光照是植物生長發育和農業生產的關鍵環境要素，光合作用是地球上物質無機有機轉化的主要受波長在300mm到800mm範圍內能夠被綠色植物葉綠素或光受體吸收。世界範圍內，20世紀70年代以前，由於只有發射連續光譜的電光源，人們對植物光合作用有效光質種類、光質種類的光合作用效率的了解處於停頓狀態，缺乏研究手段來認識植物光譜需求是否具有選擇性這一問題，普遍認為植物只有在連續光譜人工光或太陽光下才能完成生活史。
自20世紀60年代起，紅光LED的發明為植物光質生物學研究提供了工具。90年代藍光的發現推動了光質生物學研究。研究證實，光合有效輻射光譜中不同光質對植物光合作用和形態建成的重要性是不等同的，其中紅光和藍光對植物光合作用最為重要，植物光合作用相對量子效率較高。這種光質效率的差異為確定以紅光、藍光質為核心的人工光栽培植物提供了初步的科學依據。
在眾多研究中，具有裡程碑意義的報導是關於LED紅藍組合光可以替代螢光燈等的連續光譜栽培高等植物的研究成果，這些結果奠定了以IED紅藍光質為核心的人工光栽培的基礎。 Goins等(1997)研究表明，小麥可在紅光LED光源下完成生命周期，但生物量和種子產量與螢光燈相比明顯不足，當補充10％的藍光後顯著增加了小麥的生物量和種子產量，效果與螢光燈相似。 Goins等1998)以擬南芥為試材，得到了類似的結果。紅藍組合光可以代替連續光譜進行人工光植物栽培，這一結論對園藝作物栽培具有普遍適用價值。所以，植物光譜需求具有選擇性、不連續性和替代性，為設施園藝人工光栽培提供了生物學理論支撐。其意義在於，將人工栽培從連續光譜簡化到紅藍複合光質，為設施園藝用LED光源與燈具的研發提供了依據，簡化了燈具設計，降低了製造成本(劉文科和楊其長，2014)。
採用LED紅藍組合光代替太陽光和傳統連續光譜光源進行人工光植物生產的技術突破，為LED人工光植物工廠栽培提供了理論基礎。目前，關於植物光質需求與效率已達成共識，即植物必需光質種類是不連續的，有選擇性的，紅光、藍光是植物正常生長發育、完成生活史的必需光質，其他可見光質種類和遠紅光為有益光質。但是，為了實現植物生長發育和產量品質的特殊目標，有時需要在紅藍組合光基礎補加一些特殊光質成分，可稱之為有益光質，包括紅藍以外的其他可見光質、UV和遠紅光等。
對設施作物而言，光質需求與分布特徵具有時空差異，也具有植物種類與品種差異。植物生長發育的光質的本質需求分階段性，在萌發階段(通常為春季)需要IR和熱量;在營養生長階段(夏季)需要較多的藍光，重點進行光形態建成;到了秋季需要更多紅光，促進光合作用和碳水化合物的累積、儲存與利用。
植物光合作用時，輻射能量按波長或頻率進行分布。在植物生理學中，多用「光質」表示輻射光譜特性。光輻射響應(植物的)指植物對入射輻射的響應，可分為光合響應和光形態響應兩種。光合響應指由植物的營養生長和產能確定的對入射輻射的響應。光合響應指由植物的營養生長和產能確定的對入射輻射的響應。光形態響應指植物和形態對入射輻射的響應，由光敏色素及其光固定狀態控制，包含植物的發芽，色素的合成和形態發育。光合有效輻射（PAR）指照射到植物上的被植物吸收用於光合作用的特定波段範圍內的輻射能。
研究表明，植物可以吸收利用太陽光中連續光譜中的多種光質，但具有特定的光譜響應曲線，一般在紅光區和藍光區存在吸收峰，峰值分別為660m和460mm。所以，紅藍光對植物的光合作用和光形態建成具有重要意義。植物的光譜響應曲線因植物種類不同略有差異，與人眼光譜光視效率曲線差異巨大，其峰值存在於555m。所以，太陽光並非植物生長的最佳光譜，但太陽光是免費的和可再生的。現代設施農業植物生長補光或者全人工光種植的植物需要消耗大量的照明用電，過多的光輻射或者無法被植物利用的光輻射都將造成能源的浪費，從而降低照明系統的效率。
提高植物生長補光照明系統的效率有兩大途徑。其一，確定植物種類及品種的光譜響應曲線、紅藍光需求比例，以及所需的光照總量和光周期；其二，按照植物光環境需求提供人工光照明系統。光照作為植物生長過程中的一種營養素，既要保證植物的健康生長，又要最大限度地節約照明能耗，提高照明系統效率。實際上，可見光的光量子的能量與波長成反比。比如，1mol的700nm紅光光量子能量為171kJ，而1mol的400mm的紫光光量子能量為293kJ，所以可見光能量範圍為170～300kJ。與不同光質(波長範圍)的光具有明顯不同的生理效應，包括對植物的形態結構光合作用和器官生長發育的不同影響。植物的乾物質生產是這些效應的總結果，植株乾重的大小是反映光質效應的正負、大小的最重要、最有說服力的指標。