Cum sunt proiectate și cum funcționează LED-urile. LED alb Surse de pericole pentru sănătate

Dispozitivele semiconductoare care emit lumină sunt utilizate pe scară largă pentru a opera sisteme de iluminat și ca indicatori. curent electric. Ele se referă la dispozitive electronice care funcționează sub influența tensiunii aplicate.

Întrucât amploarea sa este nesemnificativă, astfel de surse aparțin dispozitivelor de joasă tensiune și au un grad sporit de siguranță în ceea ce privește efectele curentului electric asupra corpului uman. Riscul de rănire crește atunci când se folosesc surse de înaltă tensiune pentru a le ilumina, de exemplu, o rețea casnică, care necesită includerea unor surse de alimentare speciale în circuit.

O caracteristică distinctivă a designului LED este rezistența mecanică mai mare a carcasei decât cea a Ilyich și a lămpilor fluorescente. Când sunt utilizate corect, funcționează îndelung și fiabil. Durata lor de viață este de 100 de ori mai mare decât cea a filamentelor incandescente, ajungând la o sută de mii de ore.

Cu toate acestea, acest indicator este tipic pentru structurile de indicator. Sursele puternice de iluminat folosesc curenți crescuti, iar durata lor de viață este redusă de 2-5 ori.

Un LED indicator conventional este realizat intr-o carcasa epoxidica cu diametrul de 5 mm si doua fire de contact pentru conectarea la circuitele de curent electric: . Din punct de vedere vizual, ele diferă în lungime. Noul dispozitiv fără contacte tăiate are un catod mai scurt.

O regulă simplă vă ajută să vă amintiți această poziție: ambele cuvinte încep cu litera „K”:

Când picioarele LED-ului sunt tăiate, anodul poate fi determinat prin aplicarea unei tensiuni de 1,5 volți la contactele de la o baterie AA simplă: lumina apare când polaritățile se potrivesc.

Monocristalul semiconductor activ emițător de lumină are forma unui paralelipiped dreptunghiular. Este plasat lângă un reflector de formă parabolic din aliaj de aluminiu și montat pe un substrat cu proprietăți neconductoare.

La capatul corpului transparent de lumina din materiale polimerice se afla o lentila care focalizeaza razele de lumina. Împreună cu reflectorul, formează un sistem optic care modelează unghiul fluxului de radiație. Se caracterizează prin modelul direcțional al LED-ului.

Caracterizează abaterea luminii de la axa geometrică a structurii generale către părțile laterale, ceea ce duce la creșterea împrăștierii. Acest fenomen apare din cauza apariției unor încălcări minore ale tehnologiei în timpul producției, precum și a îmbătrânirii materialelor optice în timpul funcționării și a unor alți factori.

In partea de jos a carcasei poate exista o curea din aluminiu sau alama care serveste drept calorifer pentru a elimina caldura generata de trecerea curentului electric.

Acest principiu de proiectare este larg acceptat. Pe baza acesteia se creează alte surse de lumină semiconductoare, folosind alte forme de elemente structurale.

Principiile emisiei de lumină

Joncțiunea p-n semiconductoare este conectată la sursă tensiune DCîn conformitate cu polaritatea bornelor.

În interiorul stratului de contact al substanțelor de tip p și n, sub influența acestuia, începe mișcarea electronilor și a găurilor libere încărcate negativ, care au un semn de sarcină pozitivă. Aceste particule sunt îndreptate către polii care le atrag.

În stratul de tranziție, încărcăturile se recombină. Electronii trec din banda de conducție în banda de valență, depășind nivelul Fermi.

Datorită acestui fapt, o parte din energia lor este eliberată odată cu eliberarea de unde luminoase de diferite spectru și luminozitate. Frecvența undelor și redarea culorii depind de tipul de materiale amestecate din care este făcută.

Pentru a emite lumină în interiorul zonei active a unui semiconductor, trebuie îndeplinite două condiții:

1. Lățimea benzii interzise în regiunea activă ar trebui să fie apropiată de energia cuantelor emise în intervalul de frecvență vizibil pentru ochiul uman;

2. Puritatea materialelor cristaline semiconductoare trebuie asigurată a fi ridicată, iar numărul de defecte care afectează procesul de recombinare trebuie să fie cât mai scăzut posibil.

