В последнее время в сфере садоводства в закрытом грунте возрастает интерес к и . Диоды обладают низким энергопотреблением, нагреваются не так сильно, как ДНаТ, не требуют дополнительных приборов для подключения. В этой статье мы постараемся разобраться с плюсами и минусами данного типа ламп и понять, где и в чем здесь выгода для садовода.

LED (Light Emitting Diode) – это полупроводниковый прибор, который искажает электрическое напряжение в свет. От химического состава полупроводника зависит спектральный диапазон излучаемого света. На вид это практически обычная лампа с множеством светодиодов в ней. Эти штуки изобрели еще в 1907 году, но для нужд растениеводства их доработали относительно недавно. Несмотря на то, что светодиодные лампы для растений только вошли в нашу жизнь, они уже успели создать себе хорошую репутацию.

Как подобрать LED освещение для гроубокса?

• синий спектр 430–455 нм, используемый для освещения во время вегетации (сине-фиолетовый диапазон помогает в создании ингибиторов роста, которые способствуют формированию растения, увеличению его плотности и крепости);
• красный спектр 660 нм, используемый на стадии цветения растений (красно-оранжевый диапазон волн отвечает за развитие плодов, корней, прирост объема ботвы).

Остальные диапазоны значительно менее эффективны для подсветки.

Для различных видов растений, а также этапов их роста необходимы разные соотношения синей и красной составляющей спектра. Поэтому при выборе светодиодной панели или лампы необходимо учитывать спектр излучения. Лучше выбирать многоспектральные LED светильники, иначе придется покупать один блок для вегетативной стадии развития растений и второй для цветения.

Второй важной характеристикой при выборе светодиода является мощность . Ее необходимо подбирать, отталкиваясь от необходимой площади освещения. Рассмотрим распространенные виды светодиодных приборов и их характеристики:

1. Фитолампы мощностью 5-15 Вт – хорошо подойдут для досветки одного-двух растений, освещают площадь до 0,5 м. кв.; Фитолампы мощностью 21-27 Вт – покрывают светом площадь до 0,6-0,65 м. кв.
2. Круглый светодиодный фитосветильник, мощностью 80-150 Вт, отлично подойдет для дополнительного освещения растений.
3. Прямоугольные светодиодные светильники мощностью от 150 Вт до 800 Вт будут лучшим решением для полного освещения растений, без использования естественного света.
4. Фитоленты – выгодное по сочетанию цена и качество решение, которое подойдет только для досветки растений, естественное освещение им заменить нельзя.

Преимущества светодиодного освещения растений

1. Светодиодные панели и фитосветильники отлично подходят для домашних оранжерей, зимнего сада, гроутентов, т. к. выделяют значительно меньше тепла (по сравнению с ДНаТ). Поэтому при их использовании не потребуется отдельный вентилятор для отвода горячего воздуха, как с натриевыми лампами. Оптимальная высота подвеса – 30-50 см от верхних листьев растения.
2. LED-светильники не требуют дополнительных устройств, таких как ПРА и ИЗУ, которые необходимы для подключения натриевых ламп. Светодиодные панели и светильники подключаются стандартным проводом непосредственно к сети 220В, благодаря этому практически исчезает риск пожара или короткого замыкания.
3. Благодаря своей конструкции светодиод формирует строго направленный пучок света и рефлектор (отражатель) для него не требуется.
4. Светодиодные лампы потребляют в 4-5 раз меньше электричества, чем натриевые лампы. Заявленная производителем потребляемая мощность на самом деле будет еще ниже, т. к. она лишь указывает на размер кристалла и его потенциал, а ток подается меньше. Например, реальное энергопотребление лампы 15 Вт = 8,5 Вт.
5. Долгий cрок службы – до 50000 часов. При условии, что выбранный вами светильник или лампа не будут перегреваться и перегорать.
6. Быстрый монтаж.
7. Не требует постоянного контроля и предварительной подготовки площади для размещения.
8. Диодная подсветка растений безвредна человеку и окружающей среде – не содержит ртути и других опасных веществ.

Недостатки LED

Основным ограничительным фактором распространения этой разновидности освещения является цена. Сравним стоимость светильника (мощность 140 Вт, площадь освещения порядка 60*60 см) и комплект ДНаТ 250 Вт (лампа Super HPS 250 Вт + ЭМПРА 1-К-250Вт + светильник закрытый CoolMaster 100 + вентилятор GARDEN HIGHPRO 160). LED Apollo 4 стоит 15600 рублей, комплект ДНАТ – 11700 рублей.

Ну а если приобретать отдельные блоки светодиодов для вегетативной стадии и для цветения, то, в конечном счете, это приведет к еще большему удорожанию системы освещения.

Вторая частая проблема светодиодов – перегревание и, как следствие, перегорание. Поэтому лучше выбирать светильник с активным охлаждением. К таковым относятся фитосветильники Apollo, о которых мы расскажем дальше.

На покупке светодиодных ламп лучше не экономить. Выбирайте светодиоды с гарантией, от надежных производителей, почитайте отзывы. Как правило, дешевые китайские светодиоды быстро выходят из строя, а чинить их сложно, т. к. мало кто этим занимается.

LED светильники Apollo

Apollo является многоспектральным полноценным светильником, обеспечивающим освещение растений в течение всего жизненного цикла. Диоды в светильниках Apollo работают в пяти спектрах. Цветность диодов на 1 сегмент (нм*шт): 660*3, 630*6, 470*3, 595*1, 6500*2. По заявлению самого производителя светильник Apollo 4 работает с той же производительностью, что и 420 Вт лампа ДНаТ.

Ну и в довершении мы публикуем спектрограмму светильника Apollo 140, лампы ДНаТ 150 Вт и 250 Вт.

