1 设计原理
1.1 LED植物生长灯对光质的补充
研究表明，不同波长的光对植物的生长有不同的影响，复合光中植物生长最强的生理活动波段[10]主要有红光和蓝光，红光可以促进植物茎的伸长，蓝光促进植物叶子的生长，但较强的蓝光会使得植物形态偏矮，较强的红光会使得植物出现黄化现象[6]。因此，红光与蓝光的适当光通量之比是培植出品质形态良好植物的必备因素，R/B为4时水培生菜口感品质最好[1]，R/B为5时黄瓜幼苗根冠比最大[4]，R/B为9的光照条件最有利于油麦菜生长[9]……固能够实现R/B动态可调就极其重要。
同时，远红光有利于增加植株高度，紫外光有利于植物的趋光性和杀灭病菌病毒，减少病害传播[6]。红光和远红光2者之间光通量之比即R/FR比对植株高度调节有着重要影响，其R/FR为4最有利于植物的生长[11]。因此，通过对光谱的合理搭配可以实现对作物生长的人工调控，有利于高产农业的发展。
2 LED植物生长灯系统描述
LED植物生长灯系统采用模块化设计，系统图如图1所示。利用光敏传感器对大棚环境中红、蓝光的强度进行采样处理，再将信号传到单片机进行分析并输出信号控制LED灯，以达到对植物智能化补光的目的。
设计中，电源模块充当各模块的电源提供12V、5V直流电，主要由AC-DC电源组成；交互模块主要由LCD显示屏和键盘组成，以实现系统数据的显示，对系统进行参数的设置；报警模块检验是否达到补光要求，以及判断LED灯模块是否正常工作。对于补光模式的设置编写、数据阀值的判断等相关计算都是通过软件编写实现的。
3 LED植物生长灯系统硬件设计
3.1 光强温度检测模块
3.3 驱动补光模块
补光板采用模块化阵列式设计，选取4种单色LED，以行、列数各为5之方阵组成单元模块，如图5所示，再由若干个单元模块组成LED阵列的平面光源，达到均匀照射、快速安装、更换和拓展之目的。
4 LED植物生长灯系统软件设计
系统的软件设计采用模块化程序设计语言C编写[18]，程序流程图如图6。本系统设计实现各模块的初始化，且对系统的参数进行设定，再将传感器测量的值与设定值进行比较，利用补光决策模块对LED灯和风扇进行控制，使光照强度和温度达到预设值，以此达到对植物智能化补光的目的。
5 实验结果与讨论
