Содержание
Светодиоды для растений на 3Вт с «полным спектром»
С праздников весны, милые дамы! Какой же весенний праздник без цветов?
Но вырастить цветы в условиях нашей зимы не просто. Расскажу о том, что помогает в выращивании растений — специальном свете, фитолампах.
С праздников весны, милые дамы! Какой же весенний праздник без цветов?
Про самодельные лампы для растений я написал уже несколько статей
С использованием обычных синих и красных светодиодов
С использованием светодиодов специального спектра 440нм и 660нм
Короткий обзор, как растут растения под фитолампами
Сейчас расскажу о специальных светодиодах для растений с «полным спектром»
Процесс фотосинтеза растений сильно зависит от спектра света.
Поэтому эффективнее использовать свет, максимально приближенный к 445нм и 660нм. Также рекомендуют добавлять еще и инфракрасный светодиод. Про все это сломано не мало копий на соответственных форумах. Не буду теоретизировать, перейду к практике. На этот раз на просторах АЛИ я приобрел 3-х ваттные светодиоды для растений с «полным спектром».
Характеристики товара
- Мощность: 3 Вт (есть 1 Вт в том же лоте)
- Рабочий ток: 700мА
- Рабочее напряжение: 3.2-3.4В
- Производитель чипа: Epistar Chip
- Размер чипа: 45mil
- Спектр: 400нм-840нм
- Сертификаты: CE, RoHS,
- Срок жизни: 100 000 ч
- Назначение: лампы для растений
Цена на светодиоды довольно привлекательная.
Упаковка очень простая.
По виду светодиод похож на своих холодных и тепло белых братьев.
Упаковка осталась от ранее использованных светодиодов.
Тестирование светодиодов
Для начала, проверка мощности и снятие вольт-амперной характеристики
Компьютерный блок питания, используемый мной как лабораторный и старый добрый ПЭВР-25, олицетворяющий великую эпоху )))
Измерение тока/напряжения простейшим приборчиком, так как особой точности здесь не требуется. Ну и радиатор, чтобы не перегреть светодиод, пока буду над ним издеваться. Дополнительно измерил освещенность в каждом режиме на расстоянии примерно 15-20 см для оценки эффективности свечения при разных токах.
Мощность светодиода довел до 7.5Вт, думал помрет, а нет, выжил!
Посмотрим что дает график напряжения и освещенности от тока.
Напряжение меняется довольно линейно. Никаких признаков деградации кристалла на токе 1.5А. С освещенностью все интереснее. Примерно после 500мА зависимость освещенности от тока снижается. Делаю вывод, что 500-600мА — самый эффективный режим работы с этим светодиодом, хотя он вполне будет работать на своих паспортных 700мА.
Спектральный анализ
Для спектрального анализа взял попользоваться спектроскоп
В одну трубку светим исследуемым источником, в другую, подсвечиваем шкалу. В окуляр смотрим готовый спектр
К сожалению, данный экземпляр спектроскопа не имеет специальной насадки для фотографирования. Картинка визуально очень красивая никак не хотела получаться в компьютере. Пробовал и разные фотоаппараты, и телефоны и планшет. В результате остановился на эндоскопе, с помощью которого кое как удалось снять картинки спектра. Цифры шкалы дорисовывал в редакторе, так как камера никак не хотела нормально фокусироваться.
Вот что у меня в результате получилось
Солнечный спектр
Люминисцентная настольная лампа
Четко видны спектральные линии ртути
Теплый белый светодиод
Фитолампа на светодиодах 440нм и 660нм
Ну и наконец, светодиод из обзора с «полным спектром»
Для анализа воспользовался бесплатной программкой Cell Phone Spectrophotometer
Поборовшись с ошибками, как это написано в статье, связанными с разными форматами десятичной запятой в разных Windows, получил такие спектрограммы
Ртутная лампа
Теплый белый светодиод
Фитолампа со светодиодами 440нм и 660нм
Светодиод из обзора с «полным спектром»
Проверить наличие инфракрасной составляющей 840нм на данном приборе не представляется возможным, но в визуальном диапазоне спектр светодиодов вполне соответсвует назначению. Максимум свечения приходится на 440нм и 660нм. Полоса спектра в данном диапазоне более широкая и плавная, чем у раздельных монохромных светодиодов.
