中心議題：

• 傳統(tǒng)照明系統(tǒng)充當(dāng)人造太陽(yáng)光
• 采用最新固態(tài) LED（即大功率 LED）的新設(shè)計(jì)

當(dāng)今的食品供應(yīng)已成為世界上最重要的問(wèn)題之一。 由于世界人口增速超過(guò)食品生產(chǎn)速度，因此熱帶森林的許多新土地被開發(fā)為農(nóng)業(yè)用地，以增加主要食品供應(yīng)。這一行動(dòng)對(duì)我們的環(huán)境非常有害，將加速全球變暖。

一些現(xiàn)代科學(xué)方法得以實(shí)施，以在溫室中培育蔬菜和花卉以及在建筑中栽培農(nóng)作物。這些實(shí)施工作受到鼓勵(lì)，以幫助減少全球變暖并以更加有效的方式提高食品供應(yīng)生產(chǎn)率。

在室內(nèi)作物培育中，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)充當(dāng)人造太陽(yáng)光，例如高壓納燈、金屬鹵化物燈和組織培養(yǎng)熒光燈被廣泛使用。這些傳統(tǒng)人造燈類型具有高功耗、高熱輻射、高維護(hù)成本的特點(diǎn)，且易于吸引昆蟲。這使得構(gòu)建和研究固態(tài)照明的新領(lǐng)域產(chǎn)生，該照明將 LED 用作光源生成器以替換傳統(tǒng)燈具。 固態(tài)照明的優(yōu)點(diǎn)包括僅產(chǎn)生適合作物光合作用的單色波長(zhǎng)，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(guān)人員已經(jīng)使用普通的典型 LED（例如 5mm SMD）或定制 LED 陣列進(jìn)行許多研究，以通過(guò)連續(xù)或脈沖 LED 光源培育作物。 然而，這些 LED 固態(tài)照明需要大量 LED 來(lái)產(chǎn)生作物光合作用所需的充足光能，因?yàn)槠淞髅鬏敵鲚^低，這將降低 LED 光輸出性能并產(chǎn)生高熱阻和低工作結(jié)溫問(wèn)題。

因此，LED 固態(tài)照明需要使用龐大而優(yōu)質(zhì)的散熱器，在一定程度上，需要采用風(fēng)扇冷卻來(lái)散去眾多 LED 產(chǎn)生的大量熱量；因此，對(duì)于商業(yè)用途，此方法不太可行，也不太實(shí)際。

的確，采用最新固態(tài) LED（即大功率 LED）的新設(shè)計(jì)可以通過(guò)產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方式的流明輸出提供更高能效，使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)方式的 LED 即可產(chǎn)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。
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在此新設(shè)計(jì)中，采用了用于固態(tài)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(lái)代替主動(dòng)式冷卻的使用及維護(hù)大功率 LED 性能的可靠性（大功率 LED產(chǎn)生大量傳導(dǎo)熱浪費(fèi)的地方）。

在研究工作中，我采用了大功率 LED 制造商先驅(qū) PhilipsLumileds 的紅色和品藍(lán)色大功率 LED 來(lái)制作固態(tài)照明燈具，以便為作物生長(zhǎng)產(chǎn)生 PPF。 完整系統(tǒng)解決方案設(shè)計(jì)已被開發(fā)出來(lái)，使這項(xiàng)研究獲得成功；這包括 LED 驅(qū)動(dòng)器、熱量管理和光輸出分布。

嫩萵苣（萵筍）被選為實(shí)驗(yàn)樣品，因?yàn)槠渚哂休^高的商業(yè)價(jià)值、較短的實(shí)驗(yàn)周期且易于生長(zhǎng)，另外，還方便我從本地農(nóng)民那里輕松獲取。 基于大功率 LED 固態(tài)照明系統(tǒng)的培育實(shí)驗(yàn)獲得了成功，將樣品作物培育起來(lái)且重復(fù)了一次。 下圖顯示了實(shí)驗(yàn)設(shè)置和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。