Kako su LED diode dizajnirane i rade. Bijela LED Izvori opasnosti po zdravlje

Poluprovodnički uređaji koji emituju svjetlost se široko koriste za rad rasvjetnih sistema i kao indikatori. električna struja. Oni se odnose na elektronske uređaje koji rade pod uticajem primenjenog napona.

Budući da je njegova veličina neznatna, takvi izvori spadaju u niskonaponske uređaje i imaju povećan stepen sigurnosti u pogledu djelovanja električne struje na ljudski organizam. Rizik od ozljeda se povećava kada se za njihovo osvjetljavanje koriste izvori visokog napona, na primjer, kućna mreža u domaćinstvu, koji zahtijevaju uključivanje posebnih izvora napajanja u krug.

Posebnost LED dizajna je veća mehanička čvrstoća kućišta od Ilyich i fluorescentnih lampi. Kada se pravilno koriste, rade dugo i pouzdano. Njihov životni vijek je 100 puta duži od užarenih niti i dostiže sto hiljada sati.

Međutim, ovaj indikator je tipičan za strukture indikatora. Snažni izvori rasvjete koriste povećane struje, a njihov vijek trajanja se smanjuje za 2-5 puta.

Konvencionalna indikatorska LED dioda izrađena je u epoksidnom kućištu prečnika 5 mm i dva kontaktna voda za spajanje na strujne krugove: . Vizuelno se razlikuju po dužini. Novi uređaj bez presečenih kontakata ima kraću katodu.

Jednostavno pravilo pomaže da zapamtite ovu poziciju: obje riječi počinju slovom "K":

Kada su nožice LED diode odsječene, anoda se može odrediti primjenom napona od 1,5 volti na kontakte iz jednostavne AA baterije: svjetlo se pojavljuje kada se polariteti podudaraju.

Aktivni poluvodički monokristal koji emituje svjetlost ima oblik pravokutnog paralelepipeda. Postavlja se u blizini reflektora paraboličnog oblika napravljenog od legure aluminijuma i montiranog na podlogu sa neprovodnim svojstvima.

Na kraju svjetlosnog prozirnog tijela od polimernih materijala nalazi se sočivo koje fokusira svjetlosne zrake. Zajedno sa reflektorom formira optički sistem koji oblikuje ugao fluksa zračenja. Karakterizira ga usmjereni uzorak LED-a.

Karakterizira odstupanje svjetlosti od geometrijske ose ukupne strukture prema stranama, što dovodi do povećanog raspršenja. Ova pojava nastaje usled pojave manjih tehnoloških prekršaja u proizvodnji, kao i starenja optičkih materijala tokom rada i nekih drugih faktora.

Na dnu kućišta može se nalaziti aluminijski ili mesingani remen koji služi kao radijator za odvođenje topline koja nastaje prolaskom električne struje.

Ovaj princip dizajna je široko prihvaćen. Na njegovoj osnovi nastaju drugi poluvodički izvori svjetlosti, koristeći druge oblike strukturnih elemenata.

Principi emisije svetlosti

Poluprovodnički p-n spoj povezan je sa izvorom DC napon u skladu sa polaritetom terminala.

Unutar kontaktnog sloja tvari p- i n-tipa, pod njegovim utjecajem, počinje kretanje slobodnih negativno nabijenih elektrona i rupa, koje imaju predznak pozitivnog naboja. Ove čestice su usmjerene prema polovima koji ih privlače.

U prelaznom sloju naelektrisanja se rekombinuju. Elektroni prelaze iz provodnog pojasa u valentni pojas, prevazilazeći Fermijev nivo.

Zbog toga se dio njihove energije oslobađa oslobađanjem svjetlosnih valova različitog spektra i svjetline. Frekvencija talasa i prikaz boja zavise od vrste mešanih materijala od kojih je napravljen.

Da bi emitovao svetlost unutar aktivne zone poluprovodnika, moraju biti ispunjena dva uslova:

1. Širina pojasa u aktivnom području treba da bude bliska energiji emitovanih kvanta unutar frekvencijskog opsega vidljivog ljudskom oku;

2. Čistoća poluvodičkih kristalnih materijala mora biti osigurana da bude visoka, a broj defekata koji utiču na proces rekombinacije mora biti što manji.

Ovaj složeni tehnički problem može se riješiti na nekoliko načina. Jedan od njih je stvaranje više slojeva p-n spojevi kada se formira složena heterostruktura.

Uticaj temperature

Kako se nivo napona izvora povećava, struja kroz sloj poluprovodnika raste i sjaj se povećava: povećan broj naelektrisanja ulazi u zonu rekombinacije po jedinici vremena. Istovremeno dolazi do zagrijavanja elemenata koji nose struju. Njegova vrijednost je kritična za materijal unutrašnjih strujnih vodiča i supstancu p-n spoja. Previsoka temperatura može ih oštetiti i uništiti.

Unutar LED dioda, energija električne struje se pretvara u svjetlost direktno, bez nepotrebnih procesa: za razliku od lampi sa žarnom niti. U ovom slučaju nastaju minimalni gubici korisne snage zbog niskog zagrijavanja provodnih elemenata.

Zbog toga se stvara visoka efikasnost ovih izvora. Ali, mogu se koristiti samo tamo gdje je sama konstrukcija zaštićena i blokirana od vanjske topline.

Karakteristike svjetlosnih efekata

Kada se rupe i elektroni rekombinuju u različitim sastavima supstanci p-n spoja, stvara se nejednaka emisija svjetlosti. Obično se karakteriše parametrom kvantnog prinosa – brojem izolovanih svetlosnih kvanta za jedan rekombinovani par naelektrisanja.

Formira se i javlja se na dva nivoa LED diode:

1. unutar samog spoja poluprovodnika - unutrašnji;

2. u dizajnu cijele LED diode u cjelini - eksterno.

Na prvom nivou, kvantni prinos pravilno napravljenih monokristala može dostići vrednost blizu 100%. Ali, da bi se osigurao ovaj pokazatelj, potrebno je stvoriti velike struje i snažno uklanjanje topline.

Unutar samog izvora na drugom nivou, dio svjetlosti se raspršuje i apsorbira od strane strukturnih elemenata, što smanjuje ukupnu efikasnost zračenja. Maksimalna vrijednost kvantnog prinosa je ovdje mnogo niža. Za LED diode koje emituju crveni spektar, ne doseže više od 55%, a za plave se smanjuje još više - na 35%.

Vrste prenosa boje svetlosti

Moderne LED diode emituju:

• Bijelo svjetlo.

Žuto-zeleni, žuti i crveni spektar

P-n spoj je baziran na galijum fosfidima i arsenidima. Ova tehnologija je implementirana krajem 60-ih za indikatore elektronskih uređaja i kontrolne table transportne opreme, te bilborde.

Takvi su uređaji odmah nadmašili glavne izvore svjetlosti tog vremena - žarulje sa žarnom niti - u smislu izlazne svjetlosti i nadmašili ih po pouzdanosti, vijeku trajanja i sigurnosti.

Plavi spektar

Emiteri plavog, plavo-zelenog i posebno bijelog spektra dugo su otporni na praktičnu primjenu zbog poteškoća u sveobuhvatnom rješavanju dva tehnička problema:

1. ograničena veličina pojasa u kojem dolazi do rekombinacije;

2. visoki zahtjevi za sadržajem nečistoća.

