在太陽能輻射中，對植物光合作用有效的那部分光譜所散發能量稱為光合有效輻射（photosynthetically active radiation）,簡稱PAR。
通常評價光合有效輻射的計量單位為光合量子通量密度（Photosynthetic Photon Flux Density），縮寫為PPFD，它表示光合有效輻射中的光通量密度，是指單位時間單位面積上在植物可吸收波長範圍內入射的光量子數，單位為mol/m-2·s-1。
PPFD表示了光量子數量與光合作用間的相關性，可以評價光照強度對植物生長發育的影響。當植物生長環境中的二氧化碳、水和溫度滿足植物需要時，PPFD直接影響植物的光合速率：PPFD在植物的光補償點以上時，隨著PPFD的增大，植物的光合速率不斷上升，直至植物的光飽和點。當達到和超過植物的光飽和點後，光合速率不再增加，過剩的光能還可能產生光抑制作用，導致植物光合速率的降低。
依據植物對於生長光照強度的要求，植物一般可分為陽生植物、中生植物和陰生植物。
陽生植物需在強光照強度下生長發育健壯，如仙人掌科、薔薇科等；
陰生植物只有弱光照強度條件下才能生長良好，如多數的蘭科植物、天南星科植物和蕨類植物；
中生植物既可以在充足的光照下生長良好，也能忍耐不同程度的遮蔭，多數植物屬於這一種類。
不同植物所需求的PPFD有所區別，一般陽生植物的PPFD較高，而陰生植物所需求的PPFD較低，因此在人工光植物工廠的光照強度管理時，要把握不同植物對光照強度的需求。
一天之中，白天和黑夜的相對長度稱為光周期，植物對白天和黑夜相對長度的反應，稱為植物的光周期現象。一般日照時間長短影響植物的形態建成、生物量積累、器官形成和開花等一系列生理現象。光照時間過短，植物無法進行充分的光合作用，造成生長緩慢、徒長、瘦弱等生長問題出現，也會導致一些植物無法成花。多數植物工廠的植物來說，每天給予14-16小時的光照，8-10小時的黑暗，即可滿足生長發育的需要。
依據植物開花對於日照時間的反應，人們將植物分為長日植物（須大於12小時的光照時間才能開花）、短日植物（小於10小時的光照時間才能開花）和日中性植物（開花對光照時長不敏感）。因此植物工廠補光需根據採收要求，合理的對植物進行補光時間的處理。
植物工廠的光照分布一般多為頂光照系統，光源置於培養容器上方30-40cm處，光垂直照射下方的植株。頂光照垂直照射的方式便於日常操作和管理，但當隨著植物株高的增長，冠幅的增大，大量的光被高的植株中途擋截，僅有少量的光可被植物的下部葉片吸收利用，這樣導致一些植物種類不能夠很好的生長發育。採用側光照系統可以極大的提高光能利用效率，側光照系統的光能利用效率是垂直光照系統的3-5倍。
側光照系統中的植株較頂光照系統的植株節間更短，植株不徒長，且植株的葉片數量較多，植株長勢較好。但目前側光照系統應用於生產還不成熟，不便於目前的植物工廠自動化生產管理，且成本較高。
在日常生產中，人們通過多種方法提高植物工廠頂光照系統的光能利用效率。調整頂光照系統的光照方向，可以減少光的散失；在燈管上方布置反光材料，使光反射變為向下的光，使植株的光照增加40-50%，在或者側面布置反光材料，可以使部分散射光變為側光被植物側面吸收利用。
太陽光中的光譜極寬，但可以被植物有效吸收利用的光譜波長是非常有限的。一般認為，太陽光中280-800nm波長範圍的光是植物可吸收利用的光，這部分光影響著的植物的生長發育。而這個波段中，起主要作用的是藍光波段（400-500nm）和紅光波段（600-700nm）。
紅光波段是葉綠素最強的吸收光帶，對植物有著最強的光合效應，紅光有利於大部分植物的乾物質積累，增大植株的葉片面積，加快植株葉片的生長速率。通常紅光與遠紅光（700-800nm）共同作用於植物的光敏色素（phytochrome），調節著植物的光形態建成。適當增加遠紅光的比例，可促進植株莖的生長。
藍光波段是植物進行光合作用的次高峰區，是植物葉綠素和類胡蘿蔔素的強吸收帶，對植物的生長和生物量的積累亦有調控作用。藍光可提高植物幼苗的根系活力，提高根系對養分的總吸收面積和活躍吸收面積，有利於植物根系的生長發育。
除去紅藍光波段，植物對其他波段的光的吸收利用較少，因此對於植物形態和生理影響較小，但對植物生長也會產生不同效果的影響。例如，UV-B (280-320nm)會導致植物色素褪色；UV-A (320-400nm)影響植物的光周期效應，抑制莖的伸長；遠紅外（700-800nm）影響著植物的發芽和開花，黃綠光（500-600nm）可促進植物的光合系統的光合效率。
以往的研究發現，在植物的生長發育過程中，一般單色光不足以保證植物的良好生長，複合光可以有效解決這一問題。適度提高複合光中紅藍光源的比例，可促進植物工廠中種苗的生長發育，改善植株長勢。
目前為止，植物工廠使用的人工光源主要有高壓鈉燈、螢光燈和發光二極體（LED）。早期的植物工廠多使用採用高壓鈉燈用於植物的補光，但其光譜缺少植物生長必須的紅藍光譜，發熱量較高，功率高，不利於多層立體栽培。螢光燈的發射光譜範圍可在350-750nm之間，光譜性能較好，較高壓鈉燈相比，發光效率更高，功率較低，但其紅光光譜波峰值較低，一般在植物培養時需增加紅光光源進行補光處理。
LED是目前植物應用最為廣泛的人工光源，LED可散發植物所需要的各種單色光，根據生產需要，可進行不同光譜的組合，滿足植物的生長發育對於光譜的需求；作為冷光源，它具有散熱量小的優點，可以很好的用於植物工廠的多層立體栽培；電能轉換效率也較高，節電效果為螢光燈和高壓鈉燈的數倍；同時兼具環保、壽命長、少維護等特點，因此是目前植物工廠應用較多的主流光源。
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