Как видно, пик в синей области у LED Apollo 140 значительно выше, что благоприятно скажется на вегетативном развитии растения. LED Apollo 140 имеет четко выраженный пик в красной области, в то время как у 150 и 250 ДНаТа он смещен ближе к желтому спектру, что менее эффективно для развития растений. Показатель ФАР (общая фотосинтетически активная радиация) у LED Apollo 140 и лампы ДНаТ 250 Вт в целом сопоставим – 161 против 172.

Вывод: при одинаково поглощенных ватах светильник LED Apollo выдает больше «полезного» освещения, чем ДНаТ 150 и 250 Вт.

Гибридное освещение – LED + ДНаТ

При выращивании высокопродуктивных гибридов растений совокупность ДНАТ + LED может дать существенный прирост к урожаю. Рассмотрим подробнее.

Итак. Лампы ДНАТ мощностью 400 Вт и выше дают мощный поток красного света, что так важно на цветении и плодоношении. Помимо этого ДНАТ гораздо более мультиспекртальный, нежели красно-синие диодные светильники. LED же выделяет минимум тепла – рабочая поверхность светильника LED в 280W едва достигает 40 градусов по сравнению с 200 градусами ДНАТа, и это огромное преимущество. Таким образом, если использовать мощный поток ДНАТ и досветить боковые стороны LED-панелями, то показатели ДНАТа в люменах возрастет с 60000-95000 до 100000-160000, не повышая при этом ни температуру в гроуруме и экономя энергию!

На данный момент в западных гроурепортах все чаще можно встретить тип освещения: 1 ДНАТ и несколько ЛЕД светильников. Результат при этом получается ранее немыслимый!

Для закрепления информации смотрите видео с нашего канала на YouTube:

Казалось бы, все знают, что для хорошего роста растений, для получения большого урожая необходим свет. За счет света происходит фотосинтез и другие процессы, в которых я не очень силен. Однако, не многие знают, что растениям нужно не только МНОГО света, но и определенный свет!

В мире выпускают огромное количество фитоламп, фитосветильников и т.п. источников света, которые и предназначены для более быстрого и сильного роста растений. Но как бы то ни было, наиболее распространенными и наиболее востребованными остаются светодиодные ленты для растений. Обусловлено это тем, что свет, исходящий от этого источника равнонаправленный, светодиоды равномерно распределены по всей длине ленты и растение получает именно то количество света, которое ей необходимо. Чего не скажешь об узконаправленных фитолампах. Они дают светораспределение только в определенной области. Для того, чтобы полностью охватить все растение нужно не одну лампу. А это дополнительные затраты, дополнительная энергия, дополнительные непредвиденные обстоятельства.

Понятно, что светодиодные ленты - устройства далеко не новые и не в диковинку. Я уже не раз освещал такие вопросы, как: , выбор трансформаторов для них и т.п. Поэтому в этой статье не буду останавливаться на них. Кому надо, могут прочитать самостоятельно на сайте.

Я же хочу остановиться на технических характеристиках этих лент. Вернее на том, какой свет должен быть у светодиодных лент для растений, чтобы получить наибольший эффект от их использования.

Спектр светодиодов для растений

Для того, чтобы разбираться в необходимых спектрах для разнообразных растений необходимо понимать на какие части освещения делится солнечный свет. Единицей измерения любых частей являются нанометры. Каждая часть света имеет свою длину:

• 380 нм и ниже – ультрафиолетовая часть;
• 380-430 нм – фиолетовая;
• 430-490 нм – синяя;
• 490-570 нм – зеленая;
• 570-600 нм – желтая;
• 600-780 нм – красная;
• 780 нм и выше – инфракрасная.

В зависимости от того, в каком положении находится солнце, изменяется и составляющая спектра. Если солнце находится в зените, то ультрафиолет увеличивается, а инфракрасное падает. Таким образом в зените будет преобладать свет от фиолетового до желтого. При восходе наоборот преобладает зеленый и инфракрасный. Также стоит учитывать и тот факт, что на спектр будет влиять не только расположение солнца, но и различные факторы - облачность, пылевые характеристики, магнитные бури и т.п. Т.е. понятно, что солнце, не смотря на то, что оно является мерилом освещения не всегда "выдает" нам то, что мы хотим получить. Отсюда понятно желание человека получить искусственный свет, который максимально будет приближен к солнечному и не будет зависеть от разнообразных факторов.

Вообще, фитолампы или другие источники света для растений - достаточно тяжелая и интересная тема. В одной статье вряд ли можно осветить все вопросы и нюансы. Но в моем случае это и не нужно. Своей целью я ставил разобраться о том, какие светодиодные ленты для растений наиболее предпочтительны, какое количество светодиодов для растений стоит использовать и какие. Каким образом их размещать. В общем - основополагающие вопросы, которые так или иначе необходимо знать, если Вы решили использовать в своем хозяйстве светодиодную ленту для растений.

Углубимся немного в растениеводство. В частности, на какие процессы влияет различное излучение.

• Ультрафиолетовое излучение в своем роде негативно влияет на весь рост растения. Листья желтею, стебли скручиваются, начинают болеть. Но это можно наблюдать только в том случае, если мы будем использовать чистый ультрафиолет. В природе же этот спектр задерживается озоновым слоем и практически не доходит до растений. Это относится к излучению с длиной волны 280 нм и ниже.
• Длинные ультрафиолетовые лучи от 315 нм до 380 нм дают растениям не рост, а позволяют набрать стеблям массивность. Растения хорошо набирают витамины. Излучение в 315 нм способствует растениям легко переносить небольшие заморозки. Особенно это необходимо, если растения поздние и должны плодоносить или цвести осенью. Когда еще не сильно холодно, но и летнее солнцестояние уходит со стремительной скоростью.
• Фиолетовые и синие лучи идеально подходят для фотосинтеза. Растение поглощает больше света и идет интенсивный рост. Хорошо завязываются бутоны, клубни и т.п.
• Зеленый свет, вопреки распространенному мнению, никак не влияет на "зелень" растения. Такой спектр проходит мимо листьев. Фотосинтез минимален. За счет зеленого спектра растение вытягивается и набирает рост.
• Красный спектр - основа для фотосинтеза. Использование этого спектра позволяет растениям развиваться молниеносно. И это можно легко заметить, если ставить эксперименты с солнечным светом и искусственным с преобладанием красно-оранжевого спектра.