Za svaki korak u povećanju svjetline plavog spektra, bilo je potrebno povećanje energije kvanta širenjem širine pojasa.

Problem je riješen uključivanjem silicijum karbida SiC ili nitrida u poluvodičku tvar. Ali pokazalo se da razvoji prve grupe imaju prenisku efikasnost i nizak prinos kvantne emisije za jedan rekombinovani par naboja.

Uključivanje čvrstih rastvora na bazi cink selenida u poluprovodnički prelaz pomoglo je povećanju kvantnog prinosa. Ali takve LED diode imale su povećan električni otpor na spoju. Zbog toga su se pregrijali i brzo izgorjeli, a složene strukture za uklanjanje topline za njih nisu djelovale efikasno.

Po prvi put je napravljena dioda koja emituje plavo pomoću tankih filmova galij nitrida nanesenih na safirnu podlogu.

Bijeli spektar

Za njegovo dobijanje koristi se jedna od tri razvijene tehnologije:

1. miješanje boja RGB metodom;

2. nanošenje tri sloja crvenog, zelenog i plavog fosfora na ultraljubičastu LED;

3. pokrivanje plave LED diode slojevima žuto-zelenog i zeleno-crvenog fosfora.

U prvoj metodi, tri monokristala su postavljena na jednu matricu, od kojih svaki emituje svoj RGB spektar. Zbog dizajna optičkog sistema zasnovanog na sočivima, ove boje se mešaju da bi se dobila potpuna bela nijansa.

U alternativnoj metodi, do miješanja boja dolazi zbog uzastopnog zračenja tri sastavna sloja fosfora ultraljubičastim zračenjem.

Karakteristike tehnologija bijelog spektra

RGB tehnika

Omogućava:

koristiti različite kombinacije monokristala u algoritmu upravljanja rasvjetom, povezujući ih jedan po jedan ručno ili automatskim programom;

uzrokuju različite nijanse boja koje se mijenjaju tokom vremena;

stvoriti spektakularne sisteme rasvjete za oglašavanje.

Jednostavan primjer takve implementacije je . Slične algoritme također naširoko koriste dizajneri.

Nedostaci RGB LED dizajna su:

neujednačena boja svjetlosne mrlje u sredini i rubovima;

neravnomjerno zagrijavanje i odvođenje topline sa površine matrice, što dovodi do različitih brzina starenja p-n spojeva, utječe na balansiranje boja, mijenjajući ukupni kvalitet bijelog spektra.

Ovi nedostaci su uzrokovani različitim rasporedom monokristala na osnovnoj površini. Teško ih je eliminirati i konfigurirati. Zahvaljujući ovoj RGB tehnologiji, modeli su među najsloženijim i najskupljim dizajnom.

LED diode sa fosforom

Jednostavniji su u dizajnu, jeftiniji za proizvodnju i ekonomičniji kada se računaju po jedinici svjetlosnog toka.

Odlikuju ih nedostaci:

u sloju fosfora nastaju gubici svjetlosne energije, koji smanjuju izlaz svjetlosti;

složenost tehnologije nanošenja jednolikog sloja fosfora utječe na kvalitetu temperature boje;

Fosfor ima kraći vek trajanja od same LED diode i brže stari tokom rada.

Karakteristike LED dioda različitih dizajna

Modeli s fosforom i RGB proizvodima kreirani su za različite industrijske i kućne primjene.

Načini ishrane

Indikatorska LED dioda prve masovne proizvodnje trošila je oko 15 mA kada se napajala sa nešto manje od dva volta jednosmjernog napona. Moderni proizvodi imaju povećane karakteristike: do četiri volta i 50 mA.

LED diode za rasvjetu napajaju se istim naponom, ali troše nekoliko stotina miliampera. Proizvođači sada aktivno razvijaju i dizajniraju uređaje do 1 A.

Kako bi se povećala efikasnost svjetlosnog izlaza, kreiraju se LED moduli koji mogu koristiti sekvencijalno napajanje svakog elementa. U ovom slučaju, njegova vrijednost se povećava na 12 ili 24 volta.

Prilikom dovođenja napona na LED, polaritet se mora uzeti u obzir. Kada se pokvari, struja ne prolazi i neće biti sjaja. Ako se koristi naizmjenični sinusoidni signal, tada se sjaj javlja samo kada prođe pozitivan poluval. Štaviše, njegova se snaga također proporcionalno mijenja prema zakonu pojavljivanja odgovarajuće vrijednosti struje sa polarnim smjerom.

Treba uzeti u obzir da je kod obrnutog napona moguć slom poluvodičkog spoja. Javlja se kada napon prelazi 5 volti na jednom kristalu.

Metode kontrole

Za podešavanje svjetline emitirane svjetlosti koristi se jedna od dvije metode kontrole:

1. veličinu priključenog napona;

Prva metoda je jednostavna, ali neefikasna. Kada nivo napona padne ispod određenog praga, LED se može jednostavno ugasiti.

PWM metoda eliminira ovu pojavu, ali je mnogo složenija u tehničkoj implementaciji. Struja koja prolazi kroz poluvodički spoj jednog kristala ne isporučuje se u konstantnom obliku, već u impulsnoj visokoj frekvenciji s vrijednošću od nekoliko stotina do hiljadu herca.

Promjenom širine impulsa i pauzama između njih (proces se naziva modulacija), svjetlina sjaja se podešava u širokom rasponu. Formiranje ovih struja kroz monokristale obavljaju posebne programabilne upravljačke jedinice sa složenim algoritmima.

Emisioni spektar

Frekvencija zračenja koje izlazi iz LED-a leži u vrlo uskom području. Naziva se monohromatskim. Radikalno se razlikuje od spektra talasa koji emituju sa Sunca ili užarenih niti konvencionalnih rasvjetnih lampi.

Mnogo se raspravlja o efektu takvog osvjetljenja na ljudsko oko. Međutim, rezultati su ozbiljni naučne analize Nismo upoznati sa ovim problemom.

Proizvodnja

U proizvodnji LED dioda koristi se samo automatska linija u kojoj robotski strojevi rade po unaprijed dizajniranoj tehnologiji.

Fizički ručni rad osobe potpuno je isključen iz procesa proizvodnje.

Obučeni stručnjaci samo prate ispravan tok tehnologije.

Analiza kvaliteta proizvoda također je dio njihove odgovornosti.

Uvod

Efikasnost

Svjetlosna efikasnost, mjerena u lumenima po vatu (lm/W, lm/W) je vrijednost koja se koristi za određivanje efikasnosti pretvaranja energije (u našem slučaju, električne) u svjetlo. Konvencionalne sijalice sa žarnom niti rade u rasponu od 10-15 lm/W. Prije nekoliko godina, standardna vrijednost LED efikasnosti bila je približno 30 lm/W. Ali do 2006., efikasnost bijelih LED dioda se više nego udvostručila: jedan od vodećih proizvođača, Cree, uspio je demonstrirati 70 lm/W u prototipovima, što predstavlja povećanje od 43 posto u odnosu na maksimalnu lumensku snagu njihovih proizvodnih bijelih LED dioda. U decembru 2006. Nichia je najavila nove bijele LED diode sa postignutom svjetlosnom efikasnošću od 150 lm/W. Ovi uzorci su pokazali svjetlosni tok od 9,4 lm sa temperaturom boje od 4600 K pri jakosti struje od 20 mA u laboratorijskim uvjetima. Deklarisana efikasnost je približno 11,5 puta veća od one sa žarnom niti (13 lm/W), 1,7 puta veća od one modernih fluorescentnih sijalica (90 lm/W). Štaviše, premašen je pokazatelj visokotlačnih natrijumskih lampi (132 lumena/vat), koji je najefikasniji izvor svetlosti među tradicionalnim lampama.

