太阳光中的光谱极宽，但可以被植物有效吸收利用的光谱波长是非常有限的。一般认为，太阳光中280-800nm波长范围的光是植物可吸收利用的光，这部分光影响着的植物的生长发育。而这个波段中，起主要作用的是蓝光波段(400-500nm)和红光波段(600-700nm)。
红光波段是叶绿素最强的吸收光带，对植物有着最强的光合效应，红光有利于大部分植物的干物质积累，增大植株的叶片面积，加快植株叶片的生长速率。通常红光与远红光(700-800nm)共同作用于植物的光敏色素(phytochrome)，调节着植物的光形态建成。适当增加远红光的比例，可促进植株茎的生长。
蓝光波段是植物进行光合作用的次高峰区，是植物叶绿素和类胡萝卜素的强吸收带，对植物的生长和生物量的积累亦有调控作用。蓝光可提高植物幼苗的根系活力，提高根系对养分的总吸收面积和活跃吸收面积，有利于植物根系的生长发育。
除去红蓝光波段，植物对其他波段的光的吸收利用较少，因此对于植物形态和生理影响较小，但对植物生长也会产生不同效果的影响。例如，UV-B (280-320nm)会导致植物色素褪色;UV-A (320-400nm)影响植物的光周期效应，抑制茎的伸长;远红外(700-800nm)影响着植物的发芽和开花，黄绿光(500-600nm)可促进植物的光合系统的光合效率。
以往的研究发现，在植物的生长发育过程中，一般单色光不足以保证植物的良好生长，复合光可以有效解决这一问题。适度提高复合光中红蓝光源的比例，可促进植物工厂中种苗的生长发育，改善植株长势。
目前为止，植物工厂使用的人工光源主要有高压钠灯、荧光灯和发光二极管(LED)。早期的植物工厂多使用采用高压钠灯用于植物的补光，但其光谱缺少植物生长必须的红蓝光谱，发热量较高，功率高，不利于多层立体栽培。荧光灯的发射光谱范围可在350-750nm之间，光谱性能较好，较高压钠灯相比，发光效率更高，功率较低，但其红光光谱波峰值较低，一般在植物培养时需增加红光光源进行补光处理。
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