Изготовление фитолампы
Конструкция не отличается от любого самодельного светильника на светодиодах:
сами светодиоды, драйвер и радиатор охлаждения. Рассеиватель ставить не стал, незачем снижать световой поток.
Драйвера взял такие. Вполне подходят и эти из моего обзора
В качестве радиатора использую П-образный 30мм алюминиевый профиль. На 1м профиля 10 светодиодов (порядка 20Вт). При постоянной работе такая лампа нагревается не более 45С.
Корпуса для драйверов я делаю из электротехнического кабель канала.
Для приклеивания светодиодов к профилю использую казанский герметик, хотя подошел бы и термоклей.
Потом соединяю все проводками, контакты изолирую термоусадкой
Теперь драйвер и фитолампа готова
Пару часов прогона показывает, что тепловой расчет сделан правильно и перегрева не будет даже при длительной работе
Свет у лампы мягче, чем у раздельных светодиодов 440нм и 660нм. Она меньше слепит глаза.
Пора подвести итоги
Светодиоды с «полным спектром» вполне оправдывают свое назначение и годятся для изготовления фитоламп.
Заявленная мощность и спектр соответствуют заявленным характеристикам, хотя инфракрасную состовляющую проверить не удалось.
Нужный спектр в таких светодиодах достигается специальным люминофором, поэтому конструктив самих диодов может быть любым. Можно брать мощные матрицы на 20Вт и выше для использования в теплицах. Для подсветки рассады и комнатных растений вполне достаточно этих светодиодов.
Выходной контроль пройден!
О различных конструкциях фитоламп и прочих самодельных светильниках много написал в своем блоге.
Светодиоды для растений (фитосветодиоды)
Светодиоды продолжают форсировать события, уверенно вытесняя лампы с различных сфер применения. Этап использования светодиодов исключительно в роли индикаторов остался далеко позади. Теперь перед ними стоит новая задача – стать источником искусственного освещения №1. Параллельно с совершенствованием мощных белых светодиодов ученые смогли с высокой точностью подбирать спектр излучения за счет уникальных свойств люминофора. В результате появились светодиоды для растений, которые могут служить как источником дополнительного, так и основного света.
Содержание
- 1 Немного о влиянии на растения солнечного света
- 2 Растения и искусственный свет
- 3 Спектр и соотношение светодиодов, необходимый для роста
- 4 Светодиоды полного спектра для растений
- 5 Преимущества фитосветодиодов
- 6 Лучшие производители
Немного о влиянии на растения солнечного света
Прежде чем говорить о фитосветодиодах, рассмотрим влияние солнечного света на рост растений. Спектр, воспринимаемый растениями, наглядно показан на рисунке.
Как видно из графика, пигмент хлорофилл поглощает максимум солнечного света в синей и красной части спектра. В свою очередь, зелёная составляющая практически полностью отражается растениями, что и неудивительно. Ведь цвет любого предмета, воспринимаемого человеческим глазом – это отражённая часть солнечного света. Поэтому хлорофилл зелёного цвета.
Растения и искусственный свет
Широко применяемые ныне люминесцентные и газоразрядные лампы испускают свет в широком диапазоне с пиком в зеленой или жёлтой зоне, что резко снижает их КПД при использовании в качестве источников освещения растений. В ходе новых разработок ученым удалось улучшить показатели люминесцентных и газоразрядных фитоламп, но полностью избавиться от паразитных всплесков в зеленой части спектра не получилось.
Первые шаги по улучшению параметров осветительных приборов для растений были сделаны красными и синими светодиодами. Однако их роль в стимуляции роста была крайне низкой. Малая эффективность имела сразу несколько причин:
- несоответствие спектра излучения со спектром, воспринимаемым растениями;
- высокая стоимость;
- низкая светоотдача.
Со временем спектр излучения красных светодиодов для растений удалось сдвинуть к инфракрасной границе и на потребительском рынке появились фитолампы самой разнообразной формы и конструкции. В их составе чередуются красные (630–660 нм) и синие (440–470 нм) излучающие диоды, количественное соотношение которых может сильно варьироваться.
Спектр и соотношение светодиодов, необходимый для роста
Экспериментальным путем доказано, что растения отличаются составом хлорофилла, а значит, максимум поглощения в красной зоне спектра тоже может быть разным. Одним видам растений достаточно облучения в 660 нм, а другие прекрасно растут под воздействием лучей инфракрасного (ИК) диапазона, вплоть до 840 нм. Поэтому рабочая область излучения фитосветодиода в красном и ИК диапазоне намного шире, чем в синем. В синем спектре для большинства выращиваемых культур пик излучения должен приходиться на 440-450 нм.
В зависимости от вида растения необходимо подбирать соотношение красного и синего света по интенсивности. Например, петрушка, укроп, зеленый лук, рассада и другие растения, нуждающиеся в вегетативном росте, быстрее растут под преимущественным влиянием синего света. Зато в период цветения и плодоношения растений следует отдавать предпочтение глубокому красному свету.
Светодиоды полного спектра для растений
Важным моментом в промышленном производстве является низкая себестоимость изделия. И светильники, с применением фитосветодиодов красного и синего цветов, в этом плане оказались довольно затратными. Улучшить ситуацию помогло изобретение так называемых светодиодов для растений полного спектра, имеющие в своем излучении пик в зоне 440–470 и 630–660 нм.
Преимущества фитосветодиодов
Сразу стоит отметить, что фитосветодиодам присущи все преимущества обычных светодиодов: большой срок службы, высокий КПД, медленная деградация и прочее. Кроме этого, они работают только в фитоактивном спектре частот, что повышает их эффективность. В сравнении с ламповыми источниками света, светодиодное освещение для растений значительно более подходящее и потому, что светодиоды практически не излучают тепла. Это позволяет размещать их в непосредственной близости от листьев. Еще низкое тепловыделение замедляет процесс испарения, тем самым снижая необходимость в поливе. Что касается разброса спектральных характеристик среди фитосветодиодов от разных производителей, то это не критично. Даже в одной партии спектральные отклонения могут достигать 10%, что также можно назвать преимуществом. Ведь растениям для развития нужны и остальные длины волн, хоть и в значительно меньшем количестве. Избежать разброса параметров при покупке светодиодов для растений вряд ли удастся. Даже среди именитых изделий от компании Cree допускается отклонение в 30 нм. В отличие от досконально изученных ламповых светильников, светодиоды для растений находятся в стадии развития.
Поэтому делать выбор в пользу фитосветодиодов нужно взвешенно. Несмотря на их явные преимущества, наиболее рациональным решением является построение комплексной системы освещения, основанной на люминесцентных лампах и светодиодах. С помощью таких систем удаётся экономить на потребляемой электроэнергии и гарантированно получить высокий урожай.
Лучшие производители
На сегодняшний день рынок продукции на основе светодиодов наводнили дешевые изделия китайского производства. Большинство потребителей перестали задаваться вопросами о производителях с лучшими и худшими светодиодами для растений, хотя этот вопрос имеет первостепенное значение. Но если рассматривать все многообразие фитосветодиодов, можно выделить чипы двух наиболее распространенных брендов: Bridgelux и Epistar.
Продукция обоих брендов активно подделывается, поэтому надпись Bridgelux или Epistar далеко не всегда указывает на качество изделия. Чтобы избежать приобретения подделки, рекомендуется совершать покупки только в сертифицированных магазинах.
Светодиоды как источники излучения для растений
. 1991 февраль; 26 (2): 203-5.
Р Дж Була
1
, Р. К. Морроу, Т. В. Тиббиттс, Д. Дж. Барта, Р. В. Игнатиус, Т. С. Мартин
Соавторы,
Принадлежности
Соавтор
ТВ Тиббитс
2
Принадлежности
- 1 Факультет садоводства, Университет Висконсин-Мэдисон 53706.
- 2 U Wisconsin, Madison, Dept Horticulture
PMID:
11537727
Р. Дж. Була и соавт.
HortScience.
1991 февраля
. 1991 февраль; 26 (2): 203-5.