Prednosti

Svjetlo u čvrstom stanju (SSL) još uvijek nije dobro poznato, uprkos raznim načinima na koje se može proizvesti i implementirati putem LED dioda. Većina kompanija i dizajnera upoznata je samo sa tradicionalnim analognim bijelim osvjetljenjem, bez istinske procjene korisnih i korisnih alternativa koje pružaju LED diode. Pored lako predvidljivih prednosti koje se mogu dobiti od poluprovodničke LED rasvjete (ušteda energije, dug vijek trajanja, itd.), treba obratiti pažnju na sljedeće specifične karakteristike LED dioda kao novih izvora bijele svjetlosti:

• niska proizvodnja toplote i nizak napon napajanja (garantuje visok nivo sigurnosti);
• odsustvo staklene sijalice (određuje vrlo visoku mehaničku čvrstoću i pouzdanost);
• nema zagrijavanja ili visokog startnog napona kada je uključen;
• uključivanje/isključivanje bez inercije (reakcija< 100 нс);
• nije potreban DC/AC pretvarač;
• apsolutna kontrola (podešavanje svjetline i boje u cijelom dinamičkom rasponu);
• puni spektar emitovane svjetlosti (ili, ako je potrebno, specijalizovani spektar);
• ugrađena distribucija svjetla;
• kompaktnost i jednostavnost instalacije;
• odsustvo ultraljubičastog i drugog zračenja štetnog po zdravlje;
• Ne koriste se opasne supstance kao što je živa.

Kako dobiti bijelo svjetlo pomoću LED dioda?

Crna je odsustvo svih boja. Kada se preklopi svetlost iz svih delova spektra boja (tj. sve boje su prisutne), kombinovana mešavina izgleda belo. Ovo je takozvana polihromatska bijela svjetlost. Primarne boje iz kojih se mogu dobiti sve nijanse su crvena, zelena i plava (RGB). Sekundarne boje, koje se nazivaju i komplementarne boje: lila (mješavina crvene i plave); plava (mješavina zelene i plave); i žuta (mješavina crvene i zelene). Bilo koja komplementarna boja i suprotna primarna boja takođe doprinose bijeloj svjetlosti (žuta i plava, cijan i crvena, lila i zelena).

Postoje različiti načini za proizvodnju bijele svjetlosti iz LED dioda.

Prvi je miješanje boja korištenjem RGB tehnologije. Crvena, plava i zelena LED diode su gusto postavljene na jednu matricu, čije se zračenje miješa pomoću optičkog sistema, kao što je sočivo. Rezultat je bijela svjetlost. Drugi, manje uobičajeni pristup miješa primarne i sekundarne LED boje za proizvodnju bijele svjetlosti.

U drugoj metodi, žuti (ili zeleni plus crveni) fosfor se nanosi na plavu LED diodu, što rezultira miješanjem dvije ili tri emisije da bi se formiralo bijelo ili skoro bijelo svjetlo.

Treća metoda je da se tri fosfora nanose na površinu LED diode koja emituje u ultraljubičastom opsegu, emitujući plavo, zeleno i crveno svjetlo. Slično je kako svijetli fluorescentna lampa.

Četvrta metoda proizvodnje bijele svjetlosti pomoću LED dioda temelji se na upotrebi ZnSe poluvodiča. Struktura je plava ZnSe LED „izrasla“ na ZnSe podlozi. Aktivno područje provodnika emituje plavo svjetlo, a podloga emituje žuto svjetlo.

Kristalni tip			Fosfor	Boja emisije i moguće nijanse	Područja upotrebe
Plava i zelena				Bijela + R, G, B i bilo koje kombinacije u više boja	LCD pozadinsko osvjetljenje, arhitektura, pejzaž, semafori i displeji
				Bijela + B, Y i razne višebojne nijanse
Plavo zeleno	Crvena ili crveno-narandžasta			Bijela + B, R i razne višebojne nijanse	Automobilska rasvjeta, arhitektura, pejzaž
Plava 470-450 nm				Samo belo	Opšte osvjetljenje i pozadinsko osvjetljenje
UV				Bijela ili različite monokromatske boje ovisno o korištenom fosforu	Opšte osvjetljenje i pozadinsko osvjetljenje
		Plavo žuta		Bijela + plava od epitaksijalnog sloja, žuta od podloge	Opšte osvjetljenje i pozadinsko osvjetljenje

Koja je metoda bolja?

Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Tehnologija miješanja boja u principu omogućava ne samo dobivanje bijele boje, već i kretanje po dijagramu boja kako se mijenja struja koja prolazi kroz različite LED diode. Ovaj proces se može kontrolisati ručno ili putem posebnog programa. Na isti način moguće je dobiti različite temperature boje. Stoga se RGB matrice široko koriste u sistemima dinamičkog osvjetljenja. Osim toga, veliki broj LED dioda u matrici osigurava visok ukupni svjetlosni tok i visok aksijalni svjetlosni intenzitet. Ali svjetlosna tačka, zbog aberacija optičkog sistema, ima drugačiju boju u centru i na rubovima, a što je najvažnije, zbog neravnomjernog odvođenja topline sa rubova matrice i iz njene sredine, LED diode se različito zagrijavaju. , i shodno tome, njihova se boja različito mijenja tokom procesa starenja, ukupna temperatura boje i boja „plutaju“ tokom upotrebe. Ovu neugodnu pojavu je prilično teško i skupo nadoknaditi.

Bijele LED diode sa fosforom (fosfor-konvertovane LED diode) znatno su jeftinije od RGB LED matrica (izračunate po jedinici svjetlosnog toka) i pružaju dobru bijelu boju. A njima, u principu, nije problem doći do tačke sa koordinatama (X = 0,33, Y = 0,33) na CIE dijagramu boja. Nedostaci su sljedeći: prvo, imaju manji izlaz svjetlosti od RGB matrica zbog konverzije svjetlosti u sloju fosfora; drugo, prilično je teško precizno kontrolisati ujednačenost nanošenja fosfora tehnološki proces(kao rezultat toga, temperatura boje nije kontrolirana); i treće, fosfor takođe stari, brže od same LED diode.

Bijele ZnSe LED diode imaju nekoliko prednosti. Rade na 2,7V i vrlo su otporne na statičko pražnjenje. ZnSe LED diode mogu emitovati svjetlost u mnogo širem rasponu temperatura boja od uređaja na bazi GaN (3500-8500K u poređenju sa 6000-8500K). To vam omogućava da kreirate uređaje sa "toplijim" sjajem, što preferiraju Amerikanci i Evropljani. Postoje i nedostaci: iako emiteri na bazi ZnSe imaju visok kvantni prinos, oni su kratkog vijeka, imaju visoku električnu otpornost i još nisu našli komercijalnu primjenu.

Aplikacija

Šarena temperatura

Razmotrimo emisioni spektar bijele LED diode sa fosforom kao izvorom polihromatskog svjetla. Bijele LED diode omogućavaju vam da birate iz širokog spektra boja od "toplih" belažarulje sa žarnom niti da "hlade" fluorescentnu bijelu, ovisno o primjeni.

Ovaj grafikon prikazuje cijeli raspon bijele boje od njenog toplijeg područja od 2800 K, do hladnog plavkasto-bijelog područja od 9000 K. Mnoge nijanse bijele su već određene različitim izvorima svjetlosti koji se koriste u okruženju oko nas: ured, hladno plavkasto -bijelo svjetlo od fluorescentnih sijalica; domaća, žućkasto-bijela svjetlost od lampi sa žarnom niti; industrijsko, blistavo plavo-bijelo svjetlo živinih lampi; žuto-bijelo svjetlo iz vanjskih visokotlačnih natrijumskih lampi.

Intenzitet fotosinteze pod crvenim svjetlom je maksimalan, ali samo pod crvenim svjetlom biljke umiru ili je njihov razvoj poremećen. Na primjer, korejski istraživači su pokazali da kada je osvijetljena čistom crvenom, masa uzgojene salate je veća nego kada je osvijetljena kombinacijom crvene i plave, ali listovi sadrže znatno manje klorofila, polifenola i antioksidansa. Biološki fakultet Moskovskog državnog univerziteta utvrdio je da je u listovima kineskog kupusa pod uskopojasnim crvenim i plavim svjetlom (u poređenju sa osvjetljenjem natrijumskom lampom) smanjena sinteza šećera, inhibiran rast i ne cvjetanje. pojaviti.

Rice. 1 Leanna Garfield Tech Insider - Aerofarms

Kakva je rasvjeta potrebna da bi se dobila potpuno razvijena, velika, mirisna i ukusna biljka sa umjerenom potrošnjom energije?

Kako proceniti energetsku efikasnost lampe?

Osnovne metrike za procjenu energetske efikasnosti fitosvetla:

• Fotosintetski fotonski tok (PPF), u mikromolima po džulu, odnosno u broju svjetlosnih kvanta u rasponu od 400-700 nm koje emituje lampa koja je trošila 1 J električne energije.
• Prinos fotonskog fluksa (YPF), u efektivnim mikromolima po džulu, odnosno u broju kvanta po 1 J električne energije, uzimajući u obzir množitelj - krivu McCree.

PPF uvijek ispadne malo više od YPF(kriva McCree normaliziran na jedan i u većini raspona manji od jedan), tako da je prva metrika korisna za prodavce lampe. Drugi pokazatelj je isplativiji za korištenje za kupce, jer adekvatnije procjenjuje energetsku efikasnost.

Efikasnost DNAT-a

Velika poljoprivredna preduzeća sa velikim iskustvom i brojenjem novca i dalje koriste natrijumove lampe. Da, dragovoljno pristaju da okače LED lampe koje su im obezbeđene preko eksperimentalnih kreveta, ali ne pristaju da ih plate.

Od sl. 2 pokazuje da efikasnost natrijumske lampe u velikoj meri zavisi od snage i dostiže maksimum na 600 W. Karakteristična optimistička vrijednost YPF za natrijumovu lampu 600–1000 W je 1,5 eff. µmol/J. Natrijumske lampe od 70-150 W su jedan i po puta manje efikasne.

Rice. 2. Tipičan spektar natrijumske lampe za biljke (lijevo). Efikasnost u lumenima po vatu i u efektivnim mikromolima komercijalnih marki svjetla za staklenike natrijuma Cavita, E-Papillon, "Galad" i "Reflex" (desno)

Bilo koja LED lampa sa efikasnošću od 1,5 eff. µmol/W i razumne cijene, može se smatrati vrijednom zamjenom za natrijumsku lampu.

Upitna efikasnost crveno-plavih fitosijalica

U ovom članku ne predstavljamo apsorpcione spektre hlorofila jer je netačno pozivati ​​se na njih u raspravi o korištenju svjetlosnog toka od strane žive biljke. Hlorofil invitro izolovan i pročišćen, zaista apsorbuje samo crvenu i plavu svetlost. U živoj ćeliji pigmenti apsorbiraju svjetlost u čitavom rasponu od 400-700 nm i prenose njenu energiju na hlorofil. Energetska efikasnost svjetlosti u listu je određena krivom " McCree 1972(Sl. 3).

Rice. 3. V(λ) - kriva vidljivosti za ljude; RQE- relativna kvantna efikasnost za postrojenje ( McCree 1972); σ r I σ fr- krivulje apsorpcije crvene i dalekocrvene svjetlosti fitohromom; B(λ) - fototropska efikasnost plave svjetlosti

Napomena: maksimalna efikasnost u crvenom opsegu je jedan i po puta veća od minimalne efikasnosti u zelenom opsegu. A ako usredsredite efikasnost na nešto širokom opsegu, razlika postaje još manje primetna. U praksi, preraspodjela dijela energije iz crvenog u zeleni raspon ponekad, naprotiv, pojačava energetsku funkciju svjetlosti. Zeleno svjetlo prolazi kroz debljinu listova do nižih slojeva, efektivna površina listova biljke naglo se povećava, a prinos, na primjer, zelene salate se povećava.

Rasvjeta biljaka sa bijelim LED diodama

U radu je proučavana energetska izvodljivost rasvjetnih postrojenja uobičajenim LED bijelim lampama.

Karakterističan oblik spektra bijele LED diode određen je:

• ravnoteža kratkih i dugih talasa, u korelaciji sa temperaturom boje (slika 4, levo);
• stepen zauzetosti spektra, koji je u korelaciji sa prikazom boja (slika 4, desno).

Rice. 4. Spektri bijele boje led-lampa sa istim prikazom boja, ali različitom temperaturom boje CCT (lijevo) i sa istom temperaturom boje i različitim prikazom boja R a (desno)

Razlike u spektru bijelih dioda sa istim prikazom boja i temperaturom boje su suptilne. Shodno tome, parametre zavisne od spektra možemo procijeniti samo temperaturom boje, prikazom boja i svjetlosnom efikasnošću – parametrima koji su napisani na etiketi konvencionalne svjetiljke bijelog svjetla.

Rezultati analize spektra serijskih bijelih LED dioda su sljedeći:

1. U spektru svih bijelih LED dioda, čak i sa niskom temperaturom boje i maksimalnim prikazom boja, poput natrijumskih lampi, ima vrlo malo daleko crvene (slika 5).

Rice. 5. Bijeli LED spektar ( LED 4000K R a= 90) i natrijum svetlo ( HPS) u poređenju sa spektralnim funkcijama osjetljivosti biljaka na plavo ( B), crvena ( A_r) i daleko crveno svjetlo ( A_fr)

U prirodnim uvjetima, biljka zasjenjena krošnjom stranog lišća dobiva više udaljenu crvenu nego blizu crvenu, što kod biljaka koje vole svjetlo izaziva "sindrom izbjegavanja sjene" - biljka se proteže prema gore. Paradajz, na primjer, u fazi rasta (ne sadnica!) treba daleko crveno da se rastegne, poveća rast i ukupnu zauzetu površinu, a time i žetvu u budućnosti.

