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LED 植物灯调光怎么用?各生长阶段的亮度设置指南

技术科普 · 中山市瑞显电子厂(XineLam) · 发布于 2026 年 9 月 29 日

调光器是植物生长灯身上最便宜的控制装置,也最容易被用错。调光改变的是到达冠层的光子数量,但并不改变光谱形状、光周期,也不改变灯具覆盖的面积——而这四项合起来,才决定作物实际得到多少光。本文说明调光在物理上改变了什么、园艺驱动电源上常见的四种调光接口,以及一套把目标光量换算成每一阶段旋钮位置的实用方法。

室内种植间示意图:单块矩形 LED 植物灯板用吊线悬挂在四个种植袋上方,以较低亮度运行,右侧墙面可见一个壁装调光旋钮
图 1. 一块以低于最大输出运行的调光灯板,控制旋钮位于墙面(示意图,非某处实际安装的照片)。对作物而言,真正重要的是冠层处的 PPFD 与光周期,而不是旋钮指在哪一格。

调光到底改变了什么

调光的工作原理,是让 LED 驱动电源降低通过灯珠的驱动电流。光输出随电流下降,因此把驱动电流降到约为最大值的一半,灯具每秒发出的光子数也大致减半。相对光谱功率分布只会轻微偏移,因为发光的还是那批灯珠,只是被驱动得更弱。由此可以得到几条实际结论:

这四项可以合成一个描述作物实际获得光量的数字:日光积分(DLI)。

DLI(mol m-2 d-1)= PPFD(µmol m-2 s-1)× 光周期(h)× 3600 ÷ 1 000 000

因为 DLI 是一个乘积,调光与缩短光周期并不能互相替代。把强度减半、把小时数减半,两者都让 DLI 减半,但后果不同:缩短光周期会改变植物的发育信号,降低强度则不会。当目标是放慢生长或省电、又不想动日照时长时,调光是只改变光量的那根杠杆。

你会遇到的四种调光接口

几乎每一款园艺 LED 驱动电源都至少提供一种调光方式,不少型号在同一台机器上同时提供数种。真正影响使用的差别在于:控制信号是什么、输出能设多细、以及能不能一路调到关断。

表 1. 园艺 LED 驱动电源上常见的调光接口。表中范围与信号值为厂商通常公布的特征值——请务必以所配驱动电源的数据表核对,因为最低调光档位与“调光至关断”的行为各型号并不相同。
接口控制信号常见调光范围设定精度额外布线典型用途
0–10 V 模拟 直流电压,通常 1–10 V 对应 10–100 %(支持调光至关断的型号为 0 V) 10–100 %,支持关断者为 0–100 % 范围内连续可调 两根低压控制线 多数园艺驱动电源的默认方式;壁装调光器与控制面板
10 V PWM(占空比) 固定幅值的脉冲信号,输出跟随占空比 0–100 % 受控制器占空比分辨率的限制,可分得很细 两根低压控制线 由控制器驱动的实验装置与自适应占空比方案,需要快速而精确地改变输出
电阻式(电位器) 在调光端子上接可变电阻 多数驱动电源为 0–100 % 连续可调 无需额外布线——灯体或壁板上一个旋钮 单灯场景与简单的手动调节
数字总线(如 DALI、串口/UART) 控制器发出的寻址数字指令 可低至很低;DALI 规范要求可调至 0.1 % 量化但非常细 数据线加控制器 多灯房间、定时渐变、数据记录

表 1 的实际含义是:接口决定了你的设定能有多可复现。电位器没有刻度,“70 %”只能靠眼睛判断;控制器写入一个占空比,则每次都是同一个输出。如果打算同时运行若干完全相同的分区,数字或 PWM 路线的布线成本是值得的;如果只是给一张台面上一块灯调光,一个旋钮就够了。

为什么要调光:让送出的光匹配生长阶段

有两股力量方向相反。叶片面积还小的幼苗,用不上成熟结果期冠层所需的强光,也可能被它伤害。而电费通常是室内种植中最大的运行成本,冠层用不掉的光子等于付了两次钱——一次在电表上,一次是它留在房间里变成的热。

