Источники света

Перспективы светодиодных технологий

0

 

 

 

Размещение светильников в объеме теплицы

0

Освещение (облучение) растения по градиенту (т.е. направленности) воздействия учитывает факт взаимного положения источника излучения и рабочей технологической поверхности. Научные основы исследования по фотометрическому совершенствованию системы «облучатель – объект» были разработаны в трудах Карпова В.Н. В работах Сарычева Г.С. поднята проблема действия оптического излучения на биологический объект.

Традиционная схема освещение (облучение) растений характеризуется односторонним действием по отношению к биообъекту. Метод объемного облучения отраженный в работах Ракутько С.А. исключает это противоречие, позволяет повысить качество оптического излучения, формирования рационального пространственного потока оптического излучения. Установлена зависимость формы кроны растений (расположение листьев в пространстве) и светотехнических характеристик источника света (кривая светораспределения светильника). Суть метода оценка приемлемости облучателей с различными характеристиками светораспределения для создания рационального светового режима растений по соответствию компоновочной схемы облучательной установки и пространственной структуре кроны растения. Снижение фотометрических потерь возможно при максимизации произведения компоновочного коэффициента  на площадь миделевого сечения кроны растения . Компоновочный коэффициент  характеризует параметры облучательной установки. Площадь  определяется пространственной структурой кроны облучаемого растения. Происходящие при этом изменения интегральной облученности и равномерности светового поля компенсируют путем изменения высоты подвеса облучателя или коррекции его светораспределения при помощи конструкции светильника (рефлектора, светоотражающих поверхностей) (рисунок 1).

1

Рисунок 1. Формирование оптимизации радиационного режима растений и установка для фотометрирования кроны растения

Еще раз повторимся, что традиционная схема освещения освещение (облучение) растений всегда односторонне. Стационарное положение в объеме теплицы, как источника света, так и рабочей облучаемой поверхности. Например: напольное расположение растений и одностеллажное, многостеллажное. И как видно из рисунка 2, это не всегда правильный выбор при создании наиболее выгодной структуры светового поля. Важно учитывать форму растений и светораспределение светового прибора.

2

Рисунок 2. Сплошной светящийся потолок над одной технологической поверхностью

3

Рисунок 3. Структурная схема системы «облучатель – объект»

Рассмотрим структурную схему на рисунке 3 с права налево. Ключевым моментом является растение, от его требований зависит качественные и количественные показатели светового поля (пространство заполненное светом). Источником светового поля является лампа, выбранная по светотехническим и техническим характеристикам. В настоящее время при всем многообразии предлагаемой световой продукции, нет полностью удовлетворяющих растения источников света. Режим работы лампы во время эксплуатации, износ оборудования и срок службы напрямую зависят от качества электрической энергии. На каждом этапе преобразования энергии есть потери. Задача любой электротехнологии уменьшить эти потери. Таким образом, если выбран источник света, то определенным образом подразумевается создание светового поля с качественными и количественными показателями. При этом существует возможность изменять, регулировать и формировать световое поле через дополнительные технические устройства, средства, механизмы, приспособления и т.д. Первый вариант, когда регулируется положение источника излучения относительно растения, фитоценоза. Несомненно, такую возможность дает перемещение (движение) источника света в пространстве теплицы.

4

Рисунок 4. Движение панели собранной из люминесцентных ламп над одностеллажной установкой и вдоль многостелажной установки (автор Леман В.П.)

Второй вариант, когда относительно стационарного источника излучения меняет свое положение рабочие поверхности с облучаемыми растениями. Пример такой технологии является разработанная и изученная конструкция двухуровневой теплицы канадскими учеными R. Guay, R. Theriault (1990), когда через определенное время перемещаются в пространстве меняя свое положение верхний и нижний стеллажи.