Shodno tome, pod bijelim LED diodama i pod svjetlom natrijuma biljka se osjeća kao da je pod otvorenim suncem i ne rasteže se prema gore.

2. Plavo svjetlo je potrebno za reakciju “praćenja sunca” (slika 6).

Rice. 6. Fototropizam - okretanje listova i cvijeća, istezanje stabljika prema plavoj komponenti bijele svjetlosti (ilustracija sa Wikipedije)

Jedan vat bijelog LED svjetla sadrži dvostruko više fitoaktivne plave komponente nego jedan vat natrijum svjetla. Štaviše, udio fitoaktivne plave u bijeloj svjetlosti raste proporcionalno temperaturi boje. Ako je, na primjer, potrebno ukrasno cvijeće okrenuti prema ljudima, treba ga s ove strane osvijetliti intenzivnim hladnim svjetlom i biljke će se okrenuti.

3. Energetska vrijednost svjetlost se određuje temperaturom boje i prikazom boja i može se odrediti s točnošću od 5% korištenjem formule:

gdje je svjetlosna efikasnost u lm/W, opći indeks prikaza boja, korelirana temperatura boje u Kelvinima.

Primjeri korištenja ove formule:

A. Procijenimo za osnovne vrijednosti parametara bijelog svjetla kakvo bi osvjetljenje trebalo da bude da bi se, na primjer, pružilo 300 eff za dati prikaz boja i temperaturu boje. µmol/s/m2:

Može se vidjeti da korištenje tople bijele svjetlosti sa visokim prikazom boja omogućava korištenje nešto nižih nivoa osvjetljenja. Ali ako uzmemo u obzir da je svjetlosna efikasnost toplih svjetlosnih LED dioda sa visokim prikazom boja nešto niža, postaje jasno da odabirom temperature boje i prikaza boja nema energetski značajne pobjede ili gubitka. Možete samo podesiti udio fitoaktivnog plavog ili crvenog svjetla.

B. Procijenimo primjenjivost tipika LED lampa opće namjene za uzgoj mikrozelena.

Neka lampa dimenzija 0,6 × 0,6 m troši 35 W i ima temperaturu boje od 4000 TO, prikaz boja Ra= 80 i svetlosna efikasnost 120 lm/W. Tada će njegova efikasnost biti YPF= (120/100)⋅(1.15 + (35⋅80 − 2360)/4000) ef. µmol/J = 1,5 eff. µmol/J. Što će, kada se pomnoži sa potrošenih 35 W, biti 52,5 eff. µmol/s.

Ako se takva lampa spusti dovoljno nisko iznad sloja mikrozelena površine 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 i time se izbjegne gubitak svjetlosti sa strane, gustina osvjetljenja će biti 52,5 eff. µmol/s / 0,36m 2 = 145 eff. µmol/s/m2. Ovo je otprilike polovina uobičajeno preporučenih vrijednosti. Stoga se i snaga lampe mora udvostručiti.

Direktno poređenje fitoparametara različitih tipova lampi

Uporedimo fitoparametre konvencionalne kancelarijske plafonske LED lampe proizvedene 2016. godine sa specijalizovanim fitoluminarima (slika 7).

Rice. 7. Uporedni parametri tipične natrijeve lampe od 600W za staklenike, specijalizirane LED fito svjetiljke i svjetiljke za opću unutarnju rasvjetu

Može se vidjeti da obična svjetiljka za opštu rasvjetu sa uklonjenim difuzorom pri rasvjeti biljaka nije inferiorna u energetskoj efikasnosti od specijalizirane natrijumske lampe. Jasno je i da je fito-lampa crveno-plave svjetlosti (proizvođač namjerno nije imenovan) napravljena na nižem tehnološkom nivou, jer je njena ukupna efikasnost (odnos snage svjetlosnog toka u vatima prema snazi ​​potrošenoj od mreža) je inferiornija od efikasnosti kancelarijske lampe. Ali kada bi efikasnost crveno-plavih i bijelih lampi bila ista, onda bi i fitoparametri bili približno isti!

Iz spektra je također jasno da crveno-plava fito-svjetiljka nije uskopojasna, njena crvena grba je široka i sadrži mnogo više crvene crvene boje od one bijele LED i natrijumske lampe. U slučajevima kada je potrebna daleka crvena boja, korištenje takve svjetiljke samostalno ili u kombinaciji s drugim opcijama može biti preporučljivo.

Procjena energetske efikasnosti sistema rasvjete u cjelini:

Rice. 8. Revizija sistema fito rasvjete

Sledeći model UPRtek- spektrometar PG100N Prema proizvođaču, mjeri mikromole po kvadratnom metru i, što je još važnije, svjetlosni tok u vatima po kvadratnom metru.

Mjerenje svjetlosnog toka u vatima je odlična karakteristika! Ako pomnožite osvijetljenu površinu sa gustinom svjetlosnog toka u vatima i uporedite je sa potrošnjom lampe, energetska efikasnost sistema rasvjete postaje jasna. I to je jedini danas neosporan kriterijum efikasnosti, koji se u praksi razlikuje za red veličine za različite sisteme rasvete (a ne za nekoliko puta, ili još više za procente, jer se energetski efekat menja kada se menja oblik spektra) .

Primjeri korištenja bijele svjetlosti

Opisani su primjeri osvjetljenja hidroponskih farmi i crveno-plavim i bijelim svjetlom (slika 9).

Rice. 9. S lijeva na desno i odozgo prema dolje farme: Fujitsu, Sharp, Toshiba, farma za uzgoj lekovitog bilja u južnoj Kaliforniji

Sistem farme je prilično poznat Aerofarms(sl. 1, 10), od kojih je najveći izgrađen u blizini New Yorka. Ispod bijelih LED lampi Aerofarms Uzgajaju više od 250 vrsta zelja, beru preko dvadeset berbi godišnje.

Rice. 10. Farma Aerofarms u New Jerseyju ("Garden State") na granici s New Yorkom

Direktni eksperimenti upoređujući bijelo i crveno-plavo LED osvjetljenje
Vrlo je malo objavljenih rezultata direktnih eksperimenata u kojima se uspoređuju biljke uzgajane pod bijelim i crveno-plavim LED diodama. Na primjer, ovaj rezultat je ukratko pokazala Moskovska poljoprivredna akademija po imenu. Timiryazev (slika 11).

Rice. jedanaest. U svakom paru, biljka s lijeve strane se uzgaja pod bijelim LED diodama, s desne strane - pod crveno-plavim LED diodama (od prezentacije I. G. Tarakanova, Odsjek za fiziologiju biljaka, Moskovska poljoprivredna akademija im. Timiryazev)

U 2014. godini, Pekinški univerzitet avijacije i svemira objavio je rezultate velikog istraživanja pšenice uzgajane pod različitim tipovima LED dioda. Kineski istraživači su zaključili da je preporučljivo koristiti mješavinu bijelog i crvenog svjetla. Ali ako pogledate digitalne podatke iz članka (slika 12), primjećujete da je razlika u parametrima kada različite vrste rasvjeta nikako nije radikalna.