这个差别并不小。在一项关于穴盘苗生产期日光积分的对照比较中,用 14 mol m-2 d-1 培育的新几内亚凤仙,其茎叶的植物组织量比同一设施中 4 mol m-2 d-1 处理多出 47 %——差别完全来自每天送出多少光(密歇根州立大学推广部)。一块可调光灯就能覆盖这整个区间。

之所以说调光(而不是换灯或改定时器)才是这件事的正确杠杆,是因为它只改变强度。同一方向上,经同行评议的受控环境照明文献指出,自动占空比调光“简单且成本低廉”,并且“能提升补光的成本效益”,原因正是它把送出的光子数与作物当下能用掉的数量对齐。针对微型菜(芽苗菜)使用可调光灯具的研究也从能耗角度得到同样结论:有了调光选项,就可以通过降低送往作物的光强来减少耗电。

按阶段设定亮度:一个算例

方法本质上是算术,而非估计。取一块标称输出 800 µmol s-1 的灯具,覆盖 1.2 m × 1.2 m 的冠层(1.44 m2),定时器设 16 h。该面积上的平均 PPFD 等于灯具输出除以面积;DLI 则等于该 PPFD 乘以光周期。

平均 PPFD = 800 ÷ 1.44 = 556 µmol m-2 s-1 16 h 下的 DLI = 556 × 16 × 3600 ÷ 1 000 000 = 32.0 mol m-2 d-1
表 2. 算例:同一块 800 µmol s-1 的灯具、覆盖 1.44 m2 冠层、16 小时光周期,五种调光档位下的结果。假设条件:输出与调光档位成线性关系;冠层受光均匀;忽略墙面反射;一块灯覆盖全部面积。实际安装与这四条都有偏差,因此请把这些数字当作规划基线,并用光量子传感器实测复核。
调光档位灯具输出(µmol s-1)平均 PPFD(µmol m-2 s-1)16 h 下的 DLI(mol m-2 d-1)相对满输出设计点的比例
100 %80055632.0100 %
80 %64044425.680 %
60 %48033319.260 %
40 %32022212.840 %
20 %1601116.420 %

反过来查表就是设定阶段的方法。如果定植后头两周的计划是 16 小时光周期下 DLI 约 12.8 mol m-2 d-1,调光就放在 40 % 不动;等冠层封行、需求上升,再依次升到 60 %、80 %。至于具体作物的 DLI 目标值本身,应取自该品种对应的推广机构或育种商指南;上表做的事情,只是把这个目标换算成这块灯上的一个旋钮位置。

要实测,不要想当然。“调光档位等于送出光量”只是近似。驱动电源在轻载下的效率、LED 的热降额、灯具的配光几何,都会让实际曲线偏离理想值。设好调光后,用光量子传感器在冠层高度测 PPFD,把实测值记在档位旁边——正是这次简短的标定,把一个旋钮读数变成了一个可控的数字。

调光,还是把灯升高?

两种做法都让冠层处的 PPFD 下降,但选择并非随意:

一条实用判据:想让同一片面积变暗,用调光;想换一片面积,用高度。如果升灯的唯一目的是降低强度,调光通常浪费更少,而且让光学与热学设计仍停留在厂商实测过的那个状态。

让可调光灯白买的五个错误

  1. 以为光谱会跟着变。围绕“调暗一点就更红”去设计开花期配方,是在围绕一件不会发生的事做规划。光谱请在采购时决定。
  2. 调到驱动电源标称的最低值以下。许多驱动电源规定了最低调光档位;低于该值输出可能不稳定、闪烁甚至直接熄灭。数据表上的最小值是限值,不是建议值。
  3. 选了肉眼可见的 PWM 频率。占空比调光本质上是在开关灯珠阵列。开关频率偏低时,闪烁在拍视频和照片时可见,某些驱动电源还会有可听噪声。应使用远高于相机与人眼可分辨范围的频率;文献中的自适应占空比方案,正是依赖作物与记录仪表对开关过程做积分这一点。
  4. 把多台驱动电源并到一只调光器上、超出其额定。调光回路不是功率回路——一路控制输出只能带有限数量的驱动电源输入。整房间串联前,先查控制侧的额定值。
  5. 以为调光能代替测光。旋钮位置不是测量结果。每个阶段没有一次 PPFD 实测,就无从知道送出的 DLI 是否与计划相符。

常见问题

LED 植物灯能一路调到 10 % 给幼苗用吗?