Авторы
Р Дж Була
1
, Р. К. Морроу, Т. В. Тиббитс, Д. Дж. Барта, Р. В. Игнатиус, Т. С. Мартин
Соавтор
ТВ Тиббитс
2
Принадлежности
- 1 Факультет садоводства, Университет Висконсин-Мэдисон 53706.
- 2 U Wisconsin, Madison, Dept Horticulture
PMID:
11537727
Абстрактный
Разработка более эффективного источника излучения для использования в растениеводческих хозяйствах могла бы принести значительную пользу как для исследований, так и для коммерческого применения в растениеводстве. Использовалась матрица светоизлучающих диодов (СИД), дающих красное излучение, дополненное потоком фотосинтетических фотонов (ППФ) 30 мкмоль с-1 м-2 в спектральном диапазоне от 400 до 500 нм от синих люминесцентных ламп. эффективно в качестве источника излучения для выращивания растений. Рост растений салата-латука (Lactuca sativa L. Grand Rapids), поддерживаемых в системе светодиодного облучения при общей PPF 325 микромоль с-1 м-2 в течение 21 дня, был эквивалентен описанному в литературе для растений, выращенных в то же время. под холодными белыми люминесцентными и лампами накаливания источниками излучения. Характеристики растений, такие как форма листьев, цвет и текстура, не отличались от тех, которые были обнаружены у растений, выращенных под флуоресцентными лампами холодного белого света. Оценки эффективности преобразования электрической энергии светодиодной системы для облучения растений показывают, что она может быть в два раза выше, чем опубликованная для флуоресцентных систем.
Похожие статьи
Важность уровней «синих» фотонов для проростков салата, выращенных под красными светодиодами.
Hoenecke ME, Bula RJ, Tibbits TW.
Hoenecke ME, et al.
HortScience. 1992 г., май; 27(5):427-30.
HortScience. 1992.PMID: 11537611
Улучшение роста шпината, редьки и салата под красными светодиодами (LED) с добавлением синего света.
Yorio NC, Goins GD, Kagie HR, Wheeler RM, Sager JC.
Йорио Н.К. и др.
HortScience. 2001 г., апрель; 36 (2): 380-3.
HortScience. 2001.PMID: 12542027
Добавка зеленого света для улучшения роста салата под красными и синими светодиодами.
Ким Х.Х., Гоинс Г.Д., Уилер Р.М., Сагер Дж.К.
Ким Х.Х. и др.
HortScience. 2004 Декабрь; 39 (7): 1617-22.
HortScience. 2004.PMID: 15770792
На пути к эффективному преобразованию электроэнергии в съедобную биомассу в системах растениеводства: трансгенный подход.
Tennessen DJ, Ciolkosz DE.
Теннессен Д.Дж. и др.
Жизнеобеспечение Biosph Sci. 1998;5(2):217-23.
Жизнеобеспечение Biosph Sci. 1998.PMID: 11541679
Рассмотрение.
Светодиоды как источник освещения для растений: обзор исследований Космического центра Кеннеди.
Ким Х.Х., Уилер Р.М., Сагер Дж.К., Йорио Н.К., Гоинс Г.Д.
Ким Х.Х. и др.
Жилье (Элмсфорд). 2005;10(2):71-8. дои: 10.3727/154296605774791232.
Жилье (Элмсфорд).2005.
PMID: 15751143
Рассмотрение.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Хризантема : Всесторонний обзор последних разработок в области регенерации in vitro.
Эйса Э.А., Тилли-Манди А., Хонфи П., Шала А.Ю., Гурурани М.А.
Эйса Э.А. и соавт.
Биология (Базель). 2022 6 декабря; 11 (12): 1774. doi: 10.3390/biology11121774.
Биология (Базель). 2022.PMID: 36552283
Бесплатная статья ЧВК.Рассмотрение.
Влияние различного качества и интенсивности света на урожайность и качество выращенного в помещении растения Pleurotus eryngii .
Юэ З., Чжан В., Лю В., Сюй Дж., Лю В., Чжан С.
Юэ Зи и др.
J Fungi (Базель). 2022 24 ноября; 8 (12): 1244.дои: 10.3390/jof8121244.