5

Рисунок 5. Канадская технология. Движение стеллажных полок, лампы крепятся стационарно между полками

6

Рисунок 6. Движущие лотки между которыми установлены стационарно лампы

Но возможен третий вариант, когда взаимосвязано относительно друг друга перемещаются в пространстве источник излучения и рабочая поверхность (например, меня угол наклона). Предполагается подстраивать структуру агрофитоценоза под светототехнические характеристики источника света и создаваемого им светораспределения в пространстве по рабочей (облучаемой) поверхности. Конструкция многостеллажной установки переменного облучения для выращивания рассады томатов в сооружениях защищенного грунта состоит из двух лотков, находящихся друг над другом. В каждом лотке несколько рядов по пять участков (зона расположения одного растения). Размеры стеллажа подбираются из расчета жизненного пространства, необходимого взрослой рассаде томатов. Технологическая поверхность располагается под углом относительно горизонта. Один источник облучения рассчитан на два стеллажа, размещенных напротив друг друга (рисунок 7). В данной конструкции предлагается использовать боковое положение НЛВД с мощность 400 – ДНаТ-400.

7

Рисунок 7. Схема многостеллажной установки переменного облучения, авторы Ключка Е.П., Степанчук Г.В. (2011). В конструкции угол наклона в рабочей поверхности и применяется возвратно-поступательное движение облучателей вверх-вниз, обеспечивая боковое освещение растений

Новизна технического решения подтверждена патентами на изобретение РФ № 2003129738/28 «Устройство подвески и перемещения светильников в производственных помещениях», РФ № 2006142613/28 «Устройство выравнивания степени облученности в производственных помещениях» и на полезную модель РФ № 2010131786/21 «Сборно-разборный стеллаж».

Лампы в таких установках движутся с небольшой скоростью и создают режим с переменой интенсивностью облучения на фоне постоянного естественного облучения. Между моментом максимальной освещенности до наступления следующего максимума временной промежуток должен составлять от 1 до 10 . Это время обусловлено способностью растения адаптироваться в условиях низкой интенсивности облучения. При движении облучатель перекрывается лотком, создается период, в котором отсутствует искусственное облучение, остается только естественная радиация, поступающая в теплицу. Таким образом, конструкция стеллажа участвует в создании светового режима.

Патентный поиск

8

Рисунок 8. Схемы расположения источников света относительно рабочей технологической поверхности

9

Рисунок 9. Схемы расположения источников света относительно движущейся перемещающейся в объеме теплицы рабочей технологической поверхности

10

Рисунок 10. Схемы организации тепличного производства: с лева использование движения светильников между ужкостеллажной конструкцией; с права движущаяся облучаемая поверхность по винтовой траектории

11

Рисунок 11. Схемы расположения источников света (светодиодов) между вертикальной конструкцией стеллажей

Некоторые особенности источников света и растений

12

Рисунок 12. Прослеживается четкая зависимость, чем выше подвешен светильник, тем больше освещаемая площадь, но падает интенсивность облучения растений и наоборот. Для правильного выбора положения ламп необходимо знать: площадь облучаемой поверхности, высота подвеса светильника, расстояние между рядами, расстояние между светильниками в ряду и количество источников света. Результатом расчетов должно быть необходимая интенсивность на технологической поверхности и равномерность распределения освещенности.

13

Рисунок 13. Интенсивность освещения важный фактор жизнедеятельности растений, но до определенной величины. При дальнейшем повышении интенсивности облучения происходит угнетение растений вплоть до гибели

14

Рисунок 14. а) Точечный источник света (лампа накаливания, светодиоды и т.д.) б) Линейные источники света (люминесцентные, натриевые газоразрядные лампы)

15

Рисунок 15. Источники света делятся по температурному показателю излучаемого света. Для растения наиболее благоприятный теплый свет

Размещение светильников в объеме теплицы

ДНаТ (Дуговая Натриевая Трубчатая) – этот вид ламп используется в тепличном производстве во всем мире. ДНаЗ аналогичен ДНаТ за исключением того, что верхняя часть колбы покрыта зеркальным слоем, что позволяет использовать лампу без внешнего рефлектора. При эксплуатации исключается попадание атмосферных осадков на колбу. Рабочее положение произвольное. Предпочтение стоит отдавать лампам известных производителей – Philips, Osram, GЕ, Sylvania, Рефлакс и т.п. Хорошим соотношением «цена–качество» обладают многие лампы российского производства. Стоит опасаться ламп от неизвестных китайских производителей, т.к. их качество сомнительно с перспективой быстрого выхода из строя. У некоторых производителей есть модели ДНаТ, якобы специально адаптированные для выращивания растений. Это Philips «Green Power», Sylvania «GroLux», GE «Lucalox PSL» и некоторые другие. Практика показывает, что эти лампы имеют незначительные отличия от обычных моделей, но значительно большую цену. Их соотношение «цена–полезность» ниже, чем у обычных моделей того же производителя.

16

Рисунок 16. В настоящее время в промышленном тепличном растениеводстве наиболее распространенными являются газоразрядные лампы, в частности натриевые лампы газоразрядные высокого давления НЛВД – ДНаТ

Люминесцентные лампы – это газоразрядные лампы низкого давления, которые внутри заполнены как правило аргоном и газообразной ртутью. На внутреннюю сторону колбы наносят слой люминофора, который преобразует пары ртути в видимое излучение. При замене люминофоров, можно получать разные спектральные составы. У этих ламп больше недостатков, чем достоинств, т.к. лишь небольшая часть электроэнергии преобразуется в видимое излучение.

19

Рисунок 19. Люминесцентные лампы Т-4, T-5, T-8, T-12, а так же кольцевые
и U-образные люминесцентные лампы
. Люминесцентные лампы газоразрядные низкого давления не самые удачные для выращивания растений в условиях теплицы, но при их выборе играет роль конструктивные и эксплуатационные характеристики, а так же малое количество выделяемого тепла. Люминесцентные лампы особенно востребованы для многостеллажных установок

В начале 80-х годов прошлого столетия стали появляться многочисленные типы компактных люминесцентных ламп (Compact Fluorescent Lamps). Мощностью от 5 до 25 Вт со световой отдачей от 30 до 60 лм/Вт и сроком службы от 5 до 10 тыс.ч. Разработка КЛЛ стала возможна только в результате создания высокостабильных узкополосных люминофоров, активированных редкоземельными элементами, которые могут работать при более высоких поверхностных плотностях облучения, чем в стандартных люминесцентных лампах. За счет этого удалось значительно уменьшить диаметр разрядной трубки. Что касается сокращения габаритов ламп в длину, то эта задача была решена путем разделения трубок на несколько более коротких участков, расположенных параллельно и соединенных между собой либо изогнутыми участками трубки, либо вваренными стеклянными патрубками.

21

Рисунок 21. Энергосберегающие компактные люминесцентные лампы

Флуоресцентные лампы с холодным катодом называются так, потому что катод, испускающий электроны (отрицательный электрод) внутри лампы необязательно нагревать выше окружающей температуры, чтобы лампочка зажглась. У обычных флуоресцентных ламп катод выполнен в виде тонкой нити накаливания, загорающейся при температуре красного каления. Эти лампы не загораются в момент нажатия на выключатель, потому что катод некоторое время разогревается, и только после разогрева под воздействием низкоэнергетической ионной бомбардировки начинает испускать электроны; а весь фокус разработки флуоресцентных подсветок в том и состоит, чтобы свести время разогрева до минимума и не нарушить освещения. Разогретый катод становится очень мощным источником электронов. Вот почему флуоресцентное освещение излучает так много энергии порядка десятков люмен-ватт. В отличие от ламп с горячим катодом, катод у холоднокатодных ламп внушительнее по размерам и выполнен из металла, электроны из которого выбиваются ионами, имеющими более высокий заряд. Чтобы катод заработал, он необязательно должен светиться. Это с одной стороны неплохо, т.к. у ламп с холодным катодом нет задержки на разогрев, они срабатывают практически мгновенно. У ламп с холодным катодом довольно приличный срок службы, гораздо дольше, чем у обычных флуоресцентных ламп.

