Как светодиодные светильники для растений повышают урожай при минимуме энергозатрат

Тепличные хозяйства все активней применяют LED-технологии, получая великолепный урожай сельскохозяйственных культур. Доказано на практике, что современные светодиодные светильники для растений являются самым эффективным и экономичным методом освещения теплиц, парников, оранжерей, зимних садов. Со своей задачей по обеспечению фотосинтеза они справляются на «отлично». Получая необходимое количество световой энергии, овощи, цитрусовые, ягоды и цветы полноценно растут, цветут, плодоносят и наращивают биомассу.

Актуальность светодиодного освещения для сельхозкультур

Для растений свет важен так же, как воздух и вода. Но даже летом, обширные территории, которые простираются выше 40°северной широты, испытывают дефицит солнца. А это основная часть России! Организовав освещение теплицы светодиодными лампами, вы полностью компенсируете недостаток естественного света.

Светодиодное освещение
Светодиодное освещение полностью компенсирует нехватку солнечного света

Особенности конструкции современного LED-светильника

Диод, излучающий свет – такова расшифровка английской аббревиатуры LED. Конструктивно светодиод представляет собой полупроводниковое устройство, преобразующее электрический ток в световое излучение. Модели светильников сельскохозяйственного назначения имеют в составе десятки светодиодных ламп для максимальной фотосинтетической эффективности.

Несмотря на то что светодиоды выделяют очень мало тепла, конструкция большинства моделей дополнена радиатором.

Он отводит образующееся тепло от лицевой стороны светильника, позволяя размещать светодиодные лампы в теплице непосредственно рядом с растениями, не опасаясь возникновения «ожогов».

Светильник для теплицы
Светодиодный светильник для теплицы

Эксплуатационно-экономические преимущества

LED-светильники могут использоваться днем в качестве вспомогательного источника света (для подсветки растений). С их помощью можно увеличить длину светового дня в зимний период. Возможна и полная замена солнечного света с эффективным управлением световыми условиями. В число важнейших достоинств входят:

  • минимальное потребление электроэнергии и высокая светоотдача;
  • возможность легко управлять интенсивностью и спектром;
  • возможность контролируемо усиливать фотосинтез, способствуя увеличению биомассы;
  • значительное повышение урожайности, улучшение вкуса, цвета и аромата плодов;
  • направленное излучение, позволяющее рационально использовать источник света;
  • длительный срок службы – до 100 000 часов (10 лет), официальная гарантия 5 лет;
  • экологичность – опасные компоненты отсутствуют;
  • прочность, вандалоустойчивость, пожаробезопасность;
  • возможность использовать как высоковольтные, так и низковольтные источники питания;
  • рассчитаны на эксплуатацию в условиях высокой влажности;
  • низкое тепловыделение, исключающее негативное воздействие на растения повышенных температур;
  • универсальны и просты в монтаже, широкая вариативность методов монтажа.
LED-лампы
LED-лампы бесперебойно работают в условиях повышенной влажности

Небольшой экскурс в историю фактов

Первой страной, применившей на практике LED-лампы для освещения растений, стала Дания. В цветочных теплицах общей площадью несколько тысяч кв. м. было использовано 50 000 светодиодов. Экономия электроэнергии составила 40% по сравнению с традиционными лампами.

Возможность влияния на процессы вегетации при помощи высокоточной регулировки освещения, позволила отказаться от использования химических регуляторов роста, что также обеспечило значительную экономию финансов. Отмечался бурный рост растений, интенсивное образование бутонов.

Популярные технологии монтажа

Производители размещают светодиодные лампы для теплиц в прочные, влаго- и пыленепроницаемые корпуса и снабжают их удобными приспособлениями для монтажа. Наибольшей популярностью пользуется подвесной метод, предусматривающий закрепление светильника на несущем тросе. Регулируя длину троса, светильник можно поднять или опустить и тем самым выбрать оптимальное расположение, обеспечив локальное либо общее освещение.

Устройства могут крепиться непосредственно на потолке. В этом случае рекомендуется приобретать модели, оснащенные рефлекторами для полного охвата грядок световыми волнами.

LED-светильник  рядом с растением
LED-светильник размещают в непосредственной близости от растения

Какая часть оптического спектра необходима для фотосинтеза

При фотосинтезе кванты света поглощаются фотосинтетическими пигментами. Разные пигменты предназначены для разных частей спектра. Каротиноиды используют только синие световые лучи, а хлорофиллы – как красные, так и синие. Для справки: волны (лучи) видимого спектра лежат в диапазоне от 380 до 720 нм. Красные лучи – это длинноволновая часть спектра (620-635 HM), а синие – коротковолновая (450-465 HM).