J Fungi (Базель). 2022.PMID: 36547577
Бесплатная статья ЧВК.Стратегии ускорения генетических улучшений сельскохозяйственных культур: особый акцент на скоростную селекцию.
Гуди С., Кумар П., Сингх С., Танин М.Дж., Шарма А.
Гуди С. и др.
Физиол Мол Биол Растения. 2022 Октябрь; 28 (10): 1921-1938. doi: 10.1007/s12298-022-01247-8. Epub 2022 6 ноября.
Физиол Мол Биол Растения. 2022.PMID: 36484026
Рассмотрение.
Дефект кристалла привел к нулевому термическому гашению β-NaYF 4 : Eu 3+ ,Dy 3+ красный излучающий люминофор.
Линг С., Чен С., Мэн К., Ян И., Мин Дж., Ляо С., Хуан Ю.
Линг С. и др.
RSC Adv. 2022 27 октября; 12 (47): 30803-30816.дои: 10.1039/d2ra05674g. Электронная коллекция 2022 24 октября.
RSC Adv. 2022.PMID: 36349163
Бесплатная статья ЧВК.Красный и синий свет влияют на формирование придаточных корней черенков чая ( Camellia sinensis ), регулируя синтез гормонов и пути передачи сигналов в зрелых листьях.
Шен И, Фан К, Ван И, Ван Х, Дин С, Сонг Д, Шэнь Дж, Ли Х, Сонг И, Хань Х, Цянь В, Ма Ц, Дин З.
Шен Ю и др.
Фронт завод науч. 2022 7 июля; 13:943662. doi: 10.3389/fpls.2022.943662. Электронная коллекция 2022.
Фронт завод науч. 2022.PMID: 35873958
Бесплатная статья ЧВК.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
Типы публикаций
термины MeSH
Светодиоды как источник освещения для растений: обзор исследований Космического центра Кеннеди
Обзор
. 2005;10(2):71-8.
дои: 10.3727/154296605774791232.
Хён-Хе Ким
1
, Рэймонд М. Уиллер, Джон С. Сагер, Нил С. Йорио, Грегори Д. Гоинс
Соавторы,
Принадлежности
Соавторы
Р М Уилер
2
, Г. Д. Гоинс
3
Принадлежности
- 1 Управление биологических наук НАСА, Космический центр Кеннеди, Флорида 32899, США. [email protected]
- 2 НАСА KSC
- 3 NC A&T, Гринсборо
PMID:
15751143
DOI:
10.
3727/154296605774791232
Обзор
Hyeon-Hye Kim et al.
Жилье (Элмсфорд).
2005.
. 2005;10(2):71-8.
дои: 10.3727/154296605774791232.
Авторы
Хён-Хе Ким
1
, Рэймонд М. Уиллер, Джон К. Сагер, Нил С. Йорио, Грегори Д. Гоинс
Соавторы
Р М Уилер
2
, Г. Д. Гоинс
3
Принадлежности
- 1 Управление биологических наук НАСА, Космический центр Кеннеди, Флорида 32899, США.
[email protected]
- 2 НАСА KSC
- 3 NC A&T, Гринсборо
PMID:
15751143
DOI:
10.3727/154296605774791232
Абстрактный
Обеспечение достаточного количества света является фундаментальным требованием для поддержки длительного роста растений в космосе. В этом отношении было испытано несколько типов электрических ламп для обеспечения растений лучистой энергией, включая люминесцентные лампы, натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы. Эти лампы различаются по спектральному качеству, что может привести к различиям в росте и морфологии растений. Текущие исследования освещения для выращивания растений в космосе сосредоточены на инновационных технологиях освещения, которые демонстрируют высокую электрическую эффективность и уменьшенную массу и объем. Среди светоизлучающих технологий, рассматриваемых для космоса, — светоизлучающие диоды (СИД). Комбинация красных и синих светодиодов зарекомендовала себя как эффективный источник освещения для некоторых культур, однако при красном и синем освещении растения выглядят пурпурно-серыми, что затрудняет визуальную оценку состояния растений. Дополнительный зеленый свет сделает листья растений зелеными и нормальными, как в естественных условиях при белом свете, а также может принести психологическую пользу команде. Добавление 24% зеленого света (500–600 нм) к красным и синим светодиодам усилило рост растений салата по сравнению с растениями, выращенными под холодными белыми флуоресцентными лампами. По совпадению, эти растения, выращенные под дополнительным зеленым светом, будут иметь дополнительную эстетическую привлекательность в виде зеленого цвета.