有的驱动电源可以,有的不行。请先查该驱动电源标注的最低调光档位:不少型号在全域 0–100 % 都能稳定工作,也有些低于规定阈值就会不稳定或熄灭。如果调到 10 % 仍然远高于幼苗所需,单靠调光到不了位——可以再配合缩短光周期,或者干脆在育苗区换一块更小的灯。

调光会改变光的颜色吗?

只会轻微改变。发光的还是那批灯珠,只是驱动电流更低,相对光谱功率分布略有偏移,但仍能认出是同一种配比。种植者通常感觉到的是“调暗后颜色发闷”,这是人眼在低照度下的视觉特性,而不是到达植物的光谱真的变了。

长期在低档运行能让灯具更耐用吗?

降低驱动电流通常会降低 LED 结温,而结温降低会减缓光衰——这正是 LED 产品公布 L70 数值背后的机理。实际能拿到多少好处,取决于驱动电源在轻载下的效率和灯具的热学设计,所以请把它视为附带收益,而不是调光的理由。

能用家用墙壁调光开关吗?

不能,不安全。家用调光器是控制市电电压来带灯泡的,而园艺驱动电源要求在独立的调光端子上输入低压控制信号(依型号为 0–10 V、PWM 或电阻)。把市电侧开关接到驱动电源的调光端子,或把控制信号接到市电,都可能烧毁驱动电源。请按数据表规定的接口接,并使用为该接口额定的调光器。

Koray LED 量子板型植物生长灯产品照片,自下方向上斜视,灯珠阵列点亮,顶面可见调光控制盒
图 2. 上文讨论的这种量子板型可调光灯具。顶面的控制盒承载调光输入,下方灯珠阵列按调光器要求的电流工作。摄影:XineLam。

关于发布方

XineLam(中山市瑞显电子厂)是一家位于中国中山的植物生长灯制造商,拥有 17 年 LED 照明行业经验,以及 300+ 项专利(中国及海外)。公司设计并生产全光谱 LED 植物生长灯、LED 驱动电源与园艺灯条,用于室内农场、种植帐篷与温室。

参考文献

  1. Michigan State University Extension. Benefits of Lighted Plugs. 讨论穴盘苗生产期日光积分的影响,含新几内亚凤仙在 14 与 4 mol m-2 d-1 条件下的比较。 https://www.canr.msu.edu/uploads/resources/pdfs/benefitsoflightedplugs.pdf(访问于 2026 年 9 月 29 日)。
  2. HortScience 52(1):72. An Adaptive Control Approach for Light-emitting Diode Lights. 关于 LED 植物灯自动占空比控制的同行评议研究。 https://journals.ashs.org/downloadpdf/view/journals/hortsci/52/1/article-p72.pdf(访问于 2026 年 9 月 29 日)。
  3. U.S. Department of Energy, Solid-State Lighting Program 与 USDA Agricultural Research Service. Horticultural Lighting R&D meeting. 指出 LED 照明可实现定制光谱功率分布、定制配光与精确的强度控制。 https://www.energy.gov/eere/ssl/articles/solid-state-lighting-program-usda-ars-horticultural-lighting-rd-meeting(访问于 2026 年 9 月 29 日)。
  4. Agronomy 11(3):537. Differential Effects of Low Light Intensity on Broccoli Microgreens. 指出在 LED 灯具具备调光选项时,可通过降低送往作物的光强来减少耗电。 https://www.mdpi.com/2073-4395/11/3/537(访问于 2026 年 9 月 29 日)。
  5. Inventronics. SUM-330SxxxHF 系列数据表. 园艺 LED 驱动电源的实例:同一台机器提供隔离型 0–10 V、10 V PWM 与电阻调光,并支持调光至关断。 https://www.inventronicsglobal.com/am/wp-content/uploads/2022/05/DS-SUM-330SxxxHF_Rev.B.pdf(访问于 2026 年 9 月 29 日)。

范围说明:本页说明调光的工作原理,以及如何把目标日光积分换算成调光档位。它不推荐任何具体产品,算例中的灯具与面积均为示意值。购买前请以所配灯具随附的实测数据核对光效、最低调光档位与调光至关断行为。