- 传统照明系统充当人造太阳光
- 采用最新固态 LED（即大功率 LED）的新设计
当今的食品供应已成为世界上最重要的问题之一。 由于世界人口增速超过食品生产速度，因此热带森林的许多新土地被开发为农业用地，以增加主要食品供应。这一行动对我们的环境非常有害，将加速全球变暖。
一些现代科学方法得以实施，以在温室中培育蔬菜和花卉以及在建筑中栽培农作物。这些实施工作受到鼓励，以帮助减少全球变暖并以更加有效的方式提高食品供应生产率。
在室内作物培育中，传统照明系统充当人造太阳光，例如高压纳灯、金属卤化物灯和组织培养荧光灯被广泛使用。这些传统人造灯类型具有高功耗、高热辐射、高维护成本的特点，且易于吸引昆虫。这使得构建和研究固态照明的新领域产生，该照明将 LED 用作光源生成器以替换传统灯具。 固态照明的优点包括仅产生适合作物光合作用的单色波长，消耗较少的电能，以及最大限度地减少热辐射以帮助减慢全球变暖。
相关人员已经使用普通的典型 LED（例如 5mm SMD）或定制 LED 阵列进行许多研究，以通过连续或脉冲 LED 光源培育作物。 然而，这些 LED 固态照明需要大量 LED 来产生作物光合作用所需的充足光能，因为其流明输出较低，这将降低 LED 光输出性能并产生高热阻和低工作结温问题。
因此，LED 固态照明需要使用庞大而优质的散热器，在一定程度上，需要采用风扇冷却来散去众多 LED 产生的大量热量；因此，对于商业用途，此方法不太可行，也不太实际。
的确，采用最新固态 LED（即大功率 LED）的新设计可以通过产生远远高于传统方式的流明输出提供更高能效，使用远远少于传统方式的 LED 即可产生作物培育所需的充足光合作用光子通量 (PPF)，并且热阻非常低，以便更好地散热。
图 (a) - 在大功率 LED 固态照明系统下培育的实验样品
图 (b) - 在普通太阳光下培育的实验样品
图 (c) - 左侧调色板中的实验样品在大功率 LED 固态照明下培育，右侧调色板中的实验样品在普通太阳光下培育。
在此新设计中，采用了用于固态照明的大功率 LED，此外，它还采用了成本低廉的自然散热方法来代替主动式冷却的使用及维护大功率 LED 性能的可靠性（大功率 LED产生大量传导热浪费的地方）。
在研究工作中，我采用了大功率 LED 制造商先驱 PhilipsLumileds 的红色和品蓝色大功率 LED 来制作固态照明灯具，以便为作物生长产生 PPF。 完整系统解决方案设计已被开发出来，使这项研究获得成功；这包括 LED 驱动器、热量管理和光输出分布。
嫩莴苣（莴笋）被选为实验样品，因为其具有较高的商业价值、较短的实验周期且易于生长，另外，还方便我从本地农民那里轻松获取。 基于大功率 LED 固态照明系统的培育实验获得了成功，将样品作物培育起来且重复了一次。 下图显示了实验设置和实验结果。
