LED應(yīng)用大體分視覺類與非視覺類，視覺類的應(yīng)用有LED照明技術(shù)，非視覺類分植物光合與醫(yī)療保健，其中，LED植物光合應(yīng)用（我們稱之為植物人工輻射源PARS）將是與LED照明技術(shù)一樣成為LED技術(shù)最大的應(yīng)用市場。本文闡述植物工廠的整體概念和技術(shù)要點(diǎn)，論證了尖端科技融合的植物工廠的發(fā)展，展示了植物工廠作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新科技的應(yīng)用，植物工廠從根本上改變農(nóng)業(yè)種植的概念，植物工廠標(biāo)志著設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，是最具有投資價(jià)值的新型產(chǎn)業(yè)。在城市內(nèi)建立以生產(chǎn)蔬菜為目的的植物工廠成為世界各國競相發(fā)展的新領(lǐng)域。

　　1、概述

　　植物工廠PF（Plant Factory）是農(nóng)業(yè)種植工業(yè)化的產(chǎn)物，是21世紀(jì)蔬菜種植發(fā)展方向，它標(biāo)志著設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，是未來10年最具有投資價(jià)值的新型產(chǎn)業(yè)。在城市內(nèi)建立以生產(chǎn)蔬菜為目的的植物工廠成為世界各國競相發(fā)展的新領(lǐng)域。

植物工廠最主要的特征是打破傳統(tǒng)蔬菜生產(chǎn)模式，通過對(duì)植物光合、溫度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液等實(shí)現(xiàn)人工控制的高效率種植，實(shí)現(xiàn)訂單化生產(chǎn)，蔬菜的生產(chǎn)周期不會(huì)因?yàn)樘鞖獾仍蚨淖?，生產(chǎn)的蔬菜是真正的安全型蔬菜，水耕法（即無土培植）是植物工廠的主要手段，層架式結(jié)構(gòu)是主要形式，隨著以LED技術(shù)為基礎(chǔ)的植物人工輻射源（PARS）的應(yīng)用成本進(jìn)一步降低，植物工廠將迎來發(fā)展的黃金期。

　　??植物工廠成為投資熱點(diǎn)的主要原因??：

　　1)  種植環(huán)境惡化，食品安全，醫(yī)療費(fèi)用增加等對(duì)蔬菜的安全性要求增加。

　　2) 全球氣候變遷的不確定性增加，水資源減少與土地沙漠化使得傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)遇到困境。

　　3) 城市化進(jìn)程帶來的城市人口增加，蔬菜供應(yīng)增大，而土地資源卻不斷減少。

　　4) 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引發(fā)的環(huán)境負(fù)擔(dān)不斷增加。

5) 城市蔬菜供給的物流成本增加，城市蔬菜價(jià)格上升，提供了產(chǎn)品盈利空間

6) 為追求產(chǎn)量而在蔬菜種植中使用農(nóng)藥和防蟲劑，蔬菜污染憂慮增加。

　　7) 土地的重金屬污染與澆灌用水的工業(yè)污染問題突出。

　　8) 太陽能與風(fēng)能等清潔能源的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，地?zé)釕?yīng)用技術(shù)也逐步應(yīng)用。

　　9）LED技術(shù)的應(yīng)用成本下降，多波段光質(zhì)應(yīng)用。

2、植物工廠定義

　　植物工廠的定義：植物工廠是一個(gè)采用人工種植環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全年固定周期量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)訂單化生產(chǎn)，穩(wěn)定地提供無公害蔬菜的封閉的清潔生產(chǎn)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境里，植物的光合作用（光質(zhì)，光量，光周期）、溫度、濕度、二氧化碳濃度、培養(yǎng)液成分、生產(chǎn)過程等都可以得到計(jì)算機(jī)與傳感器的有效控制，是以科學(xué)為基礎(chǔ)且獨(dú)立于經(jīng)驗(yàn)和直覺的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

植物工廠的優(yōu)點(diǎn)：

　　1) 產(chǎn)品是按照訂單生產(chǎn)，生產(chǎn)周期與產(chǎn)量可以穩(wěn)定。

　　2) 采用植物人工輻射源與溫度控制系統(tǒng)，不受地區(qū)氣候條件的影響。

　　3) 封閉的立體化種植，節(jié)省土地資源和防止污染。

　　4) 生產(chǎn)周期短，全年產(chǎn)量高，年產(chǎn)量是露天種植的4到8倍。

　　5) 可以做到真正的無公害安全蔬菜。

　　6) 生產(chǎn)人員按照程序規(guī)范生產(chǎn)，無需專業(yè)技術(shù)。

　　7) 工廠設(shè)置在城市內(nèi)的購物區(qū)或者工業(yè)園區(qū)，減少供應(yīng)物流成本。

　　植物工廠分類：

　　1) 按照光合作用分為兩類：完全人工輻射方式和太陽與人工輻射互補(bǔ)方式。

　　2) 按照種植結(jié)構(gòu)又分為平面種植和立體種植。

　　3) 按照種植方式分為土耕，水耕，霧耕。

　　4) 按照種植規(guī)模分為小型植物工廠（小于800平方米），大型植物工廠（大于1000平方米）。大部分的植物工廠采用的是立體種植的水耕法。

　　3、植物工廠與人造光源

　　植物工廠與人造光源的技術(shù)發(fā)展緊密聯(lián)系，植物工廠的概念是在人造光源的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，最早利用人造光源進(jìn)行的種植是在溫室進(jìn)行，其理論依據(jù)是植物光合作用的研究成果，在太陽光的可見光范圍內(nèi)（波長范圍：380nm-735nm）太陽光與人造光源的物理原理相同，只是兩者的光譜形狀不同，人造光源可以完全替代太陽光實(shí)現(xiàn)植物室內(nèi)種植。白熾燈、HID、熒光燈等人造光源已經(jīng)在溫室種植得到了廣泛的應(yīng)用，不同的人造光源在植物種植的區(qū)別是對(duì)電能的利用效率不同，提高電能利用效率直接導(dǎo)致種植成本的下降，然而，這些早期的人造光源在植物光合作用的吸收光譜方面卻無法有效的調(diào)節(jié)，植物的吸收率低，對(duì)電能的利用效率無法進(jìn)一步提高。

我們這個(gè)星球最為神奇的現(xiàn)象是植物創(chuàng)造的，植物是地球上唯一可以把太陽可見光部分的輻射能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的生物，如果沒有植物的光合作用，地球上就不會(huì)有動(dòng)物和人類，植物的光合作用是依靠有機(jī)物生存的其他生命的基礎(chǔ)。植物光合作用的研究表明，植物對(duì)太陽光不同波長的吸收是不同的，植物的光合作用主要依靠藍(lán)光與紅光這兩部分進(jìn)行，用人造光源代替太陽光時(shí)，最佳的人造光源是可以按照植物的吸收光譜配置，目前，只有LED可以做到這一點(diǎn)，因?yàn)長ED光源本身只能發(fā)出單一波長的光，LED光源發(fā)光波長在380nm到735nm范圍內(nèi)可以人為的控制，而其他光源幾乎無法做到。所以，LED作為植物光合作用的人造光源是最有效的和最節(jié)能的。采用LED技術(shù)對(duì)植物光合作用的光質(zhì)、光量、光周期的控制性能優(yōu)于其他人造光源。