近年来,由于耕地面积紧缺和反季节蔬果需求持续增长等原因,设施农业开始得到广泛关注。光照是植物生长过程中最为重要的环境因子,雾霾天气影响以及设施覆盖材料透光率低等原因造成的光照供给不足会造成严重的生产问题,人工补光技术因此成为研究热点。LED因为具有一系列卓越性能而逐步替代传统光源,成为人工补光光源的最佳选择。本文的研究目标是设计一款科学、高效、节能的LED补光系统。主要包括三方面研究内容:首先,进行LED光源模块的设计与制作。经分析后选用红、绿、蓝、紫外四色1W大功率LED,检测各自的光谱分布曲线、配光曲线以及光电参数。利用TracePro光学模拟软件对光源模块进行仿真,将结果进行对比与优化分析后确定最终设计方案,完成光源模块的制作实物,并对其科学部署进行说明。其次,进行控制单元的设计。模块化的硬件设计使系统简洁规整,而且部署灵活。本文对各模块进行必要的测试和说明,然后以STM32开发板为平台搭建硬件电路。软件部分包括主控制程序的编写和交互模块DGUS屏的界面设计两部分。程序实现模拟日照模式下的自动反馈调节、温湿度数据的采集与预警等功能;交互界面的功能主要是实时数据显示及相关参数的设定,通过设置可使系统按预设进行光环境的调控。最后,对光源进行性能测试,并对系统的自动调节能力和其它功能进行测试。结果显示,LED光源模块在光学性能和散热性能方面都有良好表现,而且系统可根据自然光照的变化自动调节光输出,参数变更时系统也能迅速做出调整反应,说明系统能够很好地胜任补光工作。