- 傳統照明系統充當人造太陽光
- 采用最新固態 LED（即大功率 LED）的新設計
當今的食品供應已成為世界上最重要的問題之一。 由于世界人口增速超過食品生產速度，因此熱帶森林的許多新土地被開發為農業用地，以增加主要食品供應。這一行動對我們的環境非常有害，將加速全球變暖。
一些現代科學方法得以實施，以在溫室中培育蔬菜和花卉以及在建筑中栽培農作物。這些實施工作受到鼓勵，以幫助減少全球變暖并以更加有效的方式提高食品供應生產率。
在室內作物培育中，傳統照明系統充當人造太陽光，例如高壓納燈、金屬鹵化物燈和組織培養熒光燈被廣泛使用。這些傳統人造燈類型具有高功耗、高熱輻射、高維護成本的特點，且易于吸引昆蟲。這使得構建和研究固態照明的新領域產生，該照明將 LED 用作光源生成器以替換傳統燈具。 固態照明的優點包括僅產生適合作物光合作用的單色波長，消耗較少的電能，以及最大限度地減少熱輻射以幫助減慢全球變暖。
相關人員已經使用普通的典型 LED（例如 5mm SMD）或定制 LED 陣列進行許多研究，以通過連續或脈沖 LED 光源培育作物。 然而，這些 LED 固態照明需要大量 LED 來產生作物光合作用所需的充足光能，因為其流明輸出較低，這將降低 LED 光輸出性能并產生高熱阻和低工作結溫問題。
因此，LED 固態照明需要使用龐大而優質的散熱器，在一定程度上，需要采用風扇冷卻來散去眾多 LED 產生的大量熱量；因此，對于商業用途，此方法不太可行，也不太實際。
的確，采用最新固態 LED（即大功率 LED）的新設計可以通過產生遠遠高于傳統方式的流明輸出提供更高能效，使用遠遠少于傳統方式的 LED 即可產生作物培育所需的充足光合作用光子通量 (PPF)，并且熱阻非常低，以便更好地散熱。
圖 (a) - 在大功率 LED 固態照明系統下培育的實驗樣品
圖 (b) - 在普通太陽光下培育的實驗樣品
圖 (c) - 左側調色板中的實驗樣品在大功率 LED 固態照明下培育，右側調色板中的實驗樣品在普通太陽光下培育。
在此新設計中，采用了用于固態照明的大功率 LED，此外，它還采用了成本低廉的自然散熱方法來代替主動式冷卻的使用及維護大功率 LED 性能的可靠性（大功率 LED產生大量傳導熱浪費的地方）。
在研究工作中，我采用了大功率 LED 制造商先驅 PhilipsLumileds 的紅色和品藍色大功率 LED 來制作固態照明燈具，以便為作物生長產生 PPF。 完整系統解決方案設計已被開發出來，使這項研究獲得成功；這包括 LED 驅動器、熱量管理和光輸出分布。
嫩萵苣（萵筍）被選為實驗樣品，因為其具有較高的商業價值、較短的實驗周期且易于生長，另外，還方便我從本地農民那里輕松獲取。 基于大功率 LED 固態照明系統的培育實驗獲得了成功，將樣品作物培育起來且重復了一次。 下圖顯示了實驗設置和實驗結果。