23

Рисунок 23. Разновидность люминесцентных ламп – флуоресцентные лампы

24

Рисунок 24. Флуоресцентные лампы имеют те же недостатки что и люминесцентные. По сравнению с обычными люминесцентными лампами они на порядок дороже, поэтому имеют ограниченное применение и как правило для домашних многостеллажных установок

25

Рисунок 25. Создание объемной световой среды при помощи люминесцентных ламп

26

Рисунок 26. Создание световой среды при помощи люминесцентных ламп в многостеллажной технологии

Безэлектродные индукционные люминесцентные лампы

90-е годы прошлого столетия были ознаменованы значимым событием в концепции развития люминесцентных ламп. Лидерами в сфере производства и разработки светотехнических изделий и систем – фирмами PHILIPS Lighting, GE Lighting (Дженерал Электрик Лайтинг) и OSRAM – были разработаны и внедрены в производство безэлектродные индукционные люминесцентные лампы (ИЛЛ). В этих лампах, как и в других люминесцентные лампах, для возбуждения свечения люминофоров используется газовый разряд в парах ртути и инертного газа (аргон или криптон). Поддержание разряда осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непосредственной близости от разрядного объема. Создание безэлектродных ИЛЛ стало возможным благодаря успехам полупроводниковой электроники, которые позволили разработать малогабаритные и сравнительно дешевые источники высокочастотной (ВЧ) энергии с высоким КПД. Все возможные типы безэлектродных ИЛЛ состоят из трех основных узлов: малогабаритного источника ВЧ энергии, устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, называемого индуктором, и разрядного объема.

27

Рисунок 27. Безэлектродных индукционных люминесцентных ламп

28

Рисунок 28. Безэлектродных индукционных люминесцентных ламп

29

Рисунок 29. Безэлектродных индукционных люминесцентных ламп

Светодиодные светильники

Первые светодиоды возникли в начале 60-х годов минувшего века, но широкое применение в качестве источников света стало возможным только в последнее десятилетие. Светодиодные светильники в первую очередь энергосберегающие, долговечные, экологичные. Их энергопотребление в 3…5 раз ниже по сравнению со светильниками на газоразрядных лампах, при одинаковой освещенности на рабочих поверхностях. Светодиоды позволяют конструировать агросветильники со специальным спектром излучения для увеличения эффективности электродосвечивания растений в защищенном грунте. Разнообразие конструкций светодиодных светильников отражает не популярность источника в применении, а скорее, попытки преодолеть трудности, с которыми столкнулась светотехника на пути внедрения твердотельных источников света.

30

Рисунок 30. Органические и неорганические светодиоды

33

Рисунок 33. Светодиодные светильники

36

Рисунок 36. Светодиодные светильники в теплице

37

Рисунок 37. Американские исследователи подтвердили: будущее за вертикальными фермами и пурпурными светодиодами

39

Рисунок 39. Вертикальное расположение светодиодные светильники в теплице

40

Рисунок 40. Вертикальное расположение светодиодные светильники в теплице

41

Рисунок 41. Комбинированное освещение, когда в создании световой среды участвуют разные типы ламп. В немецких теплицах используются натриевые лампы высокого давления с постепенным внедрением светодиодных ламп  (Германия)

42

Рисунок 42. Действующий проект в Дании: в теплице установлены светодиодные светильники OSRAM Golden Dragon Plus LEDs для демонстрации экономичного использования энергии в сравнении с люминесцентными лампами

43

Рисунок 43. В Финляндии компания Netled Oy совместно с OSRAM, начала выпуск светодиодных «занавесок», на которой расположены горизонтально светодиодные ленты

