Светодиоды в качестве источников света для выращивания растений.

В эпоху активного развития инновационных систем освещения одна из интереснейших областей остается в нашей стране практически без внимания производителей как самих источников света, так и готовых решений — растениеводство. О нем и пойдет речь в данной статье.

Растениеводческое освещение можно разделить на три типа. Сфера применения подобных осветительных систем достаточно разнообразна, начиная от «простого» удлинения светового дня до полной замены естественного источника света — Солнца. Чтобы понять, как и за счет чего обеспечить благоприятные условия для роста растений, необходимо выделить основные параметры светового излучения, влияющие на их рост.

Во-первых, это интенсивность самого света. Данный параметр влияет на процесс фотосинтеза, в ходе которого идут химические процессы превращения CO2 в углеводы. Основным показателем в растениеводстве, определяющим эту величину, является плотность потока излучения фотосинтетически активной радиации (ФАР), измеряющаяся в мкмоль/м²/с. Так, для выращивания томатов типовым значением плотности потока будет 185 мкмоль/м²/с, для перца — 100 мкмоль/м²/с. Если мы рассмотрим цветы, то для некоторых сортов этот показатель и вовсе будет относительно невысок. Например, для выращивания розы в горшке или герани достаточно обеспечить уровень плотности потока излучения ФАР в 50 мкмоль/м²/с.

Второй параметр — световой период, т. е. время в течение суток, на протяжении которого растение освещается. Используя различные комбинации «дня» и «ночи» для разных видов культур, можно добиться значительного улучшения результатов, поскольку существуют растения «короткого дня», приспособившиеся в процессе эволюции расти в условиях длинной ночи, и растения «длинного дня», для которых предпочтителен продолжительный световой день.

Третьим важным условием является спектральный состав света. Спектр влияет на рост, формирование, развитие и цветение культур, т. к. различные длины волн по-разному воздействуют на растения. Так, например, длины волн 200–380 нм преимущественно вредны, либо бесполезны, а все, что выше 1000 нм, попросту превращаются в тепло и не влияют на рост растения.

Для решения задач эффективного использования светодиодного освещения в растениеводстве и учитывая последние открытия в области воздействия света на рост растений, компания OSRAM Opto Semiconductor дополнила свой портфель цветных 1-Вт керамических светодиодов принципиально новым продуктом. Светодиод Oslon SSL Far Red (730 нм) был разработан специально для растениеводческого освещения.

Данная длина волны находится на границе видимости человеческого глаза и не применяется для целей общего или декоративного освещения, но активно востребована в растениеводческом освещении. По сравнению с традиционным освещением лампами ДНАТ, спектр которых беден в области 730 нм, такие светодиодные системы имеют неоспоримое преимущество. Теперь светодиоды для всех трех важных длин волн предлагаются в корпусе одного типа, что позволяет унифицировать светильник, не прибегая к изменению конструкции, оптической системы или печатных плат. В настоящее время компании–производители светодиодных светильников расширяют ассортимент своей продукции, выпуская светильники для растениеводства на основе светодиодов OSLON SSL.

Методики подбора источников освещения

Затрагивая тему соотношения светодиодов в светильнике для растениеводства, необходимо рассказать о так называемых спектральных весовых коэффициентах, благодаря которым существует возможность выбрать нужное соотношение источников света разных длин волн, опираясь на математический расчет. Дело в том, что до недавнего времени, да нередко и сейчас, встречается консервативный подход к подобного рода расчетам. Так, всем спектральным составляющим придаются равные весовые коэффициенты, а счет фотонов ведется в области ФАР (рис. 4). В то же время более детальный подход заключается в том, чтобы использовать кривую чувствительности растения, приближенную к реальному спектру. Мы можем легко убедиться в этом, посмотрев еще раз на рис. 2. Такая «реалистичная» кривая описана в стандарте немецкого института по стандартизации DIN 5031-10 и выглядит так, как показано на рис. 5. Основываясь на этом принципе, можно путем инженерного расчета выбрать необходимое соотношение светодиодов в светильнике в зависимости от желаемых результатов и вида выращиваемых культур. В качестве примера выделим три типовых пропорции соотношения синего (DeepBlue) и красного (Hyper Red) цветов для светильника (рис. 6–8).

источник: Протон

Растение - сложная многофакторная система, а свет - лишь один из множества факторов, влияющих на процессы выращивания расстений. Разные расстения и стадии их выращивания требуют разных интьенсивностей и спектров излучения, а также технологий выращивания. Эксперименты по выбору технологических параметров освещения с помощью светодиодов достаточно долговременны и экономически затратны. На данный момент времени (весрна 2017 года) достаточно распространен маркетинговый ход, когда разработчики и производители ламп выпускают облучатели со светодиодами с набором разных спектров излучения и разным световым потоком, при этом перенося ответственность за положительный результат использования растениводческого облучателя на потребителя. Существуют облучатели с рекомендациями: "для усиления генеративного развития", "для усиления вегетативного роста", "для исследовательских целей", так кроме облучателей с широким набором спектров, появляются облучатели с монохроматическим излучением на длинах волн 450, 525, 625, 660 и 730 нм. Как видим, инструментов много, а пользоваться ими необходимо учиться. 

    
Роль сверхярких светодиодов в искуственной досветке растений трудно переоценить. Именно спектральный состав и показатель PPFD — определяет как эффективно работает для растения та или иная лампа и на сколько хорошо (быстро) будет происходить рост. Вы также можете заказать и купить Спектрофотометр ''ТКА-Спектр''(ФАР) на сайте производителя приборов НТП "ТКА" по доступной цене. Для количественного перехода от единиц энергетической мощности к единицам светимой мощности используем стандартное выражение (см. "Светотехнические измерения"  М.Г. Козлов, К.А. Томский).