Экономим на освещении теплицы
Практика показала, что для домашних растений (а быть может и для небольшого хозяйства, имеющего в своем составе теплицы) вполне возможно сделать качественную светодиодную подсветку своими руками и совсем недорого. Сейчас обсудим парочку весьма не сложных конструкций с минимумом затрат средств и времени.
Комнатным растениям, как показали исследования, важна досветка в зимний сезон (тем паче для южных светолюбивых растений). Еще имеет смысл сделать изолированный ящик со специальным микроклиматом для ускоренного выращивания чего-нибудь экзотического либо для рассады в сезон весны.
Наиболее упрощенный вариант осуществления светодиодной подсветки растений состоит в том, чтобы в уже имеющейся готовой светодиодной лампе поменять светодиоды. Самым недорогим вариантом являются китайские светодиодные лампы 3х1 Вт (стоимость примерно $4) цоколь может быть любым - MR16, Е14, Е27, GU10, и сразу поставляются в комплекте с драйвером, и радиатором, и оптикой (рис. 1).
Рис. 1
Лучше выбрать все же цоколь MR16, тогда конструкция выйдет компактнее (самый простой дешевый светильник для освещения витрин (рис. 2), либо более удобный на гнущейся ножке (рис. 3)).
Рис. 2
Рис. 3
Не глядя на дороговизну (дороже, как правило, в 2-3 раза), желательно применять для растений специальные светодиоды с более адаптированным спектром. А красные и синие светодиоды, уже ставшие привычными, для увеличения ощущаемой яркости (светового потока в Лм) обладают спектрами максимально приближенными к чувствительности человеческого зрения (красные – 625 нм, синие – 465 нм).
Для освещения растений специальные светодиоды изготавливаются адаптированными для высокой эффективности поглощения света растениями (синие - 440 нм, красные - 660 нм). Специализированные светодиоды характеризуются мощностью светового излучения (соответственно ФАР), поскольку измерение светового потока в люменах, к печали ботаников, все же является понятием малоинформативным, поскольку световой поток, излучаемый одним и тем же экземпляром кристалла синего светодиода дает менее 8 Лм, в белом более 100 Лм. Взяв один синий и два красных светодиода, можно получить аналогичную фитолампу, но в трое дешевле (рис. 4).
Рис. 4
Спектр можно расширить (при этом потеряв в эффективности), оставив один белый светодиод (получится - один красный, один синий, один белый). Если возьмем лампу мощности побольше на одноваттных светодиодах (5х1 Вт, 7х1 Вт, 9х1 Вт …), получится точнее подобрать и сбалансировать спектральный состав, если для увеличения спектра подкрепить привычными светодиодами с красным и синим свечением либо же подключить еще специализированные инфракрасные светодиоды и светодиоды с ультрафиолетовым излучением.
Советские исследователи на определенном этапе исследований внесли весомый вклад в изучение светокультуры разных растений. Так еще в далекие 60-70-е годы в ходе работ Н.Н.Протасовой, которая является известным специалистом в сфере светофизиологии растений, были сконструированы и внедрены трехфазные МГЛ и трубчатые ксеноновые лампы, которые обладают техническими характеристиками, в числе которых более сбалансированный спектр и высокое КПД, нежели у иных существующих на сегодня ламп.
Для организации особой экосреды в специальном помещении (боксе) для ускоренного выращивания любых растений (к примеру, земляники к новому году), светодиодов необходимо довольно много, и при этом совершенно нецелесообразно использование готовых светодиодных ламп. Для получения нескольких Вт ФАР для каждого квадратного дециметра, предпочтительно равномерно располагать светодиоды на одном общем большом радиаторе.
На радиаторе светодиоды можно крепить как по отдельности (каждый с собственной подложкой), так и собрать группами в небольшие модули на одной подложке (существует много конструктивных решений подложек на разную численность светодиодов).
Для повышения эффективности в помещении (боксе) лучше всего обеспечить как общее верхнее освещение, так и боковое подсвечивание (на стенки бокса наклеивают светоотражающую фольгу). В дополнение к этому нужен контроль температуры, влажности, планомерная подкормка минеральными удобрениями, приток СО2 и вентилирование.
Для обеспечения питания большого количества светодиодов следует использовать специализированные драйверы (наилучшим образом зарекомендовали себя недорогие драйверы MEAN WELL (рис. 5) серии APC, LPC, официальный дистрибьютор Mean Well в Украине - компания СЭА Электроникс).
Рис. 5
Еще одним перспективным направлением светодиодной подсветки является подсветка для аквариумов (в большей степени даже морских аквариумов). Вода обладает лучшей светопроницаемостью в синем спектре, таким образом, глубоководная субтропическая флора и фауна нуждается в интенсивной подсветке с высокой цветовой температурой (10000К и выше). А для мелководных обитателей свет необходим более теплый, но тут важно поддерживать биологическое равновесие, поскольку красный свет стимулирует активное развитие простейших водорослей, приводящих к цветению воды.
В домашних условиях очень непростая задача оценить качество освещения растений (интенсивность ФАР), поскольку применять в домашних условиях спектрорадиометр, спектрофотометр, либо анализатор спектра видимого излучения фактически невозможно. Для оценки интенсивности ФАР все же имеет смысл использовать приобретенный по доступной цене измеритель освещенности (люксметр).
Увы, практически все современные люксметры имеют кремниевый фотоэлемент с корректирующим светофильтром, чтобы как-то соответствовать чувствительности зрения человека. Надо отметить, что кремниевые фотоэлементы (как и обычные кремниевые фотодиоды) характерны диапазоном спектральной чувствительности порядка 0,4-1,1 мкм. Максимумом спектральной чувствительности является ближняя инфракрасная зона в районе 750-900 нм, что приводит к тому, что при измерении синей спектральной составляющей возникнет большая погрешность.
А вот селеновый фотоэлемент (экспонометры старых советских фотоаппаратов) позволит проводить более точные измерения освещенности, но в тоже время подвержен ускоренной деградации и старению. И хотя энергия синих фотонов в 1.5 раза больше энергии красных фотонов, можно для осуществления довольно приближенных измерений в домашних условиях воспользоваться следующими соотношениями (без учета спектрального состава):
1 Вт/м2 (ФАР) = 5 µмоль/секунда/м2 (PPF) = 2 Вт/м2 (солнечной энергии), весьма приближенно равняется освещенности 260 Люкс.
Примечательно, что 1 Вт монохроматического зеленого излучения 555 нм (является пиком чувствительности человеческого зрения) соответствует 683 Лм, а сдвиг длины волны от этого максимума чувствительности всего на 50 нм (до 500 нм, либо до 600 нм) снижает уровень восприятия аж вдвое. Освещенность 1 Люкс соответствует 1 Лм/м2 .
При колоссальной освещенности (100 тыс. Люкс и выше соответствует яркому солнцу в ясный день) состав спектра воздействует на рост растений слабо, в тоже время такое расточительство является недопустимым для теплиц с искусственным освещением.
Читать предыдущие части статьи: