发光二极体使用在农业生产

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1、發光二極體用於農業生產發光二極體具有高光電轉換效率、使用直流電、體積小、高耐震、壽命長、波長可指定與低發熱等幾項優點，具有光量、光質(紅/藍光比例或紅/遠紅光比例)可調整、冷卻負荷低與允許提高單位面積栽培量等優點，因此對封閉有環控的農業生產環境(如植物組織培養室、植物生長箱等)是一種非常適合的人工光源，對需要特定波長的應用也相當具有彈性。太陽輻射電磁波有三區段的輻射對植物生長發育有決定性的影響，除了可見光(380～780nm)外，尚有紫外線(UV,100～380nm)和紅外線(780～105nm)。此主要是由於植物的三套受光系統所致，葉綠素a,b吸收紅光與藍光.進行光合作用，類胡蘿

2、蔔素吸收450nm波長.引起屈光性以及高能量光形態發生，光敏素吸收660、730nm波長.控制許多形態發生的反應。光譜範圍                  對植物生理的影響280~315nm       對形態與生理過程的影響極小315~400nnm      葉綠素吸收少，影響光周期效應，阻止莖伸長400~520nm（藍） 葉綠素與類胡蘿蔔素吸收比例最大，對光合作用影響最大520~610nm       色素的吸收率不高610~720nm（紅） 葉綠素吸收率低，對光合作用與光周期效應有顯著影響720~1000nm      吸收率低，刺激細胞延長，影響開花與種子發芽＞1000n

3、m         轉換成為熱量植物是唯一能夠把太陽光能量轉化為質量的生物，植物的光合作用是地球上一切生命的基礎。光合作用需要波長範圍在400～700nm之間(可見光部分)的光，但是光對植物的影響除了提供光合作用所需之外，尚包括光週期的調節，光質(紅、藍光比例，紅、遠紅光比例等)對植物的型態發生亦有決定性的影響。藍色(470nm)和紅色(627nm)的LED，剛好可以提供植物所需的光線，因此，LED植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合。植物所需波長並非單一葉綠素的吸收光譜，參與光合作用的還有包括葉黃素等在內的其他色素，同時，光照也會對植物其他生理機能造成影響。包括開花，結果

4、等。截至目前為止，LED已經被應用於許多植物光生理領域的研究或植物栽培上，在作物種類上許多作物或花卉已經被證實可成功的應用LED來栽培，包括有：萵苣、胡椒al.,1997)、胡瓜、小麥、菠菜、虎頭蘭、草莓、馬鈴薯;蝴蝶蘭白鶴芋及藻類其中，在藻類栽培上證實只需要紅光LED即可但是對其他植物而言，除紅光外，藍光與遠紅光光量大小同時會影響生長及型態發生。針對虎頭蘭擬原球體(PLB)與癒合組織(Callus)的增殖，不同組合的紅、藍光適用於不同時機可得到最大的產能不同紅、藍與遠紅光組合光源光譜可以影響並控制某些植物病源菌的發生組織培養是在室內快速且大量繁殖植物種苗的方法，一般使用螢光燈為人

5、工光源。然而，基於燈管的壽命、發光效率不夠理想與發熱大，用於照明與降溫的耗電成本頗高。研發較低散熱與較高效率的人工光源以降低量產成本為業界所需。使用紅光與藍光高亮度LED建立可調整光量、光質、給光頻率(Frequency)與工作比(DutyRatio)的組織培養苗專用的人工光源，可視需要提供連續無閃爍的光源，或高頻閃爍的光源。在不影響植物生長速率下，工作比可調進一步提供省電空間。此設備可作為植物光生理研究者的研究工具。因為LED使用直流電源，因此同時具有光量、頻率與工作比可調整的特性，進而可產生出連續光源(ContinuousLight)或間歇光源(IntermittentLigh

6、t)的變化，使用LED所產生的間歇光源來促進藻類的生長與生產；透過使用LED補充紅光或遠紅光光量來改變光質，進而討控制馬鈴薯組培苗莖長度與生長狀況；使用紅光與藍光LED來探討光質與光量對萵苣生長與光型態發生(Photomorpogenesis)之影響。使用LED作為草莓組培苗生長的人工光源可提高其在馴化階段之存活率，使用LED作為白鶴芋組培苗生產之人工光源，比起螢光燈光源來更加有效率。將原先定義的光重力(Light-Gravity)光譜範圍擴大延伸到紅外光光譜區，實驗發現加入紅外光LED光源將改變原燕麥苗的生長狀態與對重力的反應(GravitropicResponse)。用高頻閃爍

7、的紅、藍光LED為光源，發現可在不提高耗電成本下提高馬鈴薯組培苗的生長速率。用不閃爍的紅、藍光LED栽培蝴蝶蘭種苗，發現與螢光燈下栽培除了葉長之外並無明顯差異，證實LED可用來栽培蝴蝶蘭組培苗，亦適用於做為光型態發生基礎研究之人工光源。藍光應用於洋桔梗種苗栽培，相對於白光、紅光或不加光可大幅提高地上部與地下部的成長速率，縮短育苗期用不閃爍的紅、藍光LED為光源，探討在總累計光量不變(5.67mol/m2，紅光總計佔40%，藍光總計佔60%)與光週期不變(16/8hrs