Светодиоды – источник света для растений

В эпоху активного развития инновационных систем освещения одна из интереснейших областей остается практически без внимания производителей как самих источников света, так и готовых решений — растениеводство. О нем и пойдет речь в данной статье. Источник света для растений для современного агронома.

Растениеводческое освещение можно разделить на три типа. Сфера применения подобных осветительных систем достаточно разнообразна. Начиная от «простого» удлинения светового дня до полной замены естественного источника света — Солнца. Чтобы понять, как и за счет чего обеспечить благоприятные условия для роста растений, необходимо выделить основные параметры светового излучения, влияющие на их рост.

Во-первых, это интенсивность самого света. Данный параметр влияет на процесс фотосинтеза, в ходе которого идут химические процессы превращения CO2 в углеводы. Основным показателем в растениеводстве, определяющим эту величину, является плотность потока излучения фотосинтетически активной радиации (ФАР). Измеряет в мкмоль/м²/с. Так, для выращивания томатов типовым значением плотности потока будет 185 мкмоль/м²/с, для перца — 100 мкмоль/м²/с. Если мы рассмотрим цветы, то для некоторых сортов этот показатель и вовсе будет относительно невысок. Например, для выращивания розы в горшке или герани достаточно обеспечить уровень плотности потока излучения ФАР в 50 мкмоль/м²/с.

Световой период

День – время в течение суток, на протяжении которого растение освещается. Используя различные комбинации «дня» и «ночи» для разных видов культур. Можно добиться значительного улучшения результатов. Поскольку существуют растения «короткого дня», приспособившиеся в процессе эволюции расти в условиях длинной ночи. А также растения «длинного дня», для которых предпочтителен продолжительный световой день.

Третьим важным условием является спектральный состав света. Спектр влияет на рост, формирование, развитие и цветение культур. Различные длины волн по-разному воздействуют на растения. Так, например, длины волн 200–380 нм преимущественно вредны, либо бесполезны. Все, что выше 1000 нм, попросту превращаются в тепло и не влияют на рост растения.

Для решения задач эффективного использования светодиодного освещения в растениеводстве и учитывая последние открытия в области воздействия света на рост растений. Компания Osram Opto Semiconductor дополнила свой портфель цветных 1-Вт керамических светодиодов принципиально новым продуктом. Светодиод Oslon SSL Far Red (730 нм) был разработан специально для растениеводческого освещения.

Данная длина

Данная длина волны находится на границе видимости человеческого глаза и не применяется для целей общего или декоративного освещения. Но активно востребована в растениеводческом освещении. По сравнению с традиционным освещением лампами ДНАТ, спектр которых беден в области 730 нм, такие светодиодные системы имеют неоспоримое преимущество. Теперь светодиоды для всех трех важных длин волн предлагаются в корпусе одного типа. Это позволяет унифицировать светильник, не прибегая к изменению конструкции, оптической системы или печатных плат. В настоящее время компании–производители светодиодных светильников расширяют ассортимент своей продукции. Компании выпускают светильники для растениеводства на основе светодиодов OSLON SSL.

Методики подбора источников освещения

Затрагивая тему соотношения светодиодов в светильнике для растениеводства, необходимо рассказать о так называемых спектральных весовых коэффициентах, благодаря которым существует возможность выбрать нужное соотношение источников света разных длин волн, опираясь на математический расчет. Дело в том, что до недавнего времени, да нередко и сейчас, встречается консервативный подход к подобного рода расчетам. Так, всем спектральным составляющим придаются равные весовые коэффициенты, а счет фотонов ведется в области ФАР (рис. 4). В то же время более детальный подход заключается в том, чтобы использовать кривую чувствительности растения, приближенную к реальному спектру. Мы можем легко убедиться в этом, посмотрев еще раз на рис. 2. Такая «реалистичная» кривая описана в стандарте немецкого института по стандартизации DIN 5031-10 и выглядит так, как показано на рис. 5. Основываясь на этом принципе, можно путем инженерного расчета выбрать необходимое соотношение светодиодов в светильнике в зависимости от желаемых результатов и вида выращиваемых культур. В качестве примера выделим три типовых пропорции соотношения синего (DeepBlue) и красного (Hyper Red) цветов для светильника (рис. 6–8).

Растение

Растение – сложная многофакторная система. Свет – лишь один из множества факторов, влияющих на процессы выращивания растений. Разные растения и стадии их выращивания требуют разных интенсивностей и спектров излучения. Также имеются различные технологий выращивания. Эксперименты по выбору технологических параметров освещения с помощью светодиодов длительны и экономически затратны. На 2017 г. достаточно распространен маркетинговый ход, когда разработчики и производители ламп выпускают облучатели со светодиодами с набором разных спектров излучения и разным световым потоком. При этом перенося ответственность за положительный результат использования растениеводческого облучателя на потребителя. Существуют облучатели с рекомендациями: “для усиления генеративного развития”, “для усиления вегетативного роста”, “для исследовательских целей”. Так кроме облучателей с широким набором спектров, появляются облучатели с монохроматическим излучением на длинах волн 450, 525, 625, 660 и 730 нм. Как видим, инструментов много, а пользоваться ими необходимо учиться. На фото представлен прибор и интерфейс.

Сверхъяркие светодиоды

Роль сверхъярких светодиодов в искусственной подсветке растений трудно переоценить. Именно спектральный состав и показатель PPFD — определяет как эффективно работает для растения та или иная лампа. И на сколько хорошо (быстро) будет происходить рост. Вы также можете заказать и купить Спектрофотометр ”ТКА-Спектр”(ФАР) на сайте производителя приборов НТП “ТКА”. Для количественного перехода от единиц энергетической мощности к единицам светимой мощности используем стандартное выражение. (см. “Светотехнические измерения” М.Г. Козлов, К.А. Томский).