Această problemă tehnică complexă poate fi rezolvată în mai multe moduri. Una dintre ele este crearea mai multor straturi joncțiuni p-n când se formează o heterostructură complexă.

Efectul temperaturii

Pe măsură ce nivelul tensiunii sursei crește, curentul prin stratul semiconductor crește și strălucirea crește: un număr crescut de sarcini intră în zona de recombinare pe unitatea de timp. În același timp, are loc încălzirea elementelor purtătoare de curent. Valoarea sa este critică pentru materialul ghidajelor interne de curent și substanța joncțiunii p-n. Temperatura excesivă le poate deteriora și distruge.

În interiorul LED-urilor, energia curentului electric este transformată în lumină direct, fără procese inutile: spre deosebire de lămpile cu filamente incandescente. În acest caz, se formează pierderi minime de putere utilă din cauza încălzirii scăzute a elementelor conductoare.

Datorită acestui fapt, se creează o eficiență ridicată a acestor surse. Dar, ele pot fi utilizate numai acolo unde structura în sine este protejată și blocată de căldura externă.

Caracteristicile efectelor de iluminare

Când găurile și electronii se recombină în compoziții diferite de substanțe de joncțiune p-n, se creează o emisie inegală de lumină. Este de obicei caracterizat de parametrul de randament cuantic - numărul de cuante de lumină izolate pentru o singură pereche de sarcini recombinate.

Se formează și apare la două niveluri ale LED-ului:

1. în interiorul joncțiunii semiconductoare propriu-zise - intern;

2. în proiectarea întregului LED în ansamblu - extern.

La primul nivel, randamentul cuantic al monocristalelor realizate corect poate atinge o valoare apropiată de 100%. Dar, pentru a asigura acest indicator, este necesar să se creeze curenți mari și o îndepărtare puternică a căldurii.

În interiorul sursei însăși, la al doilea nivel, o parte din lumină este împrăștiată și absorbită de elementele structurale, ceea ce reduce eficiența totală a radiației. Valoarea maximă a randamentului cuantic este mult mai mică aici. Pentru LED-urile care emit un spectru roșu, nu ajunge la mai mult de 55%, iar pentru cele albastre scade și mai mult - la 35%.

Tipuri de transmisie a culorii luminii

LED-urile moderne emit:

• Lumină albă.

Spectru galben-verde, galben și roșu

Joncțiunea p-n se bazează pe fosfuri și arseniuri de galiu. Această tehnologie a fost implementată la sfârșitul anilor 60 pentru indicatoarele dispozitivelor electronice și panourile de control ale echipamentelor de transport și panourile publicitare.

Astfel de dispozitive au depășit imediat principalele surse de lumină din acea vreme - lămpile cu incandescență - în ceea ce privește puterea de lumină și le-au depășit în ceea ce privește fiabilitatea, durata de viață și siguranța.

Spectrul albastru

Emițătorii de spectre albastru, albastru-verde și în special alb au fost mult timp rezistenți la implementarea practică din cauza dificultăților de a rezolva în mod cuprinzător două probleme tehnice:

1. dimensiune limitată a benzii interzise în care are loc recombinarea;

2. cerințe ridicate pentru conținutul de impurități.

Pentru fiecare pas de creștere a luminozității spectrului albastru, a fost necesară o creștere a energiei cuantelor prin extinderea lățimii benzii interzise.

Problema a fost rezolvată prin includerea carburilor de siliciu SiC sau nitrururilor în substanța semiconductoare. Dar dezvoltările primului grup s-au dovedit a avea o eficiență prea scăzută și un randament scăzut al emisiilor cuantice pentru o pereche recombinată de încărcături.

Includerea soluțiilor solide pe bază de seleniră de zinc în tranziția semiconductoarelor a ajutat la creșterea randamentului cuantic. Dar astfel de LED-uri aveau o rezistență electrică crescută la joncțiune. Din acest motiv, s-au supraîncălzit și s-au ars rapid, iar structurile complexe de îndepărtare a căldurii pentru ei nu au funcționat eficient.

Pentru prima dată, a fost creată o diodă emițătoare de albastru folosind pelicule subțiri de nitrură de galiu depuse pe un substrat de safir.

