Воздействие на растения оптических излучений - ультрафиолетовых, видимых (световых) и тепловых (инфракрасных) весьма разнообразно.

• Средний ультрафиолет (λ = 280-320 нм): оказывает вредное действие;
• Крайняя синяя область и ближний ультрафиолет (λ = 320-400 нм): регуляторная роль, необходимо только несколько % в общем спектре;
• Синяя компонента (λ = 400-500 нм): необходима для фотосинтеза и регуляции роста;
• Зелёная зона излучений (λ = 500-600 нм): благодаря высокой проникающей способности полезна для фотосинтеза оптически плотных листьев, листьев нижних ярусов, густых посевов растений;
• Красная компонента (λ = 600-700 нм): ярко выраженное действие на фотосинтез, развитие и регуляцию процессов;
• Дальняя красная зона (λ = 700-750 нм): интенсивное регуляторное действие, достаточно несколько % в общем спектре.
• Инфракрасное излучение (λ = 1200-1600 нм): поглощается внутри- и межклеточной водой, увеличивает скорость тепловых биохимических реакций.

Относительная спектральная интенсивность фотосинтеза (усреднённая кривая)

Фотосинтез – это процесс усвоения растением углекислоты и воды, образования из них органических веществ, обеспечивающих рост растений, и выделение свободного кислорода. Анализируя известные спектральные кривые основных физиологических функций растений (фотосинтез, развитие растения, размер листа) можно сделать вывод, что наиболее существенной для образования хлорофилла является оранжево-красная зона спектра (λ = 600 - 670 нм). Хлорофилл, поглощая энергию падающего на растение излучения, вступает в окислительно-восстановительную реакцию с СО₂ и Н₂О, в результате которой образуются углеводы и свободный кислород, выделяемый растением в окружающую среду. Не менее важна и голубая компонента (λ = 440-460 нм).

Спектральные кривые взаимодействия светового излучения и зеленой массы растений. Максимумы поглощения световых излучений приходятся на λ = 445 нм – синяя часть спектра и на λ = 660 нм – оранжево-красная часть спектра.

Фотоморфогенез — это процессы ростовых и формативных изменений, происходящих в растениях под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности.
Хлорофилл – природное соединение, именно он определяет зеленую окраску листьев у растений. Роль этого соединения в жизни растений исключительно велика: с его помощью в растениях протекает процесс фотосинтеза: при действии дневного или искусственного света они синтезируют из СО₂ и Н₂О углеводы, выделяя при этом в воздух столь необходимый для нашего дыхания О₂.
В результате процесса фотосинтеза, происходящего в растениях, энергия света превращается в энергию, используемую растением. При фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и выделает кислород. Свет поглощается различными пигментами в растении, в основном, хлорофиллом. Этот пигмент поглощает свет преимущественно в синем и красном участках спектра.
Помимо фотосинтеза существуют и другие процессы в растениях, на которые свет различных участков спектра оказывает своё влияние. Подбором спектров излучения источников света, чередованием длительности светлого и тёмного периодов можно ускорять или замедлять развитие растений, сокращать вегетационный период и т.д.
Например, пигменты с пиком чувствительности в красной области спектра отвечают за развитие корневой системы, созревание плодов, цветение растений. Для этого в теплицах часто используются натриевые лампы высокого давления, у которых большая часть излучения приходится на оранжево-красную область спектра. Концерном Philips ,были созданы натриевые лампы с повышенной голубой компонентой излучения (примерно на 40% по сравнению со стандартными типами).
Пигменты с пиком поглощения в синей области отвечают за развитие листьев, рост растения и т.д. Растения, выросшие при недостаточности синей компоненты, например, при свете ламп накаливания, более высокие – они тянутся вверх, «стараясь» получить побольше «синего света». Пигмент, который отвечает за ориентацию растения к свету, также чувствителен к синей.
В практике освещения теплиц и оранжерей в «досветодиодный» период широко использовались такие источники света с «агроспектром», как люминесцентные лампы «Osram Fluora 77 (36 и 58 Вт)» и натриевые лампы высокого давления «Philips Master Green Power» (400 и 600 Вт); «Philips SON-T PIA Agro» (400 Вт).
Сколь различными, но тем не менее эффективными (для интенсификации развития растений), могут быть спектры источников света, проиллюстрировано ниже.

Спектр излучения люминесцентной лампы «Osram Fluora 77 / 58W» (световой поток – 2250 лм, срок службы – 13 тыс. ч)

Спектр излучения натриевой лампы высокого давления «Philips SON-T PIA Agro 400 W» (cветовой поток – 55 000 лм, срок службы – 32 тыс. ч).

Светодиодные приборы теперь уже частично заменяют (или дополняют) традиционные источники света, использовавшиеся в течение многих десятилетий (люминесцентные и ртутные лампы – типа HQL, HPL, ДРЛ, а также и натриевые лампы высокого давления, например, типа SON-T Agro).
В зависимости от конкретной ситуации (высота оранжереи или теплицы, необходимая облучённость и др.) светодиодные приборы могут:
• полностью заменять старые светильники, расположенные на достаточно большой высоте над грунтом с растениями,
• или использоваться для так называемой локализованной «досветки», располагаясь ближе к растениям и дополняя старую систему общего освещения.

Комбинируя в одном облучательном приборе различные по цвету излучения светодиоды, теперь относительно просто подобрать оптимизированный для выращивания данной культуры спектр излучения.
Такие спектры могут отличаться например, для освещения различных овощей (томатов, огурцов и пр.) зеленных культур (петрушки, укропа, кориандра, базилика и др.) и фруктов.

Спектр излучения красных светодиодов характеризуется доминирующей длиной волны λ = 660 нм, что дает возможность эффективно использовать облучательные приборы с такими светодиодами в плодоовощных теплицах и цветочных оранжереях. К красным светодиодам в определенной пропорции могут быть добавлены голубые, так как излучение в области λ = 450 нм также важно для роста, овощей, фруктов, цветов.

Значительных успехов в реализации светодиодных систем освещения оранжерей и теплиц в последнее 10-летие достиг концерн PHILIPS, о чем свидетельствуют приводимые ниже фотографии. Преимущественно – это оранжереи и теплицы в городах Нидерландов.

Ориентировочно, экономия, достигаемая при использовании светодиодов за счёт их высокой светоотдачи, позволяет улучшить энергетический баланс оранжерей и теплиц: примерно на 40% снижается расход электроэнергии и исключается избыточное тепло.
Значительные преимущества даёт (с точки зрения снижения эксплуатационных расходов) большой полезный срок службы светодиодов – по данным ряда ведущих производителей он уже значительно превышает 50 000 ч (по критериям L70/B30 или L80/B10).

Компания Fionia Lighting A/S (Дания) – одна из первых в Европе применила цветные светодиоды в оранжерейной практике

Ассортимент светодиодных осветительных и облучательных приборов концерна PHILIPS, специально разработанных для оранжерей и теплиц.
• Green Power LED String
• Green Power TLED
• Green Power LED toplighting module
• Green Power LED interlighting module
• Green Power LED flowering lamp
• Green Power LED research module