В принципе, мы все это можем получить, если будем выращивать культуры в открытом грунте или теплице. Но в силу различных факторов растения не будут развиваться быстро и безболезненно.

Именно для искусственного и быстрого роста растений были придуманы фитолампы. О них я уже сказал, что использовать их стоит только в том случае, если растение еще маленькое. Наиболее рациональным нужно включать светильники, которые будут нам давать рассеянный свет по всему растению. Но опять же, это все стоит денег. И не маленьких. Хорошей альтернативой можно считать светодиодные ленты для растений. Их можно располагать вертикально по всей длине растений и на большом пространстве. Стоимость по сравнению с обычными лампами не большая и позволить их себе может каждый.

Сразу оговорюсь, что светодиодная лента для растений - не панацея. И я бы стал их использовать только в начальной стадии развития растений. ПО мере развития все-таки придется переходить на лампы и светильники, которые необходимо подбирать индивидуально. Нет общего решения для фитоосвещения. Для каждой культуры необходимо подбирать свой цвет. Это тяжело. И никто просто так Вам не даст этой информации. Но если Вы сможете подобрать и экспериментальным путем высчитать необходимый спектр, то гарантированно получите быстрый и большой урожай.

Светодиодная лента для растений полного спектра

Для ламп, светильников и лент для растений используются не обычные светодиоды, а фитосветодиоды, которые обладают практически полным спектром, что и позволяет их использовать в растениеводстве.

Наиболее распространенными и подходящими (в большей свое степени) являются светодиодные лены для растений полного спектра - full spectrum. В них используются красные и синие светодиоды. Количество на метр разнообразное. Необходимо смотреть на технические характеристики. Выпускают ленты с сочетанием 10 к 3, 15:5 и 5:1. Лучшими признаны ленты с 5 синими светодиодами к 1 красному. Соотношение 5:1 стоит использовать, если Ваши растения находятся на подоконнике и у них есть достаточно доступа к солнечному свету.

Светодиодные ленты для растений полного спектра - универсальный источник света и подойдет для всех растений. Как в действительности - не знаю. Не пробовал. У меня на подоконнике растет только укроп. И света от ленты достаточно. кусты мелкие, но пушистые. Что мне и надо было))).

Комплектация светодиодных лент для растений

На рынке представлено просто огромное количество разнообразных светодиодных источников света для растений. На любой вкус и цвет. На любой кошелек. Сразу скажу, что действительно качественных лент европейского производства практически нет. Большинство любителей садоводов приобретают ленты на китайских площадках. В частности на Aliexpress. У меня тоже есть наработки по этому вопросу. Ссылки на проверенные магазины - по запросу. Не хочу забивать текст возможно ненужными ссылками.

Я не вижу смысла тратить баснословные деньги на "якобы" истинные Bridgelux и т.п. ленты. Могу со стопроцентной уверенностью сказать, что наши "продаваны" предлагают ничем не отличающуюся продукцию с того же Ali. Только в более красочной упаковке и рекламным материалом.

Есть наиболее продвинутые, которые предлагают разрозненные комплекты, в результате чего лента становится еще более дорогой по стоимости.

Светодиодная лента для растений НИЧЕМ не отличается от обычной по питанию. Для них не используют каких-то специальных блоков питания, специальных радиаторов и т.п. вещей, которые могут Вам впарить не честные на руку продавцы. Будьте внимательны. Все различие состоит только в том, что в лентах устанавливают специальные светодиоды с определенным спектром. На этом различия и заканчиваются. Хотя... Из-за необычного падения на фитосветодиодах ленты для растений в основном режут на отрезки по 9 светодиодов в каждом, в отличии от обычной, где в отрезках остаются 3 LEDs.

Установка и соединение светодиодной ленты для растений

Опять же - данная процедура ничем не отличается от соединения и установки обычных лент. Ряд вопросов об установке, соединении коннекторами и пайкой я описал в Единственное, что хочется отметить - это то, что желательно иметь влагозащищенную ленту. Так как растения все-таки дышат и выделяют влагу, которая может "разрушить" ленту.

Преимущества использования светодиодных лент для растений

• Ничтожно малое потребление энергии. Особенно это видно при сравнении потребления ламп ДНАТ и светодиодными
• Светодиодные ленты для растений практически не нагреваются, чего не скажешь о других источниках света
• Светодиодные ленты обладают узким спектром, "запиленным" именно под растения, а не общее освещение
• При правильном монтаже ленты могут "выращивать" растения до 3 лет. Есть производители, которые обещают 5-6 лет работы. Да. Они будут работать столько лет. Могут и еще дольше. Но все-таки деградация даст о себе знать. Я бы не стал использовать ленты более 2-3 лет. Дабы освещенность была всегда высокой.
• Большая светоотдача
• Энергоэффективность и экологичность

Кирилл Сысоев

Мозолистые руки не знают скуки!

Содержание

В зимнее время, когда солнечного света с каждым днем становится все меньше, растения ощущают в нем острый недостаток. Огородники, занимающиеся выращиванием рассады, разведением редких сортов цветов, озабочены продлением светового периода для растущих культур. Использование обычной комнатной лампы не рассматривается ими, как удачный вариант.

Как выбрать лампу для растений

Конструкция LED ламп состоит из светодиодных матриц. При выборе такого прибора нужно знать, что не все могут использоваться в качестве дополнительного источника света для растений. Нужно обратить внимание на такой основной параметр – диапазон спектра электромагнитного излучения (длина волн). Человек воспринимает отдельные волны, как цветной поток, их вместе видит, как белый свет. Для роста растений лучше использовать диодную лампу с длиной волн около 430-455 нм (она будет давать синий свет). Цветущие нуждаются в красном спектре (660 нм).

