Лампы светодиодные для освещения растений: LED ЛАМПЫ ДЛЯ РАСТЕНИЙ

светодиодов для растениеводства | CANNA Gardening USA

Вы когда-нибудь задумывались об использовании светоизлучающих диодов (LED) в своем помещении для выращивания растений? Если это так, вы, конечно, не единственный! Светодиоды прошли долгий путь от своего происхождения в качестве световых индикаторов на панелях дисплея электронного оборудования. В настоящее время они появляются повсюду, поскольку их производство становится дешевле. Есть светодиодные садовые светильники и светодиодное домашнее освещение, а в последнее время, конечно же, и светодиодные лампы для выращивания растений.

By CANNA Research

Некоторые производители считают, что вопрос не в , станут ли светодиоды наиболее распространенным дополнительным источником света для растений, а в том, когда. Основные вопросы для большинства производителей заключаются в том, действительно ли светодиодные лампы для выращивания эффективны и в какой степени их можно использовать так же, как традиционные лампы для выращивания растений. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понимание практического использования светодиодных ламп для выращивания растений. Эта статья даст вам некоторое представление о практических аспектах использования светодиодов и раскроет некоторые плюсы и минусы. Однако сначала мы объясним принципы светодиодного освещения, чтобы мы могли понять, как его использовать.

Что такое светодиоды?

Все светодиоды представляют собой полупроводники, излучающие свет в результате процесса, называемого электролюминесценцией. Светодиоды изготавливаются из двух типов материалов: N-типа и P-типа. N-тип состоит из отрицательно заряженных свободных электронов, а P-тип имеет положительно заряженные промежутки («дырки»). Когда слой N-типа подключен к отрицательному (-) концу электрической цепи, а слой P-типа к положительному (+) концу цепи, свободные электроны могут двигаться в электрическом потоке. Свободные электроны притягиваются к положительным дыркам в материале P-типа. Однако дырка имеет меньшую энергию, чем электроны. Чтобы «вписаться» в дырку, электрон должен высвободить часть своей энергии. В случае светодиодов эта энергия излучается в виде фотона, то есть света. Интенсивность света, излучаемого светодиодом, зависит от энергии, выделяемой электронами, прыгающими в положительное отверстие (рис. 1).

Цвет, излучаемый световыми фотонами, зависит от полупроводникового материала светодиода. Светодиоды могут быть изготовлены таким образом, чтобы цвета фотонов соответствовали пикам светопоглощения важных растительных пигментов, таких как красные и дальнекрасные формы фитохрома, или красным и синим пикам спектров фотосинтеза листьев. По сути, это означает, что светодиодное освещение может экономить энергию, производя только те цвета, которые необходимы для роста и развития растений.

Это пока техническая часть… А как все это относится к вашим любимым растениям? И как выбрать правильный светодиодный светильник для выращивания?

Рис. 1: На этом упрощенном изображении светодиода показано, как высвобождается дополнительная энергия в виде фотонов, когда электроны пересекают p-n переход, чтобы заполнить дыры в слое p-типа.

Светодиоды для растениеводства и некоторые практические устройства

Как мы уже знаем из другой исследовательской статьи, растения используют свет для фотосинтеза и развития. Свет для фотосинтеза описывается PAR (фотосинтетическое активное излучение) или PPFD (фотосинтетическая плотность потока фотонов). Это количество света от 400 до 700 нм, используемое для фотосинтеза. Для обычных целей выращивания требуется минимум от 50 до 200 мкмоль/м2/с, но это, очевидно, зависит от типа растений и количества света, которое им требуется. Как правило, чем больше света вы обеспечиваете, тем лучше растут растения. Однако есть точка, выше которой они не могут использовать дополнительный свет: около 500 мкмоль/м ² /с.