Slika 12. Vrijednosti proučavanih faktora u dvije faze rasta pšenice pod crvenim, crveno-plavim, crveno-bijelim i bijelim LED diodama

Međutim, glavni fokus istraživanja danas je ispravljanje nedostataka uskopojasnog crveno-plavog osvjetljenja dodavanjem bijele svjetlosti. Na primjer, japanski istraživači su otkrili povećanje težine i nutritivne vrijednosti zelene salate i paradajza kada se bijelo svjetlo doda crvenom svjetlu. U praksi, to znači da ako estetska privlačnost biljke nije važna, nije potrebno napustiti već kupljene usko-plave lampe koje se mogu dodatno koristiti.

Utjecaj kvalitete svjetlosti na rezultat

Osnovni zakon ekologije “Liebig bure” (slika 13) kaže: razvoj je ograničen faktorom koji najviše odstupa od norme od ostalih. Na primjer, ako voda, minerali i CO 2, ali je intenzitet svjetlosti 30% optimalne vrijednosti - biljka će dati najviše 30% maksimalnog mogućeg prinosa.

Rice. 13. Ilustracija principa ograničavajućeg faktora iz video trening na YouTube-u

Reakcija biljke na svjetlost: intenzitet izmjene plinova, potrošnja nutrijenata iz procesa otopine i sinteze utvrđuje se u laboratoriji. Odgovori karakteriziraju ne samo fotosintezu, već i procese rasta, cvjetanja i sintezu tvari potrebnih za okus i aromu.

Na sl. Slika 14 prikazuje reakciju biljke na promjene talasne dužine svjetlosti. Intenzitet unosa natrijuma i fosfora iz hranljivog rastvora meren je nanom, jagodama i zelenom salatom. Vrhovi na takvim grafovima su znakovi stimulacije specifičnog hemijska reakcija. Grafikoni pokazuju da je isključivanje nekih opsega iz punog spektra radi uštede isto što i uklanjanje nekih tipki klavira i sviranje melodije na preostalim.

Rice. 14. Stimulirajuća uloga svjetlosti za potrošnju dušika i fosfora mente, jagode i zelene salate (podaci kompanije Fitex)

Princip ograničavajućeg faktora može se proširiti na pojedinačne spektralne komponente - za potpuni rezultat, u svakom slučaju, potreban je puni spektar. Uklanjanje nekih raspona iz punog spektra ne dovodi do značajnog povećanja energetske efikasnosti, ali "Liebigova cijev" može raditi - i rezultat će biti negativan.
Primjeri pokazuju da obično bijelo LED svjetlo i specijalizirano "crveno-plavo fitolight" imaju približno istu energetsku efikasnost kada osvjetljavaju biljke. Ali širokopojasna bijela sveobuhvatno zadovoljava potrebe biljke, koje se ne izražavaju samo u stimulaciji fotosinteze.

Uklanjanje zelene boje iz kontinuiranog spektra tako da svjetlo prelazi iz bijele u ljubičasto je marketinški trik za kupce koji žele “posebno rješenje”, ali nisu kvalifikovani kupci.

Podešavanje belog svetla

Najčešće bijele LED diode opće namjene imaju loš prikaz boja Ra= 80, što je prvenstveno zbog nedostatka crvene boje (slika 4).

Nedostatak crvene boje u spektru može se nadoknaditi dodavanjem crvenih LED dioda lampi. Takvo rješenje promoviraju npr. CREE. Logika "Liebig bureta" sugerira da takav aditiv neće štetiti ako je istinski aditiv, a ne preraspodjela energije iz drugih raspona u korist crvene boje.

Zanimljiv i važan posao obavio je 2013-2016 Institut za biomedicinske probleme Ruske akademije nauka: proučavali su kako dodavanje 4000 bijelih LED dioda svjetlu utiče na razvoj kineskog kupusa. TO / Ra= 70 svjetlosnih uskopojasnih crvenih LED dioda 660 nm.

I saznali smo sljedeće:

• Pod LED svjetlom, kupus raste otprilike isto kao i pod svjetlom natrijuma, ali ima više hlorofila (listovi su zeleniji).
• Suha težina usjeva je gotovo proporcionalna ukupnoj količini svjetlosti u molovima koju biljka prima. Više svjetla - više kupusa.
• Koncentracija vitamina C u kupusu blago raste sa povećanjem osvjetljenja, ali značajno raste s dodatkom crvene svjetlosti bijeloj svjetlosti.
• Značajno povećanje udjela crvene komponente u spektru značajno je povećalo koncentraciju nitrata u biomasi. Bilo je potrebno optimizirati hranljivu otopinu i uvesti dio dušika u amonijumskom obliku kako se ne bi prekoračila maksimalno dozvoljena koncentracija nitrata. Ali na čisto bijeloj svjetlosti bilo je moguće raditi samo sa nitratnim oblikom.
• Istovremeno, povećanje udjela crvene boje u ukupnom svjetlosnom toku gotovo da nema utjecaja na težinu usjeva. Odnosno, dopuna nedostajućih komponenti spektra ne utiče na količinu useva, već na njen kvalitet.
• Veća efikasnost crvene LED diode u molovima po vatu znači da je dodavanje crvene u bijelu također energetski efikasno.

Stoga je dodavanje crvene bijeloj preporučljivo u posebnom slučaju kineskog kupusa i sasvim moguće u općem slučaju. Naravno, uz biohemijsku kontrolu i pravilan izbor đubriva za određeni usev.

Opcije za obogaćivanje spektra crvenim svjetlom

Biljka ne zna odakle je došao kvant iz spektra bijele svjetlosti, a odakle „crveni“ kvant. Nema potrebe da se pravi poseban spektar u jednoj LED diodi. I nema potrebe da sijate crveno-bijelo svjetlo iz jedne posebne fito-lampe. Dovoljno je koristiti bijelu svjetlost opće namjene i dodatno osvijetliti biljku posebnom crvenom svjetiljkom. A kada je osoba u blizini biljke, crveno svjetlo se može isključiti pomoću senzora pokreta tako da biljka izgleda zeleno i lijepo.

Ali opravdano je i suprotno rješenje - odabirom sastava fosfora, proširite spektar bijele LED diode prema dugim valovima, balansirajući ga tako da svjetlost ostane bijela. I dobijate belo svetlo sa izuzetno visokim prikazom boja, pogodno i za biljke i za ljude.

Otvorena pitanja

Moguće je identificirati ulogu omjera dalekog i bliskog crvenog svjetla i preporučljivosti korištenja “sindroma izbjegavanja sjene” za različite kulture. Može se raspravljati na koje oblasti tokom analize je preporučljivo podijeliti skalu talasnih dužina.

Može se raspravljati da li su biljci potrebne valne dužine kraće od 400 nm ili duže od 700 nm za stimulaciju ili regulatornu funkciju. Na primjer, postoji privatni izvještaj da ultraljubičasto zračenje značajno utječe na potrošačke kvalitete biljaka. Između ostalog, crvenolisne sorte zelene salate uzgajaju se bez ultraljubičastog svjetla, a rastu zelene, ali se prije prodaje ozrače ultraljubičastim svjetlom, pocrvene i šalju na tezgu. I da li je nova metrika tačna? PBAR (biljno biološki aktivno zračenje), opisano u standardu ANSI/ASABE S640, Količine i jedinice elektromagnetnog zračenja za biljke (fotosintetski organizmi, propisuje uzimajući u obzir opseg od 280–800 nm.