Похожие статьи
Добавка зеленого света для улучшения роста салата под красными и синими светодиодами.
Ким Х.Х., Гоинс Г.Д., Уилер Р.М., Сагер Дж.К.
Ким Х.Х. и др.
HortScience. 2004 Декабрь; 39 (7): 1617-22.
HortScience. 2004.PMID: 15770792
Улучшение роста шпината, редьки и салата под красными светодиодами (LED) с добавлением синего света.
Yorio NC, Goins GD, Kagie HR, Wheeler RM, Sager JC.
Йорио Н.К. и др.
HortScience. 2001 г., апрель; 36 (2): 380-3.
HortScience. 2001.PMID: 12542027
Требования к синему свету для сельскохозяйственных культур, используемых в биорегенеративных системах жизнеобеспечения.
Yorio NC, Wheeler RM, Goins GD, Sanwo-Lewandowski MM, Mackowiak CL, Brown CS, Sager JC, Stutte GW.
Йорио Н.К. и др.
Жизнеобеспечение Biosph Sci. 1998;5(2):119-28.
Жизнеобеспечение Biosph Sci. 1998.PMID: 11541667
Светодиоды: эффективный ли источник света для комнатных растений?
Рехман М., Улла С., Бао И., Ван Б., Пэн Д., Лю Л.
Рехман М. и др.
Environ Sci Pollut Res Int. 2017 ноябрь;24(32):24743-24752. doi: 10.1007/s11356-017-0333-3. Epub 2017 4 октября.
Environ Sci Pollut Res Int. 2017.PMID: 28980183
Рассмотрение.
Целенаправленное использование светодиодов для повышения эффективности производства за счет фитохимического обогащения.
Таулавуори Э., Таулавуори К.
, Холопайнен Дж. К., Юлкунен-Тиитто Р., Акар С., Динсер И.
Таулавуори Э. и др.
J Sci Food Agric. 2017 декабрь; 97 (15): 5059-5064. doi: 10.1002/jsfa.8492. Epub 2017 1 августа.
J Sci Food Agric. 2017.PMID: 28631264
Рассмотрение.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Мониторинг выращивания листьев салата в помещении в течение 16 часов с использованием спектроскопии электрического импеданса (EIS) и модели с двойной оболочкой (DSM).
Nouaze JC, Kim JH, Jeon GR, Kim JH.
Nouaze JC и соавт.
Датчики (Базель). 2022 10 декабря; 22 (24): 9671. дои: 10.3390/s22249671.
Датчики (Базель). 2022.PMID: 36560040
Бесплатная статья ЧВК.Идентификация и комплексный полногеномный анализ семейства генов глутатион-S-трансфераз черешни ( Prunus avium ) и профилирование их экспрессии выявили вероятную роль в накоплении антоцианов.
Сабир И.А., Манзур М.А., Шах И.Х., Лю Х, Джиу С., Ван Дж., Алам П., Абдулла М., Чжан С.
Сабир И.А. и соавт.
Фронт завод науч. 2022 12 июля; 13:938800. doi: 10.3389/fpls.2022.938800. Электронная коллекция 2022.
Фронт завод науч. 2022.PMID: 35
6
Бесплатная статья ЧВК.Оптимизация плотности потока фотосинтетических фотонов и качества света для повышения эффективности использования радиации у карликовых помидоров под светодиодным освещением на стадии вегетативного роста.
Ке Х, Йошида Х, Хикосака С, Гото Э.
Ке Х и др.
Растения (Базель). 2021 31 декабря; 11 (1): 121. doi: 10.3390/plants11010121.
Растения (Базель). 2021.PMID: 35009123
Бесплатная статья ЧВК.Изучение деталей фотосинтетических световых реакций и отдельных метаболических изменений в проростках томатов, выращиваемых при различных спектрах освещения.