植物生長燈使用之生物光源色溫與特性需求

使用輔助光源刺激或引導農作物、植物生長，其實已是常見的種植技術，但傳統燈具雖在亮度、植物生長改善效益顯著，但傳統生長輔助燈具仍有耗能大、壽命短等問題，在節能與效益考量方面已不是LED植物生長輔助燈具的對手，LED植物生長輔助燈具在光源能耗優化、特定波長控制不僅更精確，使用效益也遠遠超越傳統輔助燈具效果…

在農業或是植物培育用途方面，使用人工光源輔助改善因為天候或日照問題、導致植物光合作用無法達到最大效用的用途，其實已相當普遍，但需注意的是植物用的輔助光源其實是有目的性的用途，設置的重點在改善植物生長的某些反應或成果，透過實務試作也能驗證人工光源對控制植物生長條件與對應改變，這也讓科技化種植的效益與需求逐漸產生。

人工光源可克服天候限制  改善作物產能

從實務的角度檢視，人工光源在不同色溫表現與亮度的流明數，其實不光只是人類視覺的效果差異，而是可以直接左右植物生長狀態，因為人工光源直接影響的是植物對「光」行光合作用的結果，不僅是可見光的光色差異，而是不同光譜範圍、流明數的差異，因此檢視人工光源的效益重心應該放在更具體的光源光譜、光照強度差異，反而人眼觀看的視覺差異就不是那麼重要。

透過反覆實驗驗證，植物生長對不同人工光源的光譜、照明強度，其實在不同波長光度照射下，其植物產生之光合作用影響是有很大的不同的，在植物所需的光照中，對400？520nm、610？720nm可對一般植物生長之光合作用有顯著效用。

綠色光線(520？610nm)光照反而對植物行使光合作用的生長功效影響的比率相當低，甚至可以忽略不計，可以合理推斷，若是針對提升生長速度的經濟性農作物而言，自然可以導入藍、紅色對應光譜的人工光源輔助，加強其生長效益。

泛用型植物生長燈  鎖定紅？藍光混色LED光源

這也是為什麼，常見的泛用型植物生長燈，大多會鎖定400？520nm(藍色)及610？720nm(紅色)波長的光源，透過對植物生長有直接效益的光譜光源去提升其生長效果，一般這類人工光源的植物燈生長燈，大多會做成紅？藍色光組合、或是全藍？全紅色光等三種樣式，以提供可助長植物光合作生長效益的紅？藍波長光線，透過人造光源覆蓋植物種植面，以提升光合作用所需的光照波長範圍。而在實際應用場合，紅？藍光合成的人工光源，其實會產生人眼極不舒適的粉紅色混合光，雖然在人眼視覺體驗相當差，但實際對植物生長的助益卻是相對顯著。

實際在植物對不同人造光不同波段光譜照射的差異，也可透過驗證有更細分的差異表現。若以一般照明用的LED白光元件，最常見的是採用藍光晶片發光、搭配黃色之螢光粉調整光色，雖然產生了人體視覺上的白光體驗，但實際的照明光譜卻是落在445nm藍光區塊、550nm黃光區塊為主，反而是挹注植物成長的610？720nm光譜範圍在助長效益反而不明顯，這也是為什麼使用白光LED照射植物卻無法達到如一般日照的植物成長效益的原因。

植物生長燈光源配置學問大  光源配置比例直接影響作物成長

檢視現有市售的植物生長燈，若是紅、藍光整合型輔助光源設計，會發現紅？藍光發光源的配置會在10:1或5:1比例上，一般來說紅光是對生長助益最顯著，其次為藍光，綜合下來的效果才有成長加乘的效用，混光的實際植物助長效益會依不同種類植物而略有差異，實際導入仍需視種植現況進行反覆測試與調試出最佳組合，需注意的是紅？藍色光的比例基準不應以發光元件數量進行對比，因為紅？藍光發光元件本身的光效率就有極大差距，應該以紅、藍光各自的流明數(亮度)對比參照，才能抓出較合理的混光比例。

應用人造光源加強生長的設置條件，人工光源若離植物過遠、會使光照效益遞減，人工光源亦不能與植物距離過近，一般在光源設置上會採取距離植物葉面高度約50公分上下，針對不同植物類型還需額外考量光照強度，避免影響其生長效率。

針對不同植物類型，有葉菜類、果實類、通用類型等，例如葉菜類光源紅光？藍光配置使用4:1為最佳化狀態，果實類如草莓或是類似果實經濟作物，則使用5:1紅？藍混光為優先，若是一般通用植物助長輔助，則可選7:1或8:1紅？藍光比例配置。

針對不同種植植物樣態  光源與照射型式也需注意

對植物助長輔助人工光源應用，可用於植物種苗培育、蔬果種植、園藝設施等場合，而利用LED光源效益相當多，例如透過LED光源可以搭配組合多種波長照明發光源，透過組合光源或混光，可以針對不同植物類型所需生長加速需求配置對應波長、照明亮度、配色比例等，當然輔助光源也可用單一光譜範圍進行人造光組態配置，或是透過混光組合進行配置，以獲得更純正的單色光、或是利用複合發光元件產生複合人造光源效果。

透過人造光源輔助，可以運用輔助光源讓日照不足的種植區域或是天候限制，透過人造光延長或仿日照時間拉長，增加光合作用效益，直接縮短作物產期，亦可調節作物之開花、結實速度，甚至透過亮度調校達到控制植栽株高與植物營養成分供給效用。

LED光源優勢  植物生長輔助效益提升

人造光源採LED光源後，其實優勢相當多，除了人工光源採LED可以更確實掌握光源提供的光譜範圍，同時，透過發光元件配置數量差異，精確調整配色光源的照射比例，而LED發光元件本身亦可在燈具散熱、發光效能、光源體積、光源壽命等達到比常規人造光源更優異的表現，也可因為極薄、低發熱的光源設計，讓植物種植槽架做最小化的光源空間配置，讓室內種植坪效更有效被發揮。

檢視光源特性會發現，LED光源擁有更高效的發光效率，其光源產生的90%光能均可被植栽所吸收，相較傳統高壓納燈與鹵素燈具較低的植物吸收率光效，甚至光衰更小、壽命長達5萬小時，在人工光源的耐用性、照明成本都能有效壓縮，令相關產業開始關注。

更進一步檢視植物生長燈具的技術參數，LED植物生長燈具在生產燈殼時，由於LED為點發光運行溫度集中於單點，多數會採金屬燈殼以利燈具整體散熱，配置電力系統也會針對不同區域需求，提供110V？220V外部電力驅動光源設計，更便於部署於不同供電區域的配置需求。部分產品另配置主動散熱風扇，針對發光源LED產生的熱度進行主動散熱，提升光源電子電路與硬體的使用年限。

而使用LED光源的效益相當多，一方面LED可以產生與植物成長有助益的光譜範圍(300~800nm)範圍內的極窄光譜色光，因為不同LED配置，如晶片、螢光粉配置不同，就可以產生極精準的光譜範圍內的光色。

透過針對植物助長特性需求進行配置組合，即可達到所需的特殊光源要求，加上LED本身即具低溫光源特性，照射過程不會影響植物種植區塊的溫？濕度條件，加上直流電驅動發光、低電壓等特性，甚至可銜接自動控制模組組成智慧光源系統，達到環保、高效率、小體積等多項優勢，現在已經成為智慧植物種植的最佳化理想光源選項。