Светодиодные фитолампы для растений

Светодиодные светильники для растений используются в квартирах для декоративных цветов, в помещениях, где в закрытом грунте выращивается рассада. Для второго случая понадобится больше ламп, ведь подсветка должна быть над каждым рядом растений. Это позволяет заменить естественный свет искусственным, создать комфортные условия в теплице. Еще садоводы с удовольствием используют светодиодные лампы для освещения растений в саду, влияющие на активный рост, цветение, образование плодов.

Преимущества

Такие популярные на сегодня led-лампы для растений имеют массу преимуществ перед газоразрядными, люминесцентными, лампами накаливания. Они очень выгодны, имеют внушительные характеристики, поэтому привлекают профессиональных садоводов и огородников. Лучшие световые условия, чем может создать светодиодная фитолампа сложно представить. К основным и неоспоримым преимуществам устройств (лед) относят:

• Долговечность. Срок службы фитосветильника может составлять до 50 тыс. часов, это чуть более 11-лет шестнадцати часовой работы в день. Лампы накаливания (для сравнения) способны проработать около 1 тыс. часов. Это доказывает, что фитолампа для растений просто создана для длительной эксплуатации.
• Энергоэффективность и энергосбережение. Практика показывает, что энергоэкономия по сравнению с газоразрядными лампами достигает 80%. 480-ваттная система искусственного освещения по эффективности сходна с 700-ваттной. Ярче будет газоразрядная лампа (из-за мощности), однако растения не поглощают и 70% ее излучений. Спектр света, который отвечает за производительность гораздо важнее.
• Простота в применении. Светодиодные лампы для растений не требуют никакого дополнительного оборудования (отражателей, защитных стекол, специальных патронов). С их помощью можно выращивать цветы, фрукты, овощи. Отзывы покупателей в большинстве положительные.
• Безопасность. LED светильники безвредны для растений, ухаживающих за ними людьми. Практически не нагреваются, потому не иссушают молодые зеленые листочки. Можно устанавливать лампы на расстоянии 25-30 см. Даже такое близкое расположение не требует постоянного проветривания, на температуру в помещении светодиоды не влияют.
• Экологичность. Светодиодные лампы для растений не выделяют вредных веществ, не содержат ртути. Допустимо использование в домашних условиях (в квартире, на балконе и т.д.)

Недостатки

Глядя на все эти преимущества светодиодных ламп, некоторые мысленно задаются вопросом: в чем же подвох? Хотелось, чтобы он отсутствовал, но недостаток имеется. Для некоторых он предопределяет выбор, вынуждает отказываться от покупки. Этим существенным минусом является высокая цена. Мало садоводов-любителей или простых обожателей цветов согласны отдать за такое чудо от 200 до 1500 долларов. Чаще светодиодные лампы для освещения растений выгодны в профессиональной сфере выращивания цветов или овощей.

Досветка растений светодиодами

На процесс фотосинтеза существенно влияет не только спектральное воздействие (синий или красный свет), важен еще световой режим. Он заключен в регулярной смене «дня» и «ночи» для растений. С его помощью удается регулировать стадии цветения и вегетации, просто сменив длительность пребывания на свету и темноте. Существуют нейтральные виды цветов, к примеру, на стадии развития розы световой режим никак не влияет. Перед тем как начать выращивать любую культуру, нужно выяснить предпочтения, правила содержания ваших будущих насаждений.

Лампы для рассады

Рассада является маленькими, неокрепшими росточками, требующими особого ухода. Для ее взращивания как нельзя лучше подходят светодиоды для растений. Они способны сделать условия комфортными благодаря постоянной температуре, необходимым спектрам излучения на данном этапе развития. Дневной свет (от люминесцентных ламп) не дает того же эффекта. Лед светильники рекомендуют устанавливать прямо над рассадой, ведь световой поток здесь направлен строго вниз, не рассеивается. Насаждениям это не навредит, даже соприкосновение с поверхностью лампы не вызовет ожога у листа.

Освещение для теплиц

Светодиодное освещение теплиц используется с каждым годом чаще. Никакие другие лампы не смогут дать того же эффекта (его можно увидеть по производительности). Светодиодная лента для растений имеет клейкую поверхность, ее можно прикрепить на любую установку. Она прочная, не содержит газа, от этого не взрывоопасна. В теплицах очень влажно, поэтому стоит позаботиться о надлежащей защите ленты. В противном случае она может выйти из строя. Специалисты утверждают, что модульные системы гораздо эффективнее. По их мнению ленты исполняют более декоративную функцию.

Видео: светодиодный светильник для растений своими руками

Уменьшение естественной инсоляции зимой приводит к световому голоданию комнатных растений и снижению интенсивности фотосинтеза. Светодиодная подсветка для растений и цветов решает эту проблему, но нужно уметь ее подобрать. Разберем как выбрать светодиодную лампу для растений и сделаем ее своими руками.

При недостаточной освещённости тормозятся процессы фотосинтеза что неизбежно приводит к торможению роста. Стебли истончаются, вытягиваются в сторону основного источника освещения. В период обильного цветения недостаток освещения приводит к самовольному сбросу бутонов.

Какая подсветка нужна для растений

Качество освещения для домашних цветов зависит от:

• Спектра освещения;
• интенсивности освещенности;
• длительности освещения в течение суток.

Также влияют температура в помещении и концентрация углекислого газа, но в пределах квартиры влиять на эти параметры трудно, потому опустим их.

Требования к подсветке цветов и растений:

• Отсутствие сильного тепловыделения, растения не должны перегреваться;
• наличие в спектре излучения красного и синего света, необходимого для нормального процесса фотосинтеза.

Нагрев лампы

Из-за большого нагрева колбы, лампы накаливания непригодны для использования.