Spectrul alb

Pentru a-l obține, se utilizează una dintre cele trei tehnologii dezvoltate:

1. amestecarea culorilor folosind metoda RGB;

2. aplicarea a trei straturi de fosfor roșu, verde și albastru pe un LED ultraviolet;

3. acoperirea unui LED albastru cu straturi de fosfor galben-verde și verde-roșu.

În prima metodă, trei cristale simple sunt plasate pe o singură matrice, fiecare din care emite propriul spectru RGB. Datorită designului sistemului optic bazat pe lentile, aceste culori sunt amestecate pentru a produce o nuanță de alb total.

Într-o metodă alternativă, amestecarea culorilor are loc datorită iradierii secvenţiale a trei straturi constitutive de fosfor cu radiaţii ultraviolete.

Caracteristicile tehnologiilor cu spectru alb

Tehnica RGB

Permite:

utilizați diverse combinații de monocristale în algoritmul de control al luminii, conectându-le unul câte unul manual sau printr-un program automat;

provoacă diferite nuanțe de culoare care se schimbă în timp;

creați sisteme de iluminat spectaculoase pentru publicitate.

Un exemplu simplu de astfel de implementare este . Algoritmi similari sunt, de asemenea, folosiți pe scară largă de către designeri.

Dezavantajele designului LED RGB sunt:

culoare neuniformă a punctului de lumină din centru și margini;

încălzirea neuniformă și îndepărtarea căldurii de pe suprafața matricei, ducând la rate diferite de îmbătrânire ale joncțiunilor p-n, afectând echilibrarea culorilor, schimbând calitatea generală a spectrului alb.

Aceste dezavantaje sunt cauzate de diferite aranjamente ale monocristalelor pe suprafața bazei. Sunt greu de eliminat și configurat. Datorită acestei tehnologii RGB, modelele se numără printre cele mai complexe și scumpe modele.

LED-uri cu fosfor

Sunt mai simple ca design, mai ieftine de fabricat și mai economice atunci când sunt calculate pe unitate de flux luminos.

Ele se caracterizează prin dezavantaje:

în stratul de fosfor apar pierderi de energie luminoasă, care reduc puterea de lumină;

complexitatea tehnologiei de aplicare a unui strat uniform de fosfor afectează calitatea temperaturii culorii;

Fosforul are o durată de viață mai scurtă decât LED-ul în sine și îmbătrânește mai repede în timpul funcționării.

Caracteristici ale LED-urilor de diferite modele

Modelele cu fosfor și produse RGB sunt create pentru diverse aplicații industriale și casnice.

Metode de alimentație

LED-ul indicator al primei producții în masă a consumat aproximativ 15 mA când a fost alimentat de la puțin mai puțin de doi volți de tensiune continuă. Produsele moderne au caracteristici sporite: până la patru volți și 50 mA.

LED-urile pentru iluminat sunt alimentate de aceeași tensiune, dar consumă câteva sute de miliamperi. Producătorii dezvoltă și proiectează în mod activ dispozitive de până la 1 A.

Pentru a crește eficiența ieșirii luminii, sunt create module LED care pot folosi o alimentare secvenţială cu tensiune pentru fiecare element. În acest caz, valoarea sa crește la 12 sau 24 volți.

Când aplicați tensiune la LED, trebuie luată în considerare polaritatea. Când este rupt, curentul nu trece și nu va exista nicio strălucire. Dacă se folosește un semnal sinusoidal alternativ, atunci strălucirea apare numai atunci când trece o semiundă pozitivă. Mai mult decât atât, puterea sa se modifică și proporțional în funcție de legea apariției valorii curente corespunzătoare cu direcție polară.

Trebuie luat în considerare faptul că, cu tensiune inversă, este posibilă defalcarea joncțiunii semiconductoare. Apare atunci când se depășește 5 volți pe un singur cristal.

Metode de control

Pentru a regla luminozitatea luminii emise, se utilizează una dintre cele două metode de control:

1. magnitudinea tensiunii conectate;

Prima metodă este simplă, dar ineficientă. Când nivelul de tensiune scade sub un anumit prag, LED-ul se poate stinge pur și simplu.

