人工光植物栽培发展历程与电光源革新及人类对植物光生物学认识进程密切相关。自20世纪80年代以来，LED半导体光源技术快速发展为光质生物学的研究提供了工具，助推了ED作为人工光源进行植物培养的进程。目前，作为设施园艺的最高形式，基于植物生物学需求特性实施高精度环境智能控制的LED光源植物工厂快速发展。

智能型植物工厂生产运行不仅要求环境因子控制、水肥供给与调配控制的自动化，也需要在育苗、移栽、采收等生产环节实现自动化操作，减少人为活动对生产空间的干扰与污染。植物工厂运行及生产的智能化管理与控制都需要消耗电能。人工光植物工厂的能耗构成包括光源、空调、泵动系统、气动系统、检测控制系统等。

就人工光植物工厂而言，能耗最大的是光照系统，占总能耗的60％以上；其次是空调系统，占30％以上，其余管控系统消耗能源相对较少。目前，运行能耗成本已成为植物工厂运行成本的构成主体，是植物工厂运行成本居高不下的重要原因。因此，减少光照系统的能耗，已成为植物工厂节能增效的主要途径。

植物工厂的生产核心是植物按照人的食物需求快速生长，获得优质农产品。故此，一切关系到植物健康和生产效率的环境因子、营养因素和管理要素都需实施控制。光作为环境信号和光合作用的能量的唯一来源，是设施植物生长发育和产量品质形成的必需环境要素。

自然界中，太阳光照随地理纬度、季节和天气状况的不同而变化，高纬度地区以及其他大多数地区冬春季节因连阴天、雨雪雾和霾天气，以及大气污染和浮尘等因素的影响，光照时间不够、光照强度不足和光质欠缺现象严重，严重影响作物尤其是设施园艺作物的生长发育和优质高效生产。

同时，在高纬度地区光照时间不足、低纬度地区因阴雨天气导致弱光寡照等现象致使日光温室、塑料大棚等设施内光环境（光强、光质和光周期)不能满足设施作物的生长发育与产量品质形成的需求，限制了设施园艺生产潜力。另外，人工光栽培规模大幅增加。很显然，适宜的人工光环境调控在设施园艺优质、高产、生态、安全生产中具有不可或缺的作用。

只有根据设施植物的光生物学需求，设置人工光环境及管理策略，进行动态智能化管理，才能让设施园艺彻底摆脱自然条件的制约，实现人为操控。同时，传统人工光源光谱能量分布固定，无法凋控，仅能控制光强和光周期，光合有效辐射比例小，无效热辐射较多，光效低，耗能高，造成设施园艺生产能耗居高不下，亟待解决。

设施农业生产对人工照明的需求逐年提升，人工补光与光环境精准调控已经成为决定设施农业产量品质及生产效率的重要技术。长期以来，由于设施园艺整体环控性能差，光环境调控也是生产短板。另外，植物光生物学，特别是植物光质生物学规律不清晰，无法制定节能高效的光环境调控策略，也阻碍了农业照明的发展。最后，传统电光源可控性差，无法按照植物的需求进行光质、光强和光周期的调控，难以满足农业照明的实践和按需照明的环保理念。农业照明具有领域多、生物原理与调控指标复杂、灯具专业性强、控制系统精准等特点。

随着高精度环境控制型设施园艺形式植物工厂的发展，以及半导体光源LED的技术成熟化和进步为人工光环境调控逐步走向实践提供了契机，按照植物光生物学要求，按需供光，分段管理，智能化管控，最大程度地提高了光环境调控的生物效益，为应对弱光寡照胁迫，调节植物生长发育和产量品质形成提供了新的有效手段。