Натриевые лампы высокого давления (ДНАТ) лучше подходят для подсветки растений и широко применяются в теплицах. Но для домашних условий они мало пригодны из-за высокой мощности и соответственно значительного тепловыделения (колба может нагреваться до 600 градусов). Также они дорогие в эксплуатации (высокая стоимость трансформаторов розжига).

Светодиоды практически не греются (подробнее про ), потому подойдут для квартирного использования.

Спектр излучаемого света

Хлорофилл, находящийся в зелёных листьях, способен активно поглощать свет с длинной волны 380-710 нанометров, остальной спектр не активирует процессы фотосинтеза.

Более короткие волны в спектре 380-500 нанометров стимулируют процессы деления клеток и увеличение зелёной массы, а излучение с длинной волны 500-700 нанометров необходимо для интенсивного цветения и плодоношения.

На графике наглядно видно, какой цветовой диапазон более эффективный для роста растения. Теперь сравним со спектром, излучаемым разными типами ламп.

Обыкновенные лампы накаливания мало подходят для подсветки комнатных растений, поскольку у них преобладает теплый спектр (700+ нанометров). Люминесцентные, которым отдают предпочтения за счет их стоимости, по спектру совсем бедные и уступают даже лампам накаливания.

Спектр излучения светодиодов для растений будет идеальным. Особенно при объединении холодного белого – 400-500нм и теплого белого 500-700нм цветов.

Преимущества подсветки цветов светодиодами

Минимальный срок службы светодиодов 50 000 часов при минимальных потерях в яркости.

Светодиоды более экономичны и расходуют меньше электроэнергии (по сравнению с лампами накаливания в несколько раз). Обладают крайне высоким КПД и выдают около 100 Лм на 1Вт потребленной энергии.

Светодиодные ленты излучают свет под углом 120 градусов, что позволяет сконцентрировать излучение на растениях, а не освещать комнату.

Компактные размеры позволяют создавать освещение для цветов любых форм.

Специализированные светодиодные фитолампы для растений

Фитолампы – это красные и синие светодиоды с пиком интенсивности в диапазоне 440 и 660 нанометров, т.е. вся мощность излучения находится в эффективном для растений диапазоне.

Такой светодиодный светильник для растений применяется, если необходимо освещать небольшую площадь в 30-50 см 2 (одно растение или один горшок), т.к. светоизлучающий модуль имеет угол светового потока 120 градусов. Для подсветки большого количества растений (рассада) более рентабельно использовать светодиодные ленты и модули.

Фитолампа – хороший выбор для роста одного комнатного цветка, но цена на них неоправданно выше чем на обычные светодиодные ленты. При комбинировании теплого и холодного света светодиодных лент, вы получите тот же результат, но за меньшие деньги.

Важно. Решив использовать фитолампы, не покупайте формфактор типа «кукуруза». Большая часть излучения будет тратится впустую, даже при наличии рефлектора, снижая общую эффективность освещения.

Делаем светодиодную подсветку для цветов своими руками

Изготавливать светодиодные лампы под цоколь нет смысла. Это не практично. Мы будем использовать светодиодную ленту. Изготовление самодельной фитолампы для цветов сводится к трем пунктам:

1. Рассчитать необходимую мощность светодиодного освещения для цветов.
2. Подобрать модель ленты.
3. Подобрать блок питания.

Расчет мощности светодиодного освещения

Необходимая освещенность для полноценного роста цветов составляет 10000-15000 Люкс. Исходя из этих цифр следует отталкиваться при расчёте подсветки для растений из светодиодов.

Разберем на конкретном примере . Делаем подсветку рассады в коробке размером 0,75 x 0,3 метра. Обеспечим растения освещением 15 000 Люкс.

15 000 Люкс – интенсивность излучения 15 000 Люмен, освещающего поверхность 1 м 2 с высоты 1 метр.

Наша освещаемая площадь:

0,75м * 0,3м = 0,225 м 2

Значит наша требуемая интенсивность света:

15000 Лм/м 2 * 0,225м 2 = 3375 Люмен

Определим высоту расположения освещения. Полученная интенсивность освещения в 3375 Лм нужна при расположении светодиодных ламп для растений на высоте 1м. Уменьшив высоту в два раза, требуемая интенсивность упадет в 4 раза (закон обратных квадратов). Разместив освещение на высоте 0,5м, получим интенсивность света:

Закон обратных квадратов — при увеличении расстояния до источника света в 2 раза, интенсивность светового излучения падает в 4 раза.

3375 / 4 = 845 Лм

Осталось подобрать LED ленту по этим параметрам.

Подбираем светодиодную ленту для подсветки цветов

Из расчета мы получили необходимую интенсивность света 845 Лм. При наших размерах коробки с цветами, лучше взять 2-4 отрезка ленты, длиной 0,75 м, чтобы равномерно покрыть всю площадь.

Световой поток LED ленты указывается из расчета на 1м. Если нам нужно только 0,75м, то необходимо добавить 25% к заявленной производителем интенсивности светового потока.

845 / 2 * 1,25 (компенсируем длину ленты) = 530 Люмен (для двух отрезков)

845 / 4 * 1,25 = 265 Люмен (для четырех отрезков)

Итоговые параметры ленты:

• Интенсивность света (яркость) 465 Лм;
• Температуру света – комбинируем теплый + холодный (3000К + 6000К);
• Напряжение питания 12В – самый распространенный тип лент.

Нам подойдет SMD3528-W-60led — 3 метра, или SMD2835-W-60led — 1,5м. можете почитать про маркировку лент.

Выбор блока питания для светодиодных лент

Важно подобрать подходящий для драйвер для питания освещения комнатных растений. Критериев всего несколько:

• Мощность (самый важный);
• тип корпуса;
• дополнительный функционал.

Расчет мощности блока питания . Рассмотрим на примере 3 метров ленты SMD 3528, 60 светодиодов на 1 погонный метр. Мощность 1 п.м. 4,8W. Прибавим 25% запаса на потерю в соединениях и проводниках и получим:

3м (длина) * 4,8W (мощность 1 метра) * 1,25 (запас) = 18W.

