光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。這個過程的關(guān)鍵參與者是植物細胞內(nèi)部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下，把經(jīng)由氣孔進入葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)變成為葡萄糖，同時釋放氧氣。

  發(fā)生光反應(yīng)的光系統(tǒng)由多種色素組成，如葉綠素a(Chlorophyll a)、葉綠素b(Chlorophyll b)、類胡蘿卜素(Catotenoids)等。葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的主要吸收光譜集中在450nm和660nm，因而為了促進光合作用，主要采用450nm的深藍光LED和660 nm的超紅光LED，再加部分白光LED的組合來實現(xiàn)高效的LED植物補光照明。

  為了能夠感知周圍環(huán)境的光強、光質(zhì)、光向和光周期并對其變化做出響應(yīng)，植物進化出了光感受系統(tǒng)(光受體)。

  光受體是植物感受外界環(huán)境變化的關(guān)鍵，在植物光反應(yīng)中，最主要的光受體就是吸收紅光/遠紅光的光敏色素(phytochrome)。

  光敏色素是一類對紅光和遠紅光吸收有逆轉(zhuǎn)效應(yīng)、參與光形態(tài)建成、調(diào)節(jié)植物發(fā)育的色素蛋白，它對紅光(red light，R)和遠紅光(far red light，F(xiàn)R)極其敏感，在植物從萌發(fā)到成熟的整個生長發(fā)育過程中都起到重要的調(diào)節(jié)作用。

  植物體內(nèi)的光敏色素以兩種較穩(wěn)定的狀態(tài)存在：紅光吸收型(Pr，lmax=660nm)和遠紅光吸收型(Pfr，lmax=730nm)。兩種光吸收型在紅光和遠紅光照射下可以相互逆轉(zhuǎn)。光敏色素(Pr，Pfr)對植物形態(tài)的作用包括種子萌發(fā)、去黃化作用、莖的伸長、葉的擴展、避蔭作用以及開花誘導(dǎo)等。

  因而完整的LED植物照明方案，不僅需要450nm的藍光和660 nm的紅光，也需要730 nm的遠紅光。深藍光(450nm)和超紅光(660nm)可提供光合作用所需的光譜，遠紅光(730nm)可控制植物從發(fā)芽到營養(yǎng)生長再到開花的整個過程。