Пигменты, поглощающие свет красного диапазона, обеспечивают развитие корневой системы, цветение, последующее формирование и созревание плодов. Под действием синих и фиолетовых лучей происходит нарастание зеленой биомассы. Лучи других частей спектра растениями практически не поглощаются.

Красный и синий спектр
Красный и синий спектр – самый полезный для овощей

Комбинация светодиодов обеспечивает оптимальный свет

Для нужд сельского хозяйства выпускаются светодиоды, обладающие различными спектральными параметрами – излучающие в красном, синем, фиолетовом и в других диапазонах видимого спектра. Комбинируя их в одном светильнике, создают источник света с оптимальным спектральным составом для конкретных видов сельхозкультур.

В результате, растение получит свет всех частей спектра и сможет полноценно расти и развиваться на всех этапах вегетационного периода: от прорастания семян до созревания плодов. Такую возможность предоставляют только светодиодные лампы!

Лампы других типов можно назвать узкоспециализированными, так как одни из них обеспечивают только проращивание, другие хороши только в период цветения. Несмотря на существование универсальных моделей, их эффективность не доказана, тогда как эффективность светодиодов многократно подтверждена научными экспериментами и широкой практикой применения в тепличных комплексах.

Созревание томатов
Излучаемый светодиодами спектр, способствует созреванию плодов

Только полезный для растений спектральный состав

Светодиодные тепличные светильники излучают только в полезном для растений диапазоне. Отсутствуют инфракрасная и ультрафиолетовая составляющая и те части видимого спектра, которые растениями не используются. Это крайне важный фактор энергоэкономичности.

Благодаря LED-технологии, обеспечиваются идеальные условия для протекания фотосинтеза в выращиваемых растениях, что способствует повышению урожайности на 10-18%. Одновременно существенно повышается и качество урожая.

Возможность автоматического управления

Интенсивность светового излучения светодиода зависит от характеристик питающего тока. Создавая в цепи не постоянный, а импульсивно-модулированный ток, яркостью светодиода можно управлять. Комплектуя светодиодный светильник для растений светодиодами с разными спектральными параметрами, получают излучения, разные по интенсивности и составу спектра.

Что дает управление светодиодами

Возможность регулировать спектр светильника, обеспечивает оптимальное излучение для конкретного этапа вегетационного периода. Таким образом можно, например, ускорить дозревание плодов минимум на 14 дней и первым вывести свою сельхозпродукцию на рынок, получив конкурентное преимущество и выиграв в цене в 1,5-3 раза.

Используя LED-освещение, вы получите крепкую здоровую рассаду в самые кратчайшие сроки. Сможете с минимальными затратами выращивать множество культур. Ориентируясь на конъюнктуру рынка, соберете более поздний или ранний урожай, значительно повысив свою прибыль.

Управление светодиодными светильниками
Управление светодиодными светильниками позволяет контролировать и стимулировать развитие зеленой биомассы

Освещение в роботизированных теплицах

Умные теплицы и оранжереи – это реалии сегодняшнего дня. Управление всеми агротехническими процессами в них осуществляется в автоматическом режиме. Это касается полива, проветривания, внесения удобрений и, конечно, освещения.

В автоматизированных системах используются преимущественно именно LED-светильники. Управление ведется по специальным программам, с учетом сорта выращиваемой культуры и фазы ее развития.

Роботизированные теплицы – это не только привилегия крупных сельскохозяйственных предприятий. На светодиодные лампы для теплицы цена выше, чем на лампы другого типа, но это полностью компенсируется быстрым сроком окупаемости. Поэтому все чаще такой вариант выбирают даже небольшие хозяйства, начиная автоматизировать теплицу именно с ее управляемого освещения.

Автоматизированное управление
Автоматизированные системы и LED-светильники берут на себя всю заботу о вегетации

Сравнение светодиодных светильников с другими источниками света

Чтобы оценить, насколько светодиодные светильники выгодны и удобны для теплицы, нужно сравнить их свойства со свойствами других источников света. Как показывают многочисленные исследования, натриевые и люминесцентные лампы, которые ранее широко применялись для освещения закрытого грунта, уступают светодиодным лампам по всем параметрам.