Подойдет любой БП мощностью больше 20Вт и напряжением 12В.

Тип корпуса . Бывают корпуса с разным уровнем пыле- влагозащиты, в алюминиевом или пластиковом корпусе с принудительным или естественным охлаждением.

• Степень защиты выбираем в зависимости от условий эксплуатации. При высокой влажности (размещение внутри теплиц) степень защиты должна быть не ниже IP67.
• Материал корпуса выбирайте любой. Преимуществ никаких не дает.
• Принудительное охлаждение необходимо при высокой мощности блока питания (свыше 200W). В противном случае достаточно пассивного охлаждения.

Дополнительный функционал . Блоки питания могут иметь дистанционное управление с пульта, снабжаться lcd экранами, иметь таймеры. Дополнительный функционал приобретайте по желанию. Чем больше функций — тем дороже блок питания.

Подключение ленты к блоку питания

Подключайте все отрезки лед ленты параллельно к блоку питания. При подключении используйте коннекторы (подробнее про ). Один неразрывный участок ленты не должен превышать длины 5м.

Помните про класс защиты светодиодной ленты для растений и блока питания. Выбирая класс IP20 — размещайте освещение и питание в сухих, незапыленных местах. Если класс IP67,68 — размещать можно даже во влажных теплицах.

Варианты размещения освещения для рассады

• Индивидуальная подсветка растений светодиодами.
• Стеллажи для растений.

Точечное освещение растений позволит не только избежать ежегодной передислокации всех горшков и вазонов к месту зимовки, но и создать уникальный, неповторимый дизайн интерьера. В качестве источника освещения можно использовать миниатюрные, но мощные светодиоды.

Светодиоды для подсветки растений способны выдавать до 120 люмен и быть как подсветкой для растения, так и ночником.

Для индивидуальной подсветки можно купить специализированную светодиодную фитолампу, о которых мы писали выше. Метод расчета тот же, что и для светодиодной ленты.

Стеллажи для растений.

При большом количестве объектов освещения более целесообразно сделать полки снизу которых будет монтироваться светодиодная лента для растений.

Стеллажи можно оградить светоотражающими материалами: фольгой, металлизированным утеплителем. Это позволит обеспечить круглосуточную подсветку, но не будет мешать отдыхать в вечернее время. Также такая ширма увеличит освещенность растений на 10-15 процентов.

Экология потребления. Наука и техника: Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

Интенсивность фотосинтеза под красным светом максимальна, но под одним только красным растения гибнут либо их развитие нарушается. Например, корейские исследователи показали, что при освещении чистым красным масса выращенного салата больше, чем при освещении сочетанием красного и синего, но в листьях значимо меньше хлорофилла, полифенолов и антиоксидантов. А биофак МГУ установил, что в листьях китайской капусты под узкополосным красным и синим светом (по сравнению с освещением натриевой лампой) снижается синтез сахаров, угнетается рост и не происходит цветения.

Рис. 1 Леанна Гарфилд, Tech Insider - Aerofarms

Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

В чем оценивать энергетическую эффективность светильника?

Основные метрики оценки энергетической эффективности фитосвета:

• Photosynthetic Photon Flux (PPF ), в микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов света в диапазоне 400–700 нм, которые излучил светильник, потребивший 1 Дж электроэнергии.
• Yield Photon Flux (YPF ), в эффективных микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов на 1 Дж электроэнергии, с учетом множителя - кривой McCree .

PPF всегда получается немного выше, чем YPF (кривая McCree нормирована на единицу и в большей части диапазона меньше единицы), поэтому первую метрику выгодно использовать продавцам светильников. Вторую метрику выгоднее использовать покупателям, так как она более адекватно оценивает энергетическую эффективность.

Эффективность ДНаТ

Крупные агрохозяйства с огромным опытом, считающие деньги, до сих пор используют натриевые светильники. Да, они охотно соглашаются повесить над опытными грядками предоставляемые им светодиодные светильники, но не согласны за них платить.

Из рис. 2 видно, что эффективность натриевого светильника сильно зависит от мощности и достигает максимума при 600 Вт. Характерное оптимистичное значение YPF для натриевого светильника 600–1000 Вт составляет 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Натриевые светильники 70–150 Вт имеют в полтора раза меньшую эффективность.

Рис. 2. Типичный спектр натриевой лампы для растений (слева) . Эффективность в люменах на ватт и в эффективных микромолях серийных натриевых светильников для теплиц марок Cavita , E-Papillon , «Галад» и «Рефлакс» (справа)

Любой светодиодный светильник, имеющий эффективность 1,5 эфф. мкмоль/Вт и приемлемую цену, можно считать достойной заменой натриевого светильника.

Сомнительная эффективность красно-синих фитосветильников

В этой статье не приводим спектров поглощения хлорофилла потому, что ссылаться на них в обсуждении использования светового потока живым растением некорректно. Хлорофилл invitro , выделенный и очищенный, действительно поглощает только красный и синий свет. В живой клетке пигменты поглощают свет во всем диапазоне 400–700 нм и передают его энергию хлорофиллу. Энергетическая эффективность света в листе определяется кривой «McCree 1972 » (рис. 3).

Рис. 3. V (λ) - кривая видности для человека; RQE - относительная квантовая эффективность для растения (McCree 1972); σ r и σ fr - кривые поглощения фитохромом красного и дальнего красного света; B (λ) - фототропическая эффективность синего света

Отметим: максимальная эффективность в красном диапазоне раза в полтора выше, чем минимальная - в зеленом. А если усреднить эффективность по сколько-нибудь широкой полосе, разница станет еще менее заметной. На практике перераспределение части энергии из красного диапазона в зеленый энергетическую функцию света иногда, наоборот, усиливает. Зеленый свет проходит через толщу листьев на нижние ярусы, эффективная листовая площадь растения резко увеличивается, и урожайность, например, салата повышается .

