前人研究表明，间歇式光照可以提高植物的光合能力，LED发热量小，可以长时间使用，但荧光灯发热量高，如果不能及时减少人工光源散发的热量，会导致植物灼伤。本文的设计思路是采用间歇式人工光源，将LED一直点亮，周期性开关荧光灯以降低荧光灯的使用时间，从而减少其热量积聚。

　　农业是资源消耗型产业，传统农业资源（养分、土地等）日益短缺和枯竭严重限制了农业的可持续发展潜力。传统农业依赖于外界自然环境，产量和品质均易受到自然环境中的温度、湿度、光照等因素的影响，不能连续稳定地提供农产品。现阶段农业实际生产中化肥和农药过量使用，导致水体和土壤的重金属污染逐渐加重，不仅影响植物的生长发育，而且污染物在植物叶、茎、根、籽实中大量积累，食用重金属含量超标的农作物会对人体健康造成极大的危害。另外，我国还面临着人多地少、自然资源相对贫乏和资源利用率低等问题。要解决上述问题，就需要转变传统农业的生产模式，采用更先进的农业生产技术。

　　植物工厂作为一种全新的农业生产模式，具有环境可控、栽培时间短、不受气候影响、可实现持续稳定生产、全封闭、无虫害、不用农药、安全性高、不受地域限制、节省耕地、自动化成度高、劳动强度低等特点。但是，植物工厂本身还存在着设备投资大、耗电多等制约因素，研究如何降低成本已成为最近研究的热点。植物工厂的能耗成本占总体运营成本的50%～60% ，而人工光源占据总能耗的70% ～80% ，因此减少人工光源的能耗对降低植物工厂运营成本有重大意义。

　　LED光源相对荧光灯等传统灯具价格较高，若全部采用LED作为植物工厂的人工光源将导致初期投资成本过高。虽然荧光灯的光能转换率要低于 LED，但其光谱覆盖面广，可以补充LED人工光源缺少的光谱成分。采用LED与荧光灯混合人工光源的办法可以在不降低人工光源光强的基础上，降低人工光源初期投入，有利于植物工厂的推广与应用。

　　前人研究表明，间歇式光照可以提高植物的光合能力，LED发热量小，可以长时间使用，但荧光灯发热量高，如果不能及时减少人工光源散发的热量，会导致植物灼伤。本文的设计思路是采用间歇式人工光源，将LED一直点亮，周期性开关荧光灯以降低荧光灯的使用时间，从而减少其热量积聚。

　　间歇式人工光源设计

　　荧光灯和LED分别选择上海农卉T5-28植物用高效用全光谱荧光灯的和PHILIPS公司的GreenPower DR/W120LED生产模组。T5-28和GreenPower DR/W120 LED生产模组分别如图1和图2所示。

　　T5-28 和 DR/W120的光谱能量对比如图3所示，两种形式的光源均在440nm 和650nm左右有一个能量聚集区。这两个光谱区域是植物生长所需要的重要光谱范围，表明两种人工光源均能满足植物生长的需求。其中，DR/W120的能量相对较为集中，这是LED光源的优势所在，但其价格过高依然限制着其在国内的大规模应用。