Преимущества перед натриевыми лампами

  1. Благодаря своему спектральному составу, светодиодные светильники превосходят натриевые лампы по отдаче фотосинтетического излучения, что делает их более эффективными для освещения растений.
  2. В спектре натриевых ламп уровень интенсивности в синей части спектра в три раза ниже уровня красной части. Чтобы получить эффект аналогичный эффекту от светодиодов, потребуется использовать более мощную натриевую лампу, тем самым значительно увеличивая потребление электроэнергии.
  3. Чтобы получить 40 Вт/м2 (норма освещенности для выращивания рассады), потребуется натриевая лампа 120 Вт. Освещая рассаду 16 часов в сутки, суточное потребление электроэнергии составит несколько кВт/ч на 1 кв. м. Светодиодные светильники снижают этот показатель в три раза! Тем самым снижая и себестоимость продукции.
Промышленная теплица
Экономичность светодиодных ламп позволяет освещать значительные площади

Преимущества перед люминесцентными лампами

  1. Светодиодный светильник дает растению спектр излучения для полного вегетационного цикла: от проращивания до плодоношения. Спектр люминесцентных ламп пригоден только при выращивании рассады и не позволяет растениям плодоносить.
  2. Светодиоды абсолютно безопасны, тогда как люминесцентные лампы содержат ртуть в больших количествах – до 1 г. Имеют место многочисленные случаи разрушения люминесцентных ламп непосредственно над растениями, что приводит к необходимости их уничтожения и проведения в теплице дорогостоящей демеркуризации.
  3. Светодиоды обладают рекордно высоким КПД и являются лидерами по энергоэффективности. У люминесцентных ламп низкий коэффициент мощности, что делает их нерациональной нагрузкой для электросети.

Важно: Только используя светодиодные лампы, можно сократить продолжительность полного цикла развития растения и увеличить число периодов плодоношения, сохраняя высокое качество продукта.

Как самостоятельно сделать светодиодный светильник

Сделать светодиодную лампу для растений своими руками – это не фантастика, а возможность испытать LED-технологию с минимальными вложениями. Все комплектующие доступны, приобрести их можно в специализированных магазинах или заказать через интернет.

Что потребуется для работы

Для монтажа светильника потребуются мультиметр, паяльник и пинцет, расходные материалы – ф люс, припой, теплопроводящий скотч с двухсторонней клейкой основой. Электронные компоненты – по 5 красных и синих светодиодов типа FRM мощностью 1-3 ватт, ШИМ-драйвер RLD7-2 или RLD10, провод МГТФ или его аналоги, например, PTFE.

Крепление компонентов выполняется на алюминиевом ребристом радиаторе, одна из сторон которого представляет собой сплошную пластину. Размер радиатора должен соответствовать количеству используемых светодиодов. По стандарту, один светодиод, мощностью 1вт требует 25 кв. см.

Детали для светодиода
Доступны все компоненты для самостоятельной сборки светодиодных светильников

Основные принципы выполнения сборки

Сборка светильника осуществляется в несколько этапов и начинается с подготовительных операций. Они просты, но пренебрегать ими не рекомендуется – от них напрямую зависит успешность результата. Итак, необходимо выполнить:

  1. Уточнение полярности – на одном из выводов светодиода должен присутствовать символ «минус», обозначающий катод. Следовательно, второй вывод является анодом.
  2. Обезжиривание поверхности радиатора и оснований светодиодов. Для этой цели можно использовать раствор спирта.
  3. Проверку каждого светодиода мультиметром для подтверждения исправности.

Непосредственная сборка потребует определенных навыков в электротехнике:

  1. Используя двухсторонний теплопроводящий скотч, закрепить светодиоды на радиаторной пластине.
  2. Защитную пленку со скотча аккуратно снять пинцетом.
  3. При сборке соблюдать полярность (анод к катоду) и чередовать красные и синие светодиоды.
  4. Выполнить припаивание и последующее подключение драйвера.

Самодельный или сертифицированный

В домашних условиях трудно обеспечить надлежащую герметичность устройства, которая требуется в целях защиты электронных компонентов. Как следствие – быстрый выход из строя. Другая проблема – оптимизация по спектру. Правильный подпор светодиодов по мощности и диапазону излучений – сложная задача и справиться с ней смогут только профессионалы.

Поэтому не стоит ожидать от самодельного светильника высокой фотосинтетической эффективности – это не более чем пробный вариант, только отчасти способный продемонстрировать преимущества LED-технологии.

Если же вам необходимо действительно высококачественное светодиодное освещение для теплицы, обратите внимание на сертифицированные светильники от хорошо зарекомендовавших себя производителей.

Применение светодиодных ламп
Применение светодиодных ламп обеспечивает отличные урожаи и высокое качество продукции

Выбирая конкретное устройство, можно обратиться за консультацией к специалистам. Они учтут все исходные данные: от площади и конфигурации теплицы до типа выращиваемых культур и порекомендуют модель, которая обеспечит высокие урожаи в оптимальный срок, экономию энергоносителей, низкую себестоимость продукции, и, как результат, – высокую рентабельность вашего предприятия.

Добавить комментарий