En las fábricas de plantas, la luz es totalmente controlable para la producción de cultivos pero implica un costo. Para una iluminación eficiente, la eficiencia en el uso de la luz (LUE) debería ser considerada como parte del diseño del entorno lumínico. Los objetivos de este estudio fueron evaluar e interpretar la interceptación de la luz, la tasa fotosintética y la LUE de lechugas bajo luces eléctricas utilizando simulación de trazado de rayos. El modelo de arquitectura del cultivo fue construido mediante escaneo 3D, y se utilizó la simulación de trazado de rayos para interpretar la interceptación de la luz y la fotosíntesis. Para evaluar la fiabilidad de la simulación, se compararon las intensidades de luz medidas y las tasas fotosintéticas en una cámara de crecimiento con las obtenidas por simulación en diferentes densidades de siembra. Bajo varios escenarios modelando diversos factores que afectan los entornos lumínicos, se interpretaron los cambios en la interceptación de la luz y la LUE. Las intensidades de luz y las tasas fotosintéticas obtenidas por simulación mostraron una buena concordancia con los valores medidos, con R > 0.86. Con la disminución de la densidad de siembra, la interceptación de la luz de la planta central aumentó aproximadamente un 18.7%, pero la de las plantas vecinas disminuyó aproximadamente un 5.5%. Bajo los diversos escenarios, distancias de iluminación más cortas indujeron una distribución de luz más heterogénea en las plantas y causaron una menor interceptación de luz. Bajo una distribución de luz homogénea, la intensidad lumínica fue óptima en aproximadamente 360 mol m s con una LUE de 6.5 g MJ. Los resultados de este estudio pueden proporcionar ideas conceptuales para el diseño de entornos lumínicos en las fábricas de plantas.