44

Рисунок 44. Светодиодные светильники в теплице между рядами

Светодиоды для растений

0

gIg9bwIgORE

Проблемы, рациональной организации освещения растений в теплице, определяются выбором источника искусственного света. Основные критерии, влияющие на предпочтение того или иного источника света: капитальные вложения, эксплуатация облучательной установки и сопутствующего светотехнического оборудования, а так же величина оплаты за электроэнергию. Светотехническими характеристиками источника света являются спектр излучения, световой поток, световая отдача, цветовая температура и т.д. Современные источники света отличаются большим разнообразием, однако их можно разделить на три основные группы: тепловые – лампы накаливания (ЛН), галогенные лампы накаливания (ГЛН); газоразрядные – люминесцентные (ЛЛ), компактные люминесцентные (КЛЛ), индукционные (ИЛ), ртутные (ДРЛ), натриевые (ДНаТ), металлогалогенные (ДРИ) и др.; светоизлучающие диоды – светодиоды (СД).

Из проведенного нами глубокого анализа выявлено, что самыми оптимальными лампами для досветки тепличных растений в настоящее время считаются дуговые натриевые трубчатые лампы высокого давления (ДНаТ). Чаще всего при досветке в теплицах используют лампы ДНаЗ (дуговая натриевая зеркальная лампа высокого давления), КПД ее отражающего слоя выше обычного отражателя в светильниках. Но в результате сравнительного анализа светотехнических характеристик существующих источников света, наилучшими характеристиками обладают индукционные лампы и светодиоды, что определяет перспективность их применения в будущем. Необходимо отметить, что существует реальная возможность в ближайшем будущем появления на рынке плазменных и индукционных серных газоразрядных ламп.

Проблема выбора лампы используемой для освещения тепличных растений стоит остро, и в дальнейшем в связи с развитием светотехники будет только усугубляться. В настоящее время наиболее рекламируемые и продвигаемые на рынке это светодиодные лампы. В мировой тепличной практике они уже применяются как одна из перспективных технологий выращивания растений в защищенном грунте. С нашей точки зрения критерии выбора светодиодов не оправданы и научно не обоснованы. Рассмотрим вопрос с точки зрения двух аспектов:

  • Во-первых – выбор источника света исходя из биологических особенностей растений.
  • Во-вторых – выбор источника света исходя из требований обеспечения длительной работы и эксплуатации.

Световая среда для растений – совокупность ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных излучений, генерируемых источниками естественного и искусственного света. Это важнейшая составляющая жизненной среды живых растений, определяемая световым потоками источников света, трансформируемыми в результате взаимодействия с окружающей предметной средой, которая воспринимается по распределению света и цвета в пространстве. Наиболее важными являются четыре основные характеристики излучения: спектральный состав, интенсивность облучения, продолжительность суточного облучения (фотопериод) и пространственное распределение светового поля (пространственная структура).

Спектральный состав света определяет общую интенсивность фотосинтеза, активность его отдельных реакций и набор синтезируемых продуктов. Кривая зависимости интенсивности фотосинтеза от качества света при выровненном количестве квантов (спектр действия фотосинтеза) демонстрирует два отчетливых максимума – в синей и красной области спектра, совпадающих со спектрами поглощения фотосинтетических пигментов.

Ученые установили особенность красных лучей (600-690 нм) низкой интенсивности (не выше 620 лк) активно воздействовать на физиологические процессы в растениях, чувствительных к смене света темнотой и обратно (фотопериодических). Это в первую очередь относится к тепличным томатам и огурцам. При облучении их в вечерние сумеречные часы указанным светом специальных ламп был получен эффект ускорения развития, усиления ростовых процессов и повышения урожайности. Инфракрасные лучи различно воздействуют на растения. На ближний инфракрасный свет (до 1100 нм) слабо реагируют томаты и довольно сильно огурцы. Этот диапазон света действует на растяжение подсемядольного колена, стеблей и побегов. Ближнее излучение при низких температурах может частично поглощаться хлорофиллом и не перегревать лист, что будет полезно для фотосинтеза. Более длинные лучи только повышают температуру листа. По мере возрастания их длины лист начинает завядать с конечным результатом его гибели, как и всего растения.