Энергетическая целесообразность освещения растений распространенными светодиодными светильниками белого света исследована в работе .

Характерная форма спектра белого светодиода определяется:

• балансом коротких и длинных волн, коррелирующим с цветовой температурой (рис. 4, слева);
• степенью заполненности спектра, коррелирующей с цветопередачей (рис. 4, справа).

Рис. 4. Спектры белого светодиодного света с одной цветопередачей, но разной цветовой температурой КЦТ (слева) и с одной цветовой температурой и разной цветопередачей R a (справа)

Различия в спектре белых диодов с одной цветопередачей и одной цветовой температуры едва уловимы. Следовательно, мы можем оценивать спектрозависимые параметры всего лишь по цветовой температуре, цветопередаче и световой эффективности - параметрам, которые написаны у обычного светильника белого света на этикетке.

Результаты анализа спектров серийных белых светодиодов следующие:

1. В спектре всех белых светодиодов даже с низкой цветовой температурой и с максимальной цветопередачей, как и у натриевых ламп, крайне мало дальнего красного (рис. 5).

Рис. 5. Спектр белого светодиодного (LED 4000K R a = 90) и натриевого света (HPS ) в сравнении со спектральными функциями восприимчивости растения к синему (B ), красному (A_r ) и дальнему красному свету (A_fr )

В естественных условиях затененное пологом чужой листвы растение получает больше дальнего красного, чем ближнего, что у светолюбивых растений запускает «синдром избегания тени» - растение тянется вверх. Помидорам, например, на этапе роста (не рассады!) дальний красный необходим, чтобы вытянуться, увеличить рост и общую занимаемую площадь, а следовательно, и урожай в дальнейшем.

Соответственно, под белыми светодиодами и под натриевым светом растение чувствует себя как под открытым солнцем и вверх не тянется.

2. Синий свет нужен для реакции «слежение за солнцем» (рис. 6).

Примеры использования этой формулы:

А. Оценим для основных значений параметров белого света, какова должна быть освещенность, чтобы при заданной цветопередаче и цветовой температуре обеспечить, например, 300 эфф. мкмоль/с/м2:

Видно, что применение теплого белого света высокой цветопередачи позволяет использовать несколько меньшие освещенности. Но если учесть, что световая отдача светодиодов теплого света с высокой цветопередачей несколько ниже, становится понятно, что подбором цветовой температуры и цветопередачи нельзя энергетически значимо выиграть или проиграть. Можно лишь скорректировать долю фитоактивного синего или красного света.

Б. Оценим применимость типичного светодиодного светильника общего назначения для выращивания микрозелени.

Пусть светильник размером 0,6 × 0,6 м потребляет 35 Вт, имеет цветовую температуру 4000 К , цветопередачу Ra = 80 и световую отдачу 120 лм/Вт. Тогда его эффективность составит YPF = (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) эфф. мкмоль/Дж = 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Что при умножении на потребляемые 35 Вт составит 52,5 эфф. мкмоль/с.

Если такой светильник опустить достаточно низко над грядкой микрозелени площадью 0,6 × 0,6 м = 0,36 м 2 и тем самым избежать потерь света в стороны, плотность освещения составит 52,5 эфф. мкмоль/с / 0,36м 2 = 145 эфф. мкмоль/с/м 2 . Это примерно вдвое меньше обычно рекомендуемых значений. Следовательно, мощность светильника необходимо также увеличить вдвое.

Прямое сравнение фитопараметров светильников разных типов

Сравним фитопараметры обычного офисного потолочного светодиодного светильника, произведенного в 2016 году, со специализированными фитосветильниками (рис. 7).

Рис. 7. Сравнительные параметры типичного натриевого светильника 600Вт для теплиц, специализированного светодиодного фитосветильника и светильника для общего освещения помещений

Видно, что обычный светильник общего освещения со снятым рассеивателем при освещении растений по энергетической эффективности не уступает специализированной натриевой лампе. Видно также, что фитосветильник красно-синего света (производитель намеренно не назван) сделан на более низком технологическом уровне, раз его полный КПД (отношение мощности светового потока в ваттах к мощности, потребляемой из сети) уступает КПД офисного светильника. Но если бы КПД красно-синего и белого светильников были одинаковы, то фитопараметры тоже были бы примерно одинаковы!

Также по спектрам видно, что красно-синий фитосветильник не узкополосен, его красный горб широк и содержит гораздо больше дальнего красного, чем у белого светодиодного и натриевого светильника. В тех случаях, когда дальний красный необходим, использование такого светильника как единственного или в комбинации с другими вариантами может быть целесообразно.

Оценка энергетической эффективности осветительной системы в целом:

Реакция растения на свет: интенсивность газообмена, потребления питательных веществ из раствора и процессов синтеза - определяется лабораторным путем. Отклики характеризуют не только фотосинтез, но и процессы роста, цветения, синтеза необходимых для вкуса и аромата веществ.

На рис. 14 показана реакция растения на изменение длины волны освещения. Измерялась интенсивность потребления натрия и фосфора из питательного раствора мятой, земляникой и салатом. Пики на таких графиках - признаки стимулирования конкретной химической реакции. По графикам видно что исключить из полного спектра ради экономии какие-то диапазоны, - все равно что удалить часть клавиш рояля и играть мелодию на оставшихся.

Рис. 14. Стимулирующая роль света для потребления азота и фосфора мятой, земляникой и салатом.

Принцип ограничивающего фактора можно распространить на отдельные спектральные составляющие - для полноценного результата в любом случае нужен полный спектр. Изъятие из полного спектра некоторых диапазонов не ведет к значимому росту энергетической эффективности, но может сработать «бочка Либиха» - и результат окажется отрицательным.
Примеры демонстрируют, что обычный белый светодиодный свет и специализированный «красно-синий фитосвет» при освещении растений обладают примерно одинаковой энергетической эффективностью. Но широкополосный белый комплексно удовлетворяет потребности растения, выражающиеся не только в стимуляции фотосинтеза.