Zaključak

Lanci prodavnica biraju sorte stabilnije na polici, a onda kupac glasa rubljama za svetlije plodove. I gotovo niko ne bira ukus i miris. Ali čim postanemo bogatiji i počnemo da tražimo više, nauka će odmah obezbediti potrebne sorte i recepte za hranljivi rastvor.

A da bi biljka sintetizirala sve što je potrebno za okus i aromu, trebat će joj osvjetljenje spektrom koji sadrži sve valne dužine na koje će biljka reagirati, odnosno, u općem slučaju, kontinuirani spektar. Možda će osnovno rješenje biti bijelo svjetlo sa visokim prikazom boja.

Priznanja
Autor izražava iskrenu zahvalnost na pomoći u pripremi članka zaposleniku Državnog naučnog centra Ruske Federacije-IMBP RAS dr. n. Irina Konovalova; voditeljica projekta Fiteks, Tatyana Trishina; specijalista kompanije CREE Mikhail Chervinsky

Književnost

Književnost
1. Sin K-H, Oh M-M. Oblik lista, rast i antioksidativni fenolni spojevi dviju sorti salate uzgojenih pod različitim kombinacijama plavih i crvenih dioda koje emituju svjetlost // Hortscience. – 2013. – God. 48. – P. 988-95.
2. Ptušenko V.V., Averčeva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Mogući razlozi opadanja rasta kineskog kupusa pod kombinovanim svetlosnim uskopojasnim crvenim i plavim svetlom natrijumska lampa visokog pritiska. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Cijelo visokokvalitetno svjetlosno okruženje za ljude i biljke. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014., Rast, fotosintetske karakteristike, kapacitet antioksidansa i prinos biomase i kvaliteta pšenice (Triticum aestivum L.) izložene LED izvorima svjetlosti s različitim kombinacijama spektra
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Učinci crvenih, plavih i bijelih dioda koje emituju svjetlost na rast, razvoj i jestivu kvalitetu hidroponski uzgojene salate (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – Str. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Utjecaj dopunske rasvjete sa svjetlećim diodama (LED) na prinos rajčice i kvalitetu jednostrukih biljaka rajčice uzgojenih pri velikoj gustoći sadnje // Environ. Kontrola. Biol. – 2012. Vol. 50. – P. 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Yakovleva, A.I. Znamenski, I.G. Tarakanov, S.G. Radchenko, S.N. Lapach. Obrazloženje optimalni režimi rasvjeta za prostor Vitacycle-T staklenika. Vazdušna i ekološka medicina. 2016. T. 50. br. 4.
8. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Yakovleva O.S., Znamenski A.I., Tarakanov I.G., Radchenko S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimizacija sistema LED rasvjete za staklenik vitaminskog prostora. Vazdušna i ekološka medicina. 2016. T. 50. br. 3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. Utjecaj parametara svjetlosnog režima na akumulaciju nitrata u nadzemnoj biomasi kineskog kupusa (Brassica chinensis L.) pri uzgoju sa LED ozračivačima. Agrohemija. 2015. br. 11.

Kućne biljke nemaju uvijek dovoljno svjetla kod kuće. Bez toga, njihov razvoj će biti spor ili pogrešan. Da biste to izbjegli, možete instalirati LED diode za biljke. Upravo ova lampa može pružiti potreban spektar boja. široko se koristi za osvjetljenje staklenika, staklenika, zatvorenih vrtova i akvarija. Dobro zamjenjuju sunčevu svjetlost, ne zahtijevaju velike troškove i imaju dug vijek trajanja.

Fotosinteza biljaka je proces koji se odvija uz dovoljno svjetla. Ispravnosti doprinose i sljedeći faktori: temperatura okoline, vlažnost, svjetlosni spektar, dužina dana i noći, dovoljno ugljika.

Određivanje dovoljnosti svjetlosti

Ako se odlučite za ugradnju svjetiljki za biljke, onda to trebate učiniti što je moguće ispravnije. Da biste to učinili, morate odlučiti kojim biljkama nedostaje zraka, a koja će biti suvišna. Ako dizajnirate rasvjetu u stakleniku, tada morate osigurati zone s različitim spektrima. Zatim morate odrediti broj samih LED dioda. Profesionalci to rade posebnim uređajem - luxmetrom. Izračun možete napraviti i sami. Ali morat ćete malo kopati i dizajnirati pravi model.

Ako se projekat radi za staklenik, postoji jedno univerzalno pravilo za sve vrste izvora svjetlosti. Kada se visina ovjesa poveća, osvjetljenje se smanjuje.

LED diode

Spektar zračenja boja je od velike važnosti. Optimalno rješenje bi bile crvene i plave LED diode za biljke u omjeru dva prema jedan. Koliko će vati uređaj imati, zapravo nije bitno.

Ali češće koriste one od jednog vata. Ako trebate sami instalirati diode, bolje je kupiti gotove trake. Možete ih pričvrstiti ljepilom, dugmadima ili vijcima. Sve zavisi od predviđenih rupa. Postoji mnogo proizvođača takvih proizvoda, bolje je izabrati poznatog, a ne bezličnog prodavca koji ne može dati garanciju za svoj proizvod.

Talasna dužina svjetlosti

Spektar prirodnog sunčeva svetlost sadrži i plavu i crvenu. Oni omogućavaju biljkama da razviju masu, rastu i donose plodove. Kada se ozrači samo plavim spektrom sa talasnom dužinom od 450 nm, predstavnik flore će zakržljati. Takva biljka se ne može pohvaliti velikom zelenom masom. Takođe će loše uroditi plodom. Kada apsorbuje crveni opseg talasne dužine od 620 nm, razvijaće korenje, dobro cvetati i donositi plodove.

Prednosti LED dioda

Kada je biljka osvijetljena, ona ide cijelim putem: od klice do ploda. Istovremeno, tokom ovog vremena, samo će se cvjetati kada radi luminiscentni uređaj. LED diode za biljke se ne zagrijavaju, tako da nema potrebe za čestim provjetravanjem prostorije. Osim toga, ne postoji mogućnost termičkog pregrijavanja predstavnika flore.

Takve lampe su nezamjenjive za uzgoj sadnica. Usmjerenost spektra zračenja pomaže izdanci da ojačaju za kratko vrijeme. Niska potrošnja energije je također plus. LED diode su na drugom mjestu, ali one su deset puta ekonomičnije LED diode za biljke traju i do 10 godina. - od 3 do 5 godina. Nakon što instalirate takve lampe, nećete morati dugo brinuti o njihovoj zamjeni. Takve lampe ne sadrže štetne tvari. Uprkos tome, njihova upotreba u staklenicima je veoma poželjna. Danas tržište predstavlja veliki broj različitih dizajna takvih svjetiljki: mogu se objesiti, montirati na zid ili strop.

