具备高效发光、单色性好且易于组合、低发热等优点的LED光源,目前已经成为现代农业的植物光源首选。光质决定植物的生长效率,农业补光中的核心也是光质配比。就此,本文以LED作为植物光源,从不同光质对玻璃生菜生长的影响与高效LED光阵列优化设计进行研究,进而为植物照明领域提供一定的科学的理论指导。本文利用LED作为植物生长光源,针对研究不同光质配比对玻璃生菜生长的影响,在LED红蓝复合光中加入绿光,在植物工厂构建光环境进行水培种植,设计梯度的光量子通量密度（PPFD）绿光光处理组,后续利用n人合作对策以及Shapley值设计光质贡献分配试验以及进行贡献分配,主要利用最小显著差异（LSD）检验与DUCAN检验进行了数据显著性分析。研究结果表明:最佳绿光PPFD在48μmol/m~2/s附近。当R/G/B的PPFD为4/1/1时,随着绿光的加入,玻璃生菜的生长指标（株高、叶面积和地上部鲜重等）以及生理指标（可溶性蛋白、可溶性糖和叶绿素）的积累的效益最佳,是试验最优组合。就生菜的地上部分鲜物质量而言,最佳组合中RGB的贡献比约为6/1/3。当种植平面上的PPFD的均匀度或照度均匀度在80%以上时,玻璃生菜的生长统一性可以达到90%以上。此外,为了提升LED阵列的光均匀性,在二维和三维中应用正交设计和遗传算法（GA）对红蓝绿（RBG）LED光阵列进行了设计与优化,采用方差分析（ANOVA）得出对光优化影响的最大因子,最后通过实验验证本次实验最佳的参数组合。结果显示:当光源面板的面积为14 cm×14 cm,目标面板的面积为10 cm×10 cm,芯片组合为6R＆6B＆6G时,全部芯片坐标都由GA设计的组合是此实验的最佳组合。此外,基于ANOVA分析,目标面板的面积对植物光源的光优化有着关键作用,有80%左右的影响占比;其次是有着14%左右贡献的光源面板面积。光实验下,RBG芯片的照度均匀度都在86%以上,和模拟的误差在5%以内,具有相对一致性。这能满足植物生长统一性的内在需求。同时从植物光学理论切入,设计的LED植物光阵列选取了红、绿和蓝三种光成分。基于光量子学知识,推导PPFD分布表达式和给出光量子分布的评价函数,以据此确定LED光阵列的最优光量子组合。在实验的设计与操作中,选出较为可能左右光量子优化的四种调控因素,采用正交试验设计完成正交表,使用编程语言进行模拟仿真,以此得到本次试验的最优参数组合,并通过ANOVA获得调控因素对最优光量子区域的贡献度和对最优组合进行光实验分析。结果显示:当LED芯间距为2.5 cm,芯片的排布为R-G-B,芯片底板的张度为0°,照射的垂直距离为12 cm时是最佳搭配。其中,芯片底板张度对植物光源阵列的最佳光量子区域有着决定性作用,占比接近50%,影响贡献率约为33%的芯片排布也值得关注。光实验结果表明:最优组合的光阵列与仿真模型的PPFD均匀度具有相对一致性,RGB各自的均匀度在80%左右。该灯具能初步满足植物均匀性生长的需求,为室内农业提供一些光环境搭建的理论依据。