Убирать из сплошного спектра зеленый, чтобы свет из белого превратился в фиолетовый, - маркетинговый ход для покупателей, которые хотят «специального решения», но не выступают квалифицированными заказчиками.

Корректировка белого света

Наиболее распространенные белые светодиоды общего назначения имеют невысокую цветопередачу Ra = 80, что обусловлено нехваткой в первую очередь красного цвета (рис. 4).

Недостаток красного в спектре можно восполнить, добавив в светильник красные светодиоды. Такое решение продвигает, например, компания CREE . Логика «бочки Либиха» подсказывает, что такая добавка не повредит, если это действительно добавка, а не перераспределение энергии из других диапазонов в пользу красного.

Интересную и важную работу проделал в 2013–2016 годах ИМБП РАН : там исследовали, как влияет на развитие китайской капусты добавление к свету белых светодиодов 4000 К / Ra = 70 света узкополосных красных светодиодов 660 нм.

И выяснили следующее:

• Под светодиодным светом капуста растет примерно так же, как под натриевым, но в ней больше хлорофилла (листья зеленее).
• Cухая масса урожая почти пропорциональна общему количеству света в молях, полученному растением. Больше света - больше капусты.
• Концентрация витамина С в капусте незначительно повышается с ростом освещенности, но значимо увеличивается с добавлением к белому свету красного.
• Значимое увеличение доли красной составляющей в спектре существенно повысило концентрацию нитратов в биомассе. Пришлось оптимизировать питательный раствор и вводить часть азота в аммонийной форме, чтобы не выйти за ПДК по нитратам. А вот на чисто-белом свету можно было работать только с нитратной формой.
• При этом увеличение доли красного в общем световом потоке почти не влияет на массу урожая. То есть восполнение недостающих спектральных компонент влияет не на количество урожая, а на его качество.
• Более высокая эффективность в молях на ватт красного светодиода приводит к тому, что добавление красного к белому эффективно еще и энергетически.

Таким образом, добавление красного к белому целесообразно в частном случае китайской капусты и вполне возможно в общем случае. Конечно, при биохимическом контроле и правильном подборе удобрений для конкретной культуры.

Варианты обогащения спектра красным светом

Растение не знает, откуда к нему прилетел квант из спектра белого света, а откуда - «красный» квант. Нет необходимости делать специальный спектр в одном светодиоде. И нет необходимости светить красным и белым светом из одного какого-то специального фитосветильника. Достаточно использовать белый свет общего назначения и отдельным светильником красного света освещать растение дополнительно. А когда рядом с растением находится человек, красный светильник можно по датчику движения выключать, чтобы растение выглядело зеленым и симпатичным.

Но оправданно и обратное решение - подобрав состав люминофора, расширить спектр свечения белого светодиода в сторону длинных волн, сбалансировав его так, чтобы свет остался белым. И получится белый свет экстравысокой цветопередачи, пригодный как для растений, так и для человека.

Особенно интересно увеличивать долю красного, повышая общий индекс цветопередачи, в случае сити-фермерства - общественного движения по выращиванию необходимых человеку растений в городе, зачастую с объединением жизненного пространства, а значит, и световой среды человека и растений.

Открытые вопросы

Можно выявлять роль соотношения дальнего и ближнего красного света и целесообразность использования «синдрома избегания тени» для разных культур. Можно спорить, на какие участки при анализе целесообразно разбивать шкалу длин волн.

Можно обсуждать - нужны ли растению для стимуляции или регуляторной функции длины волн короче 400 нм или длиннее 700 нм. Например, есть частное сообщение, что ультрафиолет значимо влияет на потребительские качества растений. В числе прочего краснолистные сорта салата выращивают без ультрафиолета, и они растут зелеными, но перед продажей облучают ультрафиолетом, они краснеют и отправляются на прилавок. И корректно ли новая метрика PBAR (plant biologically active radiation ), описанная в стандарте ANSI/ASABE S640 , Quantities and Units of Electromagnetic Radiation for Plants (Photosynthetic Organisms , предписывает учитывать диапазон 280–800нм.

Заключение

Сетевые магазины выбирают более лежкие сорта, а затем покупатель голосует рублем за более яркие плоды. И почти никто не выбирает вкус и аромат. Но как только мы станем богаче и начнем требовать большего, наука мгновенно даст нужные сорта и рецепты питательного раствора.

А чтобы растение синтезировало все, что для вкуса и аромата нужно, потребуется освещение со спектром, содержащим все длины волн, на которые растение прореагирует, т. е. в общем случае сплошной спектр. Возможно, базовым решением будет белый свет высокой цветопередачи.

Литература
1. Son K-H, Oh M-M. Leaf shape, growth, and antioxidant phenolic compounds of two lettuce cultivars grown under various combinations of blue and red light-emitting diodes // Hortscience. – 2013. – Vol. 48. – P. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Possible reasons of a decline in growth of Chinese cabbage under acombined narrowband red and blue light in comparison withillumination by high-pressure sodium lamp. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Whole high-quality light environment for humans and plants. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Growth, Photosynthetic Characteristics, Antioxidant Capacity and Biomass Yield and Quality of Wheat (Triticum aestivum L.) Exposed to LED Light Sources with Different Spectra Combinations
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Effects of supplemental lighting with light-emitting diodes (LEDs) on tomato yield and quality of single-truss tomato plants grown at high planting density // Environ. Control. Biol. – 2012. Vol. 50. – P. 63–74.
7. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменский, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 4.
8. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Яковлева О.С., Знаменский А.И., Тараканов И.Г., Радченко С.Г., Лапач С.Н., Трофимов Ю.В., Цвирко В.И. Оптимизация светодиодной системы освещения витаминной космической оранжереи. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 3.
9. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние параметров светового режима на накопление нитратов в надземной биомассе капусты китайской (Brassica chinensis L.) при выращивании со светодиодными облучателями. Агрохимия. 2015. № 11.

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .