• 19.04.2015
  • 85
  • 10644

Светодиодное освещение растений: создание искусственного солнца

Оглавление: [скрыть]
  • Характеристики искусственного света
    • Интенсивность светового излучения
    • Цветовая температура
    • Спектральный состав света
  • Светодиодное освещение растений
  • Эстетическая составляющая

Существование всего живого на нашей планете обусловлено многими факторами. Но ни один представитель флоры или фауны не сможет выжить без воды и солнечного света. Древние цивилизации строили поселения вдоль рек, обеспечивая орошение своих земель. Однако все они, согласно древнейшей истории, обитали на прогретой практически круглый год солнцем территории.

На рисунке показано поглощение света хлорофиллом.

На рисунке показано поглощение света хлорофиллом.

В современном мире люди давно научились добывать воду из скважин и строить водохранилища, но недостаток солнца и тепла остаются во главе угла многих территорий, не способных похвастаться достаточным количеством ясных дней и высоких температур. На помощь садоводам, как в частном, так и в промышленном масштабе, приходят новейшие разработки по созданию оптимальных условий выращивания растений круглый год. И это не только отапливаемые помещения. Создание летних температур не обманет молодые побеги – им нужно солнце, ведь при его недостатке растение не сможет развиваться, несмотря на остальные условия. Для этого была создана светодиодная подсветка растений.

Область применения ламп искусственного освещения достаточно велика. Это и озеленение помещений, и выращивание посевных материалов, и гидропоника, и, конечно, садоводство, как промышленное, так и бытовое. Для выращивания различных культур используются несколько типов источников искусственного света. В их числе лампы накаливания, газоразрядные, люминесцентные, металлогалогенные лампы, натриевые лампы высокого давления, а также светодиоды. В последнее время светодиодные лампы для освещения растений набирает все большую популярность, ведь, благодаря сочетанию разноцветных диодов, можно получить светильники, эффективные как на вегетативной стадии, так и в период репродукции.

Характеристики искусственного света

Спектры, воспринимаемые растениями

Спектры, воспринимаемые растениями

Искусственный свет для выращивания различных культур может использоваться как в условиях недостаточности естественного солнечного света, в качестве своеобразной «подкормки», так и при полном его отсутствии. В обоих случаях так называемые фитоактивные источники должны соответствовать многим требованиям, не просто освещая растения, но и имитируя естественные уличные условия. Это достигается подбором светильников разной цветовой температуры, переменной интенсивности лампы для освещения растений, а также выбором спектральных характеристик электромагнитного излучения, соответствующих виду и стадии роста культуры.

Вернуться к оглавлению

Интенсивность светового излучения

В соответствии с тригонометрическим законом обратных квадратов интенсивность излучения уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до источника. Так, отодвинув лампы для освещения растений в 2 раза дальше, мы получим в 4 раза уменьшенную световую интенсивность. Это происходит из-за большого рассеивания света в пространстве. Поэтому для концентрации светового потока в садоводстве используют различные рефлекторы или просто стараются посадить растения максимально близко друг к другу для создания большей плотности на освещенной территории. Но важно помнить, что слишком близко посаженные растения, возможно, и будут получать больше света, но могут мешать друг другу. Поэтому любые методы сохранения драгоценного света должны быть применены с умом.

Вернуться к оглавлению

Цветовая температура

Цветовая температура естественного света составляет примерно 5000 К. Цветовая температура выпускаемых ламп искусственного освещения колеблется в пределах 1500 – 8000 К. Меньшим значениям цветовой температуры соответствует красная и оранжевая части спектра (1500 – 2700 К), а к синей части спектра относятся большие значения температуры, начинающиеся с отметки в 5000 К. Видимый человеческому глазу свет изменяется в течение суток за счет угла и высоты подъема солнца, а также погодных условий. В связи с этим процесс фотосинтеза может подстроиться под изменение внешних условий и протекать при разных условиях освещенности.

Вернуться к оглавлению

Спектральный состав света

Ни для кого не секрет, что оптика является одним из сложнейших разделов физики. И связано это в основном со спектральным анализом. Казалось бы, солнечные лучи, так необходимые для выращивания садовых культур, имеют желтый цвет. Однако все не так просто, как кажется на первый взгляд. Для искусственного освещения растений, в зависимости от стадии их развития, требуются различные части спектра. Так, в вегетативном периоде выращивания необходимы лучи синей части спектра, а на репродуктивной стадии – красно-оранжевой.

Вернуться к оглавлению

Светодиодное освещение растений

Сравнительные характеристики фитоламп

Сравнительные характеристики фитоламп.

Одной из самых передовых технологий при создании оптимальной освещенности в искусственной среде является использование светодиодов. Они обладают рядом преимуществ, таких как невысокая электрическая мощность (следовательно, и экономичность), отсутствие балласта, низкое тепловыделение. Благодаря последней характеристике, стала возможной установка таких ламп в непосредственной близости от растений. Это позволяет уменьшить область рассеивания света, увеличивая интенсивность светового излучения. Применение светодиодного освещения растений сокращает необходимость полива благодаря снижению испарений с поверхности выращиваемых культур.

Светильник может состоять из нескольких различных светодиодов. Их комбинация позволяет использовать светодиодную лампу на всех периодах роста, используя разноволновые светодиоды. Считается, что к выбору красных светодиодов следует подходить более скрупулезно. Кроме того, возможно использование дополнительной подсветки с помощью светодиодов инфракрасной и ультрафиолетовой частей спектра.

При выборе светодиодных светильников важно понимать, что у каждого растения есть свои, отличные от других, требования к освещенности. Желательно, чтобы для выращивания той или иной культуры были созданы условия, приближенные к естественной среде их произрастания. Необходимо учитывать, что в любой природной зоне существует смена времени суток. Как человеку трудно постоянно находиться в условиях максимальной освещенности, так и растение не стоит подвергать подобной нагрузке. Чередование и длительность темных и светлых периодов (включения и выключения фитоактивных ламп) тоже зависит от вида выращиваемой культуры.

Вернуться к оглавлению

Эстетическая составляющая

В декоративных целях возможно использование светодиодов зеленой части спектра. Как известно, зеленый свет приятен человеческому глазу и способен нейтрализовать неприятные для зрения пурпурные, розовые и другие излишне яркие оттенки. Кроме того, зеленая часть спектра наиболее различима для человеческого глаза, поэтому способна создать более яркое, насыщенное визуальное впечатление. При этом эффективность зеленой подсветки для фотосинтеза растений крайне невысока из-за отражения хлорофиллом большей части лучей этой части светового спектра.

Применение светодиодных ламп в растениеводстве открывает все большие возможности для создания максимально комфортных условий для выращивания множества культур и, более того, позволяет сделать этот процесс более экономичным и простым. Светодиодные лампы нашли применение и в цветоводстве, ведь теперь выращивание экзотических представителей этого вида флоры стало возможным и в нашей полосе. Более того, применение светодиодных светильников шагнуло и за пределы земного шара. Несколько лет назад был проведен ряд экспериментов по выращиванию пищевых культур в космосе с помощью светодиодов. И они увенчались безусловным успехом!