Светодиоды для растений

Как использовать светодиоды для освещения растений? Ответ на этот вопрос получим, немного углубившись в биологию. Растения, в большинстве своем, содержат пигмент под названием хлорофилл, который является одним из основных элементов, необходимых для фотосинтеза, и придает растениям зеленый цвет. Из школьного курса физики мы знаем, что различие цветов разных веществ определяется их способностью поглощать и отражать излучение определенных длин волн. Отсюда следует, что хлорофилл практически полностью отражает электромагнитное излучение зеленого спектра. Для растений свет в «зеленом» диапазоне – бесполезен.

Процесс фотосинтеза происходит под воздействием излучения синего и красного цветов. Хлорофиллы поглощают солнечное излучение с диапазонами длин волн 440-470 нм и 630-670 нм, используя его энергию для превращения углекислого газа и воды в органические вещества. Так происходит рост растений.

В случае если естественное освещение слабое или кратковременное, например, в зимнее время, рост цветов  замедляется. Для его ускорения требуется дополнительная подсветка. Раньше теплица освещалась преимущественно с помощью газоразрядных ламп, но теперь ситуация изменилась.

Возможность излучения в узком спектральном диапазоне, а также рост мощности светодиодов в последнее время, сделали их лучшими источниками освещения, как для теплиц, так и для домашних цветов. Широкая номенклатура и доступность полупроводниковых источников света и источников питания к ним дает возможность организовать освещение теплиц своими руками.

С чего начать?

Если хочется, чтобы подсветка цветов создавала максимально комфортные условия для их быстрого роста – нужно всё как следует рассчитать. Во-первых, необходимо определить какие растения требуют действительно яркого света, а каким нужен умеренный либо слабый свет. Если делается освещение теплиц, то необходимо соответственно разбить ее на зоны яркого и умеренного света. Во-вторых, рассчитать количество светодиодов, которое потребуется для получения нужной освещенности растений. Идеальный случай, если у вас в пределах доступности окажется люксметр. Если нет – есть теоретический способ расчета: каждый крупный уважающий себя производитель выкладывает на сайте файлы фотометрических данных светодиодов (RAY-files), с помощью которых в одной из бесплатных сред проектирования (например, DIALux) можно смоделировать освещение любой площади с любой высоты. Следует отметить, что освещенность, обратно пропорциональна квадрату высоты подвеса светильника, т.е. при увеличении высоты подвеса в 2 раза, освещенность уменьшается в 4 раза. Это правило справедливо для всех источников света. Следует учитывать его при проектировании освещения теплиц.

Светодиоды

Как уже говорилось выше, подсветка цветов и прочих растений должна давать излучение определенного спектра в определенных пропорциях. Рекомендованное соотношение светодиодов синего и красного цветов – 1:2. Как правило, используются одноваттные светодиоды, но это не догма. Светодиоды желательно приобретать сразу смонтированные на алюминиевом основании в виде «звезд» или еще лучше линеек.

Так будет проще монтировать их в корпус своими руками с помощью теплопроводных лент или клеев. Можно воспользоваться заклепками или винтами, если предусмотрены соответствующие отверстия. Конкретных производителей называть нет смысла – их много, главное чтобы это был серьезный бренд, а не какой-нибудь NONAME с неизвестного сайта.

Подбираем корпус-радиатор

Итак, определились с требуемой освещенностью, высотой подвеса и количеством светодиодов. Далее, исходя из полученной мощности, считаем необходимую площадь радиатора по соотношению не менее 20 см² /1 ватт. Радиатор может быть сделан из листа алюминия, строительного алюминиевого профиля либо из чего угодно, что может эффективно отвести тепло и имеет поверхность нужной площади.

Удобно использовать П-образный профиль, такой как показан на рисунке ниже, особенно когда делается подсветка для теплиц.

Его легко приобрести нужной длины и ширины на любом строительном рынке. Останется только прикрепить на него диоды и смонтировать электрическую цепь. Светодиоды разных цветов необходимо чередовать, чтобы получить равномерное освещение.

Питание

Для организации питания светодиодов следует использовать специализированные импульсные источники со стабилизацией по току — драйверы. Делать их своими руками нет никакого смысла – их нужно просто приобрести. Главное правильно определить параметры. Самыми распространенными являются драйвера на 350 мА, как раз для одноваттных диодов. Выходное напряжение будет складываться из падений напряжений последовательно включенных светодиодов. Грубо его можно посчитать как 3×N, где N – количество светодиодов.  Драйверы светодиодов выпускаются в удобных пластмассовых корпусах, которые можно крепить как непосредственно на профиле, так и выносить за пределы светильника.

Мы не останавливаемся подробно на дизайне светильника – пусть его определит Ваш полет фантазии и запас терпения. Для домашних цветов естественно хочется сделать нечто изящное, чтобы не уродовать интерьер, а для теплиц главное – эффективность, а внешний вид вторичен. В последнем случае современные светодиоды открывают огромные возможности для экспериментов с целью получения оптимальных условий для роста растений.