LED作为绿色照明光源在二十一世纪的新兴发展下，是照明市场的未来趋势。因为它所带来的植物生理学可以发射出有效辐射为300-800nm的窄光谱单色光，光谱光源可以根据环境光线调控，更智能化且具有环保、节能、体积小，电压低等优势，所以近几年口碑良好，是农业中植物工厂最高效的替代光源（魏灵玲，2007）。

照明LED设备属于农业半导体类，拥有光电半导体智能控制系统，生产环境对光的不同需求及植物的生长目的，用人造光系统以弥补自然光的不足，实现了高品质生产的目标。植物灯使用LED照明，不仅可以发出较窄的光波，还可根据不同植物的需要，随意组合搭配（李文鹏，2015），使其减少农药，激素等其他化学产品，使食品安全得到保证。

本课题针对照明LED对植物生长可控性的新型农业生产模式，设计开发多肉植物补光照明系统的光配方，用于多肉植物的生长照明。通过控制变量法，对光源的光谱分布进行调控，监测多肉植物光合作用、多肉植物的形态建成及色彩变化，获得实际种植数据，进而得到最佳生长光配方。借此来寻找解决多肉植物在室内种植因光照强度不足及时间短的难题。

1.2 LED光谱优化的研究目的及意义

LED光源的光谱相较于其他光源更加灵活，可以通过调节实现不同的光谱需求。而农业照明对光谱要求的特殊性也就使LED光谱优化成为当今农业照明的研究方向。

LED发出满足植物生长需要的单色光光谱，且光能利用率达到80%以上，单色光源具有高效率低成本的优点，其中红、蓝光与光合作用光谱相复合，因此农业中的照明光源主要应用红光或蓝光的发光二极管。但单色光源灵活性较差，在光色方面也不如混合光源，针对观赏性植物，除了满足其光合作用的条件外，还需要植物色彩鲜艳，这就需要混合使用单色光，通过不同光配比满足植物生长需要。

基于LED波长与植物光合作用光谱范围吻合这一特性，本课题通过设计红蓝光不同比例的光照环境，针对三种多肉植物的生长情况进行研究，进而探寻最合适多肉植物生长的红蓝光配比和光强。

1.3 本论文的主要工作

本课题通过光胁迫的方式，以红蓝光为主，设计不同比例光配方，并添加紫外线灯的照射，探究三种多肉植物生长所需的最优光配比。通过查阅文献确定探究多肉植物的三个指标：叶绿素含量、花青素含量及过氧化氢酶含量，由此判断不同光条件下对多肉植物着色性及抗氧化性的影响。另外，实验过程中采取了图片记录的手法，每隔一周记录一次植物的生长情况，对比不同光配方下的植物形态建成和健康状态，最后综合得到多肉植物最佳生长光配方。

2.LED植物灯与多肉植物

2.1 LED光源及其特性

LED即发光二极管，是一种可以直接将电转化为光的固态半导体材料。电致发光核心是一个由P型半导体和N型半导体构成的芯片，空穴主要存在于P型半导体中，电子主要存在于N型半导体中，二者之间形成过渡层即PN结。如图2-1所示，伴有少数载流子与多数载流子的混合，使剩下的能量以光的方式释放，即注入式电致发光。发光二极管在正向工作状态时，存在正向电压，且电流从阳极到阴极，发射可见光、紫外光或近红外光的晶体半导体的光照强度与电流密切相关，温度随波长改变，增加了光谱宽度，影响颜色（赵启蒙，2012）。

图2-1 LED结构原理示意图

照明LED作为第四代绿色健康光源，广泛应用于各种领域——普通照明，医用照明，农业照明，通用照明，显示照明，温室照明等，成为无法取代的最佳光源。LED光源有如下优势：