本课题主要研究两方面的内容：（1）测试植物生长灯的光学性能（光照均匀度和光谱特性）。在实物灯的照度范围内划分均匀的格点，利用照度计测量每一格点的照度值；将实物灯放在大积分球中，利用计算机软件测试实物灯的光学参数及光谱曲线。（2）测试实物灯的散热情况并利用ProE建模软件参考实物灯结构建立植物生长灯模型，利用FloEFD热模拟软件对所建立的模型进行热模拟，并通过改变不同参数及结构对其进行不断的优化，得到散热效果良好的高效集成的LED植物生长灯结构模型。

通过本课题的研究，可基本掌握植物生长灯的散热结构及原理，并且通过不断的优化设计及模拟分析，得到散热效果较好的LED植物生长灯模型结构，对日后LED植物生长灯的进一步研究具有指导性作用。

1.3 主要研究内容

（1）阅读文献，总结LED植物生长灯的光学特征以及热学需求，重点了解LED植物生长灯的光照均匀性、光质比、光谱特性以及结构散热方面的测试方法、设计、发展趋势以及应用需求。

（2）分析植物生长灯的光照均匀度及光谱曲线，搭建光学测试平台，组装LED植物生长灯，并测试其光学性能。

（3）分析LED植物生长灯的散热模型，搭建实验平台进行植物生长灯的热学测试。

（4）利用ProE建模软件建立LED植物生长灯模型，并利用FloEFD热模拟软件进行热学部分模拟，对所设计的模型进行优化设计，得到散热效果良好的高效集成的LED植物生长灯结构模型。

2 植物生长灯概述

2.1 植物生长灯的设计工作原理和种类

2.1.1 植物生长灯的原理

光合作用即光能合成作用，是指植物在光照下进行光反应和碳反应，将二氧化碳和水转化为有机物并且释放出氧气的过程。植物的生长离不开光合作用，而光合作用则需要光照作为前提。因此，光照是植物生长代谢的重要因素。植物中的光合作用需要依靠叶绿素来完成，叶绿素也是植物含有的最丰富的色素。如图2.2所示，叶绿素a的最大吸收光带为660nm左右的红光区域和430nm左右的蓝光区域，叶绿素b的最大吸收光带为460nm左右的蓝光区域和630nm左右的红光区域。所以，红光和蓝光是植物生长过程中最重要的两种光，只有适当的红蓝光比例的植物生长灯才能使植物的生长代谢更好，从而培育出健康的植物。来.自>优:尔论`文/网www.youerw.com

光合作用原理图

图2.2  叶绿素吸收光谱

2.1.2 植物生长灯的种类

目前市场上，植物生长灯的种类繁多，就传统光源而言，有荧光灯，高压钠灯，白炽灯，金属卤化物灯等。随着科学技术的不断发展，这些传统光源正在被LED光源渐渐取代。

（1） 荧光灯

荧光灯是由放电产生的紫外辐射激发荧光粉而发光的放电灯，是一种低电压汞蒸气弧光放电灯。由于其光效远高于白炽灯，所以被广泛应用，被称为第二代人工光源。

荧光灯有直管型、环形、紧凑型等多种类型，通常为长管状，两端各封有一个电极。灯内含有低气压的汞蒸气和少量的惰性气体。灯管的内壁涂有荧光粉层。荧光灯的光电性能主要取决于灯管的长度和直径、填充气体和压强、涂敷荧光粉以及制造工艺。

植物荧光灯的发光光谱多为400~500nm以及600~700nm，由于它的光强有限，所以一般多用于多层架的近距离照明。