǒng)II。不同的植物對光強的需求有差異，10000lux對于大多數(shù)植物來講是比較適宜的。

散熱

使用鋁基板加散熱鋁板的方式，鋁基板和散熱鋁板之間涂抹散熱硅脂，更好的貼合散熱。

通過熱成像儀可以實測看到，100W輸出時，燈珠的溫度在39度，電源的溫度在43度；220W輸出時，燈珠的溫度在51度，電源的溫度在48度。溫度控制在合適的溫度，散熱條件良好，燈珠的使用壽命在50000小時，良好的散熱對于延長燈珠的壽命非常有利。