Minusi

Da bi se povećao intenzitet zračenja, LED diode se sklapaju u veliku strukturu. Ovo je nedostatak samo za male prostorije. U velikim staklenicima to nije značajno. Nedostatak se može smatrati visokim troškovima u odnosu na analogne - fluorescentne svjetiljke. Razlika može doseći osam puta. Ali diode će se isplatiti nakon nekoliko godina rada. Mogu značajno uštedjeti energiju. Smanjenje sjaja se opaža nakon isteka garantnog roka. Sa velikom površinom staklenika, potrebno je više rasvjetnih tačaka u odnosu na druge vrste svjetiljki.

Radijator za lampu

Neophodno je da se toplota ukloni iz uređaja. To bi bolje uradio radijator od aluminijumskog profila ili čeličnog lima. Upotreba gotovog profila u obliku slova U zahtijevat će manje rada. Izračunavanje površine radijatora je jednostavno. Mora biti najmanje 20 cm 2 po 1 vatu. Nakon što su svi materijali odabrani, sve možete sastaviti u jedan lanac. Bolje je mijenjati LED diode za rast biljaka po boji. To će osigurati ujednačeno osvjetljenje.

PhytoLED

Najnoviji razvoj, kao što je fito-LED, može zamijeniti konvencionalne analoge koji svijetle samo u jednoj boji. Novi uređaj kombinuje potreban spektar LED dioda za biljke u jednom čipu. Potreban je za sve faze rasta. Najjednostavnija fitolampa se obično sastoji od bloka sa LED diodama i ventilatora. Potonji se, zauzvrat, može podesiti po visini.

Fluorescentne lampe

Fluorescentne lampe dugo su ostale na vrhuncu popularnosti u kućnim baštama i povrtnjacima. Ali takve lampe za biljke ne odgovaraju spektru boja. Sve više ih zamjenjuju fito-LED ili fluorescentne sijalice posebne namjene.

Natrijum

Svjetlo tako jakog zasićenja kao natrijum aparata nije pogodno za smještaj u stanu. Preporučljivo je koristiti u velikim staklenicima, baštama i plastenicima gdje su biljke osvijetljene. Nedostatak takvih lampi je njihov niski učinak. Oni pretvaraju dvije trećine energije u toplinu, a samo mali dio se koristi za svjetlosno zračenje. Osim toga, crveni spektar takve lampe je intenzivniji od plavog.

Aparat izrađujemo sami

Najlakši način da napravite lampu za biljke je da koristite traku sa LED diodama na njoj. Treba nam u crvenom i plavom spektru. Oni će se spojiti na napajanje. Potonji se mogu kupiti na istom mjestu kao i trake - u prodavnici željeza. Potreban vam je i pričvršćivanje - ploča veličine površine osvjetljenja.

Proizvodnja treba započeti čišćenjem panela. Zatim možete zalijepiti diodnu traku. Da biste to učinili, uklonite zaštitni film i zalijepite ljepljivu stranu na ploču. Ako morate rezati traku, tada se njeni dijelovi mogu spojiti pomoću lemilice.

LED diode za biljke ne zahtijevaju dodatnu ventilaciju. Ali ako je sama prostorija slabo ventilirana, tada je preporučljivo ugraditi traku na metalni profil (na primjer, od aluminija). Načini osvjetljenja za cvijeće u prostoriji mogu biti sljedeći:

• za one koji rastu daleko od prozora, na zasjenjenom mjestu, bit će dovoljno 1000-3000 luksa;
• za biljke kojima je potrebna difuzna svjetlost, vrijednost će biti do 4000 luksa;
• predstavnici flore kojima je potrebno direktno osvjetljenje - do 6000 luksa;
• za tropske i one koje donose plodove - do 12.000 luksa.

Ako želite vidjeti sobne biljke u zdravom i lijepom obliku, morate pažljivo zadovoljiti njihovu potrebu za osvjetljenjem. Dakle, otkrili smo prednosti i nedostatke za biljke, kao i spektar njihovih zraka.

Bijela LED

Za razliku od tradicionalnih žarulja sa žarnom niti i fluorescentnih lampi, koje proizvode bijelo svjetlo, LED generiraju svjetlost u vrlo uskom rasponu spektra, tj. daju gotovo monohromatski sjaj. Zato se LED diode odavno koriste u komandnim tablama i girlandama, a danas se posebno efikasno koriste u rasvjetnim instalacijama koje emituju određenu primarnu boju, na primjer, u semaforima, znakovima i signalnim svjetlima.

Princip bijele LED diode

Princip dizajna bijelog LED-a nije mnogo kompliciran. Da bi LED dioda emitovala bijelo svjetlo, potrebno je pribjeći dodatnim tehničkim elementima i tehničkim rješenjima. Glavne metode za dobivanje bijele svjetlosti u LED diodama su:

nanošenje sloja fosfora na plave kristale;

nanošenje nekoliko slojeva fosfora na kristale koji emituju svjetlost blisku ultraljubičastoj boji;

RGB sistemi, u kojima se bijeli sjaj postiže miješanjem svjetla mnogih monohromatskih crvenih, zelenih i plavih dioda.

U prvom slučaju najčešće se koriste plavi LED kristali, koji su obloženi fosforom, žutim fosforom. Fosfor upija nešto plave svjetlosti i emituje žutu svjetlost. Kada se preostala neapsorbovana plava svjetlost pomiješa sa žutom, rezultirajuća svjetlost je blizu bijele.

Druga metoda je nedavno razvijena tehnologija za proizvodnju čvrstih izvora bijele svjetlosti zasnovana na kombinaciji diode koja emituje sjaj slične boje ultraljubičastom i nekoliko slojeva fosfora napravljenog od fosfora različitog sastava.

U potonjem slučaju, bijela svjetlost se proizvodi na klasičan način miješanjem tri osnovne boje (crvena, zelena i plava). Kvalitet bijelog svjetla je poboljšan dopunom RGB konfiguracije žutim LED diodama kako bi se pokrio žuti dio spektra.

Prednosti i mane starih LED dioda

Svaka od ovih metoda ima svoje pozitivne i negativne strane. Dakle, LED diode bijelog fosfora, proizvedene na principu kombinacije plavih kristala s fosfornim fosforom, karakteriziraju prilično nizak indeks prikazivanja boja, sklonost generiranju bijele svjetlosti u hladnim tonovima, heterogenost u nijansi sjaja s prilično visokim svjetlosnog toka i relativno niske cijene.

Bijelo fosforne LED diode, dobijeni na bazi kombinacije dioda sa sjajem bliskim ultraljubičastom i višebojnim fosforima, imaju odličan indeks prikaza boja, mogu generirati bijelo svjetlo toplijih nijansi i odlikuju se većom ujednačenošću nijansi sjaja od diode do diode . Međutim, oni troše više struje i nisu tako svijetli kao prvi.

Zauzvrat, RGB LED diode omogućavaju stvaranje dinamičkih svjetlosnih efekata u rasvjetnim instalacijama s promjenom boje sjaja i različitim tonovima bijele svjetlosti i potencijalno mogu pružiti vrlo visok indeks prikaza boja. Istovremeno, LED diode pojedinačnih boja različito reaguju na radnu struju, temperaturu okoline i kontrolu svjetline, te stoga RGB LED diode zahtijevaju prilično složene i skupe upravljačke sisteme za postizanje stabilnog rada.

Tako da lampe bazirane na bijelim LED diodama daju kvalitetnije svjetlo, tj. potpuniji spektar se koristi u dizajnu lampi