Максимумы поглощения отражают наиболее эффективное использование определенных лучей при фотосинтезе. В опытах Н.П. Воскресенской было показано специфическое действие синего света на фотосинтетический аппарат растений. При выравнивании синего и красного освещения по квантам на синем свету у растений увеличивалась общая активность ассимиляции углекислого газа, что было обусловлено активацией в этих условиях транспорта электронов в ЭТЦ хлоропластов и ферментов углеродного цикла. Качество света определяло и состав продуктов, образующихся при фотосинтезе. Так, на синем свету преимущественно синтезировались органические кислоты и аминокислоты, а позднее – белки, тогда как красный свет индуцировал сначала синтез растворимых углеводов, а в дальнейшем – крахмала.

Наиболее интенсивное усвоение углекислого газа наблюдается в красных лучах. Затем, в направлении зелёной части спектра процесс фотосинтеза постепенно ослабевает, зелёные лучи хлорофиллом почти не поглощаются. В сине-фиолетовой части спектра наблюдается второй подъём интенсивности фотосинтеза. Таким образом, кривая интенсивности фотосинтеза имеет два максимума соответственно двум максимумам поглощения хлорофилла. Интенсивность процесса фотосинтеза в различных участках спектра получила название спектра действия.

По современным представлениям, диапазон оптического излучения, имеющий у растений основное субстратно-регуляторное значение, находится в границах 280…750 нм. Внутри этих границ выделены спектральные диапазоны со следующими физиологически характеристиками развитие растений:

  • 320-400 нм – играет регуляторную роль в развитии растений, поэтому целесообразно присутствие этого излучения в небольших количествах (несколько процентов) в общем лучистом потоке;
  • 400-500 нм («синий») – обладает как субстратным, так и регуляторным воздействием, должен входить в состав спектра фотосинтетически активной радиации (ФАР) для выращивания растений;
  • 500-600 нм («зеленый») – не является абсолютно необходимым для обеспечения фотосинтеза растений, но благодаря своей высокой проникающей способности полезен для обеспечения фотосинтеза оптически плотных листьев и густых посевов растений;
  • 600-700 нм («красный») – обладает ярко выраженным субстратным и регуляторным воздействием. Должен входить в состав общего излучения для обеспечения высокого фотосинтеза. Но монохроматический (однородный) красный свет может приводить к аномальному росту и развитию, а в ряде случаев и к гибели некоторых видов растений;
  • 700-750 нм («дальний красный») – обладает ярко выраженным регуляторным действием. В небольших количествах (несколько процентов) должен входить в состав общего излучения;
  • более 1000 нм – только тепловое воздействие.

Относительно графиков на рисунках 1 и 2 выстраиваются предположение эффективности светодиодных ламп для выращивания растений при искусственном освещении. На наш взгляд данный подход оценки не совсем оправдан.

Фитофотометрическая оценка излучения основана либо на энергетической, либо на эффективной системе величин, оценивающей излучение с помощью селективной функции фотосинтезной эффективности. Последняя обладает рядом преимуществ, свойственных системам эффективных величин, однако ее практическую ценность для светокультуры существенно снижает отсутствие в ряде случаев прямой корреляции между интенсивностью фотосинтеза и продуктивностью растений. Энергетическая система оценки излучения приписывает равнозначное действие излучению любого спектрального диапазона в пределах спектральной области ФАР от 380 до 710 нм.

