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LED及其在植物照明中的应用

发布时间:2017-11-11 浏览次数:76

  LED是半导体二极管的一种特殊类型。根据所用半导体材料的不同 , LED发出光的波长可以从紫外线C(~250 nm)到红外线 (~1 000 nm)广泛的区间范围(Bourget, 2008),并且每个LED发出光的波长范围可以很窄。因而,它是一种真正具有频谱控制能力的且非常有效的植物照明光源。


  与金属卤化物光源、荧光灯和高压钠灯不同 ,LED所用的固态照明系统具有一些非常独特的优势。它们不仅重量轻、体积小、使用寿命长,而且具有波长和光谱组成可控、带宽窄、发光面温度低、发热小、亮度高、辐射低及效率高等优点 (Steranka et al.,2002; Narendran and Gu, 2005; Spiazziet al.,2005; Tamulaitis et al., 2005; Cheng et al., 2006;Cheng and Cheng, 2006;Bourget, 2008; Massa etal., 2008; Morrow, 2008; Jang et al., 2012, 2014a,2014b;Liu et al., 2014; Rodríguez-Vidal et al.,2014; Wu et al., 2014)。LED的这些优势,尤其是其光谱的可调控性、技术的不断创新和成熟以及使用量的日益增加(因而价格日益降低),使其成为植物照明光源的首选。与此同时, LED的发光效率也在不断提高。例如, 2006年蓝色LED灯的发光效率只有11%,到2011年,达到了49% (Mitchell etal., 2012)。随着技术的不断进步和工艺水平的不断提高,未来LED的光谱控制将会更加灵活,其制造和使用成本也会越来越低,其优越性也将得到更充分的体现(Massaet al.,2008; Morrow, 2008; Yeh and Chung, 2009; V?n-ninen et al., 2010)。


  上述诸多优点也使得LED正逐渐取代传统照明光源的地位(Janget al., 2014a, 2014b),并被广泛地用于各领域,如显示器、装饰、背景照明、通信、指示牌、普通照明和城市夜景照明等 (Tsao, 2004;Narendran and Gu, 2005; Shur and Zukauskas,2005; Chengand Cheng, 2006; Brodrick, 2007; Fuet al., 2009;Juntunen et al., 2014; Ning etal.,2014)。

  在植物照明方面, LED能够将合适的光波范围匹配到植物的光接收器,并影响植物的形态和组成成分(Morrow,2008)。对于在受控环境下培养的植物, LED的优越性也使之成为首选光源(Folta et al., 2005;Ilieva et al., 2010)。在植物组织培养方面, LED的使用已取得了卓越的成就(Guptaand Jatothu, 2013)。


 由于LED照明对植物形态学方面的影响已有大量的研究(Bula et al., 1991; Folta et al., 2005; Mas- sa et al.,2008; Yeh and Chung, 2009; Ilieva et al.,2010; Johkan et al., 2010; Watanabe,2011; Jeonget al., 2012; Cope and Bugbee, 2013; Gupta andJatothu, 2013;Kobayashi et al., 2013),本文将重点评述LED照明对植物体内功能性化学物质积累的作用,以期引起国内同行的关注。


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