При выборе светодиодных источников света важно помнить, что пики поглощения света растениями отличаются от человеческого глаза. Фотосинтетический свет имеет пики поглощения в синем и красном спектрах света, в то время как у людей пик света приходится на желто-зеленый спектр (см. рис. 2). Это означает, что фотосинтетический свет, безусловно, не то же самое, что люкс или люмен, которые являются «человеческой мерой яркости». Когда вы оцениваете светодиодную лампу для выращивания растений, вам необходимо знать ее характеристики для производства фотосинтетического света в PAR или PPFD. К сожалению, эти характеристики света не всегда доступны для всех светодиодных ламп для выращивания растений.

Рисунок 2: Спектры света и цветовое распределение, а также наиболее распространенные пики поглощения для растений и человека.

ФАР и люкс — разные физические величины (см. рис. 2), между ФАР и люкс нет однозначной связи. Основные коэффициенты преобразования были сформулированы для различных источников света и соответствующих световых спектров, так что для разных источников света будут применяться разные коэффициенты преобразования (таблица 1).

А как насчет коэффициентов преобразования светодиодов? По сути, светодиоды отличаются от других источников света тем, что они могут иметь очень разные спектральные составы, а это означает, что универсальный коэффициент преобразования невозможен.

Таблица 1. Коэффициенты преобразования для различных источников света из Lux (Lumen/M ² ) в PAR (мкмоль/м ² /s)

1. Спектр света для фотосинтеза
2. Фотосинтез и дополнительный дальний красный свет (700–800 нм), используемый для развития растений

Оценка светодиодной лампы для выращивания

Тем не менее, качество светодиода можно определить лампа для выращивания без глубоких технических знаний.

Все светодиодные системы освещения, продаваемые на рынке как «светильники для растений», состоят из различных комбинаций светодиодов. Они могут состоять из до десяти различных типов светодиодов. Каждый отдельный светодиод должен потреблять не менее одного ватта мощности, чтобы быть эффективным для освещения растений; ниже этого уровня излучаемый свет не будет иметь достаточной проникающей способности, чтобы должным образом осветить все растение. Но это еще не все. При оценке светодиодной лампы вам следует искать светодиоды высокой интенсивности или высокой яркости мощностью 1 Вт, которые имеют размеры 10 мм и относятся к текущему поколению.

В большинстве обычных ламп, чем больше потребляемая ими электроэнергия, тем выше как общее количество излучаемых люменов, так и количество люменов на ватт. Однако это не относится к светодиодным лампам. При более высоких уровнях входной мощности каждый отдельный светодиод, безусловно, будет ярче, но они менее эффективны (они будут излучать меньше люменов на ватт). Также нет эффективной разницы в проникающей способности для садоводческих целей между светодиодом мощностью 1 Вт и светодиодом мощностью 3 Вт. Это фундаментальное различие между традиционными системами освещения для выращивания растений и системами на основе светодиодов. Схема, содержащая 90 светодиодов мощностью 1 Вт будут более мощными и более эффективными, чем светодиоды, содержащие 30 светодиодов мощностью 3 Вт: вы не можете просто сравнить общую мощность, как вы привыкли делать с системами газоразрядного освещения.

Есть еще один фактор, который следует учитывать: нередко, например, светодиод мощностью 3 Вт будет ограничен мощностью от 2,2 Вт до 2,8 Вт. Важно изучить оптимальную светоотдачу, потери тепла и срок службы каждого диода. Имейте в виду, что светодиодным лампам также потребуется питание для работы драйверов светодиодов, вентиляторов для охлаждения и потери тепла. Например, светодиодный блок мощностью 135 Вт в действительности обеспечивает только около 110 Вт световой энергии.

Существует множество конфигураций светодиодных систем освещения для выращивания растений, таких как лампы для выращивания растений UFO, панели для выращивания растений и одноточечные лампы. Вам следует искать систему с минимальной мощностью 90 Вт, в зависимости от ваших конкретных требований и ситуации, конечно.

Практическая трудность заключается в том, что (светодиодный) свет подчиняется закону обратных квадратов: когда расстояние от источника света удваивается, количество получаемого света падает не на 2, а на 2 в квадрате, то есть в 4 раза. (рис. 3).

Рисунок 3: Распределение света по закону обратных квадратов – в «открытой» ситуации – в зависимости от расстояния до растения.

Потенциал светодиодных ламп для выращивания растений

Одним из наиболее важных преимуществ светодиодных ламп является их энергоэффективность, поскольку они производят меньше ненужных световых фотонов и тепла! Тепло, производимое лампами накаливания и газоразрядными лампами, хотя и может быть полезным для растений, не является экономичным. Таблица 2 показывает, что светодиодам требуется всего 25% мощности лампы накаливания для получения такого же количества света (в люменах). Это дает светодиодам существенное экономическое преимущество перед традиционными лампочками.

Таблица 2. Электрическая эффективность различных источников света при равной светоотдаче.

При сравнении светодиодов с наиболее распространенным источником для освещения растений, натрием высокого давления (HPS), общепризнано, что новейшие светодиоды более энергоэффективны. Натриевые лампы высокого давления (HPS) производят 1,8 мкмоль света на каждый джоуль подводимой энергии, в то время как новейшие светодиоды производят 2,3 мкмоль света на каждый потребляемый джоуль.

Кроме того, светодиоды выделяют меньше тепла, поэтому лампы можно размещать намного ближе к поверхности растений без риска перегрева и теплового стресса для растений. Напротив, газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) требуют значительного расстояния между лампами и растениями, чтобы обеспечить равномерное распределение света, а также избежать теплового стресса от ламп. Это означает, что светодиодные системы могут быть спроектированы гораздо более гибко — например, возможно горизонтальное, вертикальное или межкультурное освещение. Светодиоды также больше подходят для многоуровневых систем растений.

Еще одним важным преимуществом является то, что светодиоды более надежны и долговечны, чем традиционные источники света с нитями накаливания, электродами или газонаполненными корпусами ламп под давлением. Светодиоды также имеют возможность мгновенного перезапуска и не требуют времени для прогрева для достижения полной яркости.

Еще некоторые препятствия…

Эти преимущества делают светодиоды интересной альтернативой существующим системам освещения, используемым для выращивания растений, таким как ДНаТ и металлогалогенные (МГ). Однако светодиоды еще не получили широкого признания в качестве источника света для садоводства. Светодиодные светильники требуют больших вложений с самого начала, а светодиодные лампочки часто стоят дороже, чем светильники, в которые они устанавливаются. Эти расходы могут заставить производителей колебаться. К счастью, эволюция светодиодов была очень благоприятной: каждое десятилетие цены на светодиоды снижались в 10 раз, а производительность увеличивалась в 20 раз. Будущее массовое производство светодиодного освещения, вероятно, также снизит стоимость строительства. Светодиодное освещение и, надеюсь, продажная цена.

Одним из важных недостатков в наши дни является сложное взаимодействие светодиодов с ростом растений. Некоторые производители столкнулись со снижением урожайности или отсутствием развития растений, выращенных с использованием светодиодов, по сравнению с традиционными источниками света. Действительно, несколько исследований выявили снижение урожайности или развития растений из-за светодиодного освещения. Возможное недоразумение и, таким образом, просчет – это влияние выделяемого тепла. Больше тепла, например, от ламп HPS или MH, значительно улучшает рост растений. При сравнении этих растений со «светодиодными установками», которым обычно не хватает дополнительного тепла, часто становится ясно, что растения HPS или MH растут лучше, чем светодиодные растения.

Важно помнить, что когда речь идет о световом спектре, одних только комбинаций красного или синего/красного света недостаточно. Многие светодиодные лампы для выращивания растений первого поколения были двухдиапазонными (только красный и синий), что оказалось недостаточным для большинства растений. Хотя этих двух длин волн было бы достаточно для фиксации световой энергии (фотосинтеза), большинству растений по-прежнему требуется ограниченное количество света из других частей спектра. Для максимально эффективной стимуляции множества процессов в растениях предпочтителен широкий спектр фотосинтетического света (сравнимый с солнечным светом).

Большинство производителей светодиодных ламп для выращивания растений считают точный спектр используемого света коммерческой тайной. Обычно они ссылаются на более общий «цветовой состав», называемый цветовой температурой. В основном цветовая температура между 2700К (2700К, теплый белый) и 6500К (холодный белый) подходит для производства растений. Имейте в виду, что «более холодный» и более голубоватый цвет может оказывать тормозящее влияние на цветение или индукцию цветения!

На данный момент требуется гораздо больше исследований и знаний, чтобы определить оптимальные спектры света и, следовательно, светодиодные лампы для конкретных растений или целей выращивания. Поскольку светодиодные системы еще не были оптимизированы, как лампы HPS или MH, они остаются лучшими источниками света для выращивания ваших растений.

Рисунок 4: Светодиодный светильник A

Светодиодные светильники для выращивания – вердикт

Итак, светодиодные светильники для выращивания растений – просто очередная мимолетная мода или их действительно стоит попробовать? Они, безусловно, подходят для выращивания растений, но вы должны быть критичны при оценке потенциальной «светодиодной лампы для выращивания». Если вы рассматриваете новую светодиодную лампу, вам следует в первую очередь обратить внимание на ее светодиодные компоненты, фотосинтетический свет, световые спектры и энергопотребление.

Помните, что:

• Минимум 90 Вт рекомендуется для освещения растений
• Отдельные светодиоды должны иметь мощность не менее 1 Вт, предпочтительно 10 мм и последнее поколение
• Ищите светодиоды высокой интенсивности или высокой яркости
• Вопреки тому, что вы могли бы ожидать, более высокая входная мощность делает светодиод менее эффективным (поэтому 3x 1 Вт более эффективны, чем 1x 3 Вт)
• Удвоение расстояния между лампой и растением уменьшит освещенность на 4 (2 ² )
• Достижение фотосинтетического освещения светом от 50 до 200 мкмоль/м ² /с до 500 мкмоль/м ² /с для большинства растений
• Выберите широкий световой спектр (3 или 5 полос) с небольшим количеством красного и дальнего красного света для цветения
• Если технические характеристики завода отсутствуют, постарайтесь добиться: Цветовой температуры от 2700 до 6500 К

Методы использования светодиодов в растениеводстве еще не усовершенствованы, как в случае с существующими распространенными формами освещения растений. Лучшее знание того, что нужно растениям и как работают светодиодные светильники, вероятно, приведет к широкому внедрению светодиодов в качестве источника освещения для растений. Конечно, кажется, что у светодиодов светлое будущее!

Склад светодиодных светильников

Магазин Коллекции

• Светодиодные лампы для выращивания

• Пакетные предложения для палаток для выращивания

• Вентиляционные комплекты

• Гидропоника

• Триммеры

• Прессы

• Питательные вещества

• Контроллеры освещения

Скидки на светодиодные лампы для выращивания растений

Если вы являетесь коммерческим производителем  , вы можете получить 100% скидку до на светодиодное освещение для выращивания растений (включая скидки на другое оборудование, такое как HVAC и осушители)!

Подать заявку за 1 минуту

Обзоры и учебный центр

• 22 декабря 2022 г.

  Поскольку отрасль продолжает расти и завоевывать всеобщее признание, крайне важно учитывать воздействие этого растущего пространства на окружающую среду. Хотя растение известно своими потенциальными медицинскими и рекреационными преимуществами, важно также изучить устойчивость его выращивания и производства.

  Прочитай сейчас

• 21 декабря 2022 г.

  Проращивание семян — это первый шаг к выращиванию собственных растений. Хотя поначалу это может показаться пугающим, проращивание семян — это простой процесс, который каждый может выполнить дома при наличии необходимых материалов и знаний. В этой статье мы рассмотрим шаги по проращиванию семян, включая то, что вам понадобится, как подготовить семена и как ухаживать за ними по мере их роста.

  Прочитай сейчас

• 16 декабря 2022 г.