Эта система оценки близка к тому, что «белый» солнечный свет является лучшим для растений, поскольку филогенетическое развитие растений происходило при нем. Близкое к равноэнергетическому распределение энергии в солнечном излучении, признается как наиболее универсальное для энергетического обеспечения различных видов растений. Однако принцип универсализации не соответствует принципу максимальной эффективности и поэтому «белый» свет не признан максимально эффективным по своему спектральному составу для обеспечения наивысшей продукционной деятельности любых растений. Существуют исследования показывающие, что поиск функций спектральной чувствительности для каждого вида растений, по-видимому, не имеет смысла, так как многие виды растений имеют близкие требования к спектру и интенсивности ФАР.

Безымянный111

Рисунок 3 – Относительные спектральные кривые воздействия оптического излучения на растения: а — поглощение фоторецепторами растений; b — поглощение коротковолнового фотопигмента; с — поглощение красной формы фотохрома; d — поглощение дальней красной формы фотохрома; е — эффективность фотосинтеза растений.

Таким образом, вопрос об эффективности монохроматического излучения, созданного при помощи красных и синих светодиодов, не однозначен и до конца не изучен. Необходимо дальнейшее проведение научных исследований. Поиск критериев оценки и выбора является темой дальнейших исследований.

С точки зрения второго аспекта проблемы, о выборе источника света исходя из требований обеспечения длительной работы и эксплуатации в совокупности со светотехническим оборудованием, рассмотрим достоинства светодиодов.

Достаточно высокая световая отдача (более 100 лм/Вт для белых СД) с перспективой дальнейшего увеличения. При этом малая единичная мощность СД (1…3 Вт), отсюда более низкая световая отдача, чем у НЛВД. При малой единичной мощности СД (1…3 Вт) необходимо большое количество СД в облучателе, что ставит дополнительные вопросы о надежности и тяжести светодиодного светильника. Особенность светодиодного освещения – это направленность потока света, т.е. для получения рассеянного освещения необходимо использовать специальные линзы, что дополнительно ведет к увеличению стоимости.

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод, тем выше температура и тем быстрее наступает старение (деградация) кристалла. И чем больше тепла передается с подложки светодиода на радиатор, тем дольше он будет работать. Поэтому светодиодные сборки с мощными светодиодами требуют пассивного (монтаж на алюминиевую плату и радиатор) или активного (кулер, вентилятор) охлаждения.

Как известно, и световая отдача и срок службы СД сильно зависит от условий их работы. Поэтому когда говорят о высоком сроке службы необходимо учитывать спад светового потока, в частности белого СД, на уровне 20…30 %. Отметим, что используемые в современном тепличном растениеводстве натриевые лампы высокого давления (НЛВД) имеют достаточно близкие показатели по ресурсу (аналогичный спад светового потока к 20 тыс. час.).

Возможность получения излучения любого спектрального состава, что вероятнее всего необходимо при отдельных научных исследованиях растений, но не как при промышленном выращивании тепличной продукции. Полное отсутствие ИК- и УФ-излучения у цветных и белых СД, что не позволяет достаточно просто реализовать требования к полноценному спектру для выращивания растений.

Возможность достаточно простого регулирования электрическую мощности, интенсивности, спектрального состава излучения. Но для этого необходимо дополнительное оборудование, что ведет к усложнению схемы. Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания – этого-то как раз делать нельзя, – а только так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять от сотен до тысяч герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет.

Таким образом, видно, что все достоинства СД являются продолжением их недостатков. Большой круг вопросов, связанный с применением СД, не решен ни теоретически, ни технически. Данная тема является объектом дальнейших научных исследований.

Список литературы

  1. Вознесенская, Н.П. Принципы регулирования метаболизма растений и регулирование действие красного и синего света на фотосинтез / Н.П. Вознесенская. – Москва: Наука. – 1975. – 204 с.
  2. Протасова, Н.Н. Рост растений и содержание гормонов в зависимости от спектрального состава света / Н.Н. Протасова, Р.А. Карначук, И.Ф. Головацкая // Рост и устойчивость растений; Под редакцией Р.К. Саляева и В.И. Кефели. – Новосибирск: Наука. – 1988. – С. 71–81.
Вверх