Metoda PWM elimină acest fenomen, dar este mult mai complicată în implementarea tehnică. Curentul trecut prin joncțiunea semiconductoare a unui singur cristal este furnizat nu într-o formă constantă, ci într-o frecvență înaltă pulsată cu o valoare de la câteva sute la o mie de herți.

Prin modificarea lățimii impulsurilor și a pauzelor între ele (procesul se numește modulare), luminozitatea strălucirii este ajustată pe o gamă largă. Formarea acestor curenți prin monocristale este realizată de unități speciale de control programabile cu algoritmi complexi.

Spectrul de emisie

Frecvența radiației care iese din LED se află într-o regiune foarte îngustă. Se numește monocromatic. Este radical diferit de spectrul undelor emanate de la Soare sau de filamentele incandescente ale lămpilor de iluminat convenționale.

Există multe dezbateri cu privire la efectul unei astfel de lumini asupra ochiului uman. Cu toate acestea, rezultatele grave analize științifice Nu suntem conștienți de această problemă.

Productie

În producția de LED-uri, este utilizată doar o linie automată, în care mașinile robotizate funcționează folosind tehnologie pre-proiectată.

Munca fizică manuală a unei persoane este complet exclusă din procesul de producție.

Specialiștii instruiți monitorizează doar fluxul corect al tehnologiei.

Analiza calității produselor face, de asemenea, parte din responsabilitățile acestora.

Introducere

Eficienţă

Eficiența luminoasă, măsurată în lumeni pe watt (lm/W, lm/W) este o valoare folosită pentru a determina eficiența conversiei energiei (în cazul nostru, electrică) în lumină. Becurile cu incandescență convenționale funcționează în intervalul 10-15 lm/W. Cu câțiva ani în urmă, valoarea standard a eficienței LED-ului era de aproximativ 30 lm/W. Dar până în 2006, eficiența LED-urilor albe s-a mai mult decât dublat: unul dintre cei mai importanți producători, Cree, a reușit să demonstreze 70 lm/W în prototipuri, reprezentând o creștere cu 43% față de puterea maximă de lumen a LED-urilor albe de producție. În decembrie 2006, Nichia a anunțat noi LED-uri albe cu o eficiență luminoasă atinsă de 150 lm/W. Aceste probe au demonstrat un flux luminos de 9,4 lm cu o temperatură de culoare de 4600 K la o putere de curent de 20 mA în condiții de laborator. Eficiența declarată este de aproximativ 11,5 ori mai mare decât cea a lămpilor cu incandescență (13 lm/W), de 1,7 ori mai mare decât cea a lămpilor fluorescente moderne (90 lm/W). Mai mult, indicatorul lămpilor cu sodiu de înaltă presiune (132 lumeni/watt), care este cea mai eficientă sursă de lumină dintre lămpile tradiționale, este depășit.

Avantaje

Lumina în stare solidă (SSL) nu este încă bine cunoscută, în ciuda varietății modalităților în care poate fi produsă și implementată prin LED-uri. Majoritatea companiilor și designerilor sunt familiarizate doar cu iluminatul alb analogic tradițional, fără a evalua cu adevărat alternativele benefice și utile oferite de LED-uri. Pe lângă beneficiile ușor previzibile care pot fi obținute din iluminarea cu LED-uri în stare solidă (economii de energie, durată lungă de viață etc.), ar trebui să acordați atenție următoarelor caracteristici specifice ale LED-urilor ca noi surse de lumină albă:

• generare scăzută de căldură și tensiune de alimentare scăzută (garantează un nivel ridicat de siguranță);
• absența unui bec de sticlă (determină rezistența mecanică și fiabilitatea foarte ridicate);
• fără încălzire sau tensiuni ridicate de pornire atunci când este pornit;
• pornire/oprire fără inerție (reacție< 100 нс);
• nu este necesar un convertor DC/AC;
• control absolut (reglarea luminozității și culorii pe întreaga gamă dinamică);
• spectru complet de lumină emisă (sau, dacă este necesar, un spectru specializat);
• distribuție încorporată a luminii;
• compactitate și ușurință de instalare;
• absența radiațiilor ultraviolete și a altor radiații dăunătoare sănătății;
• Nu se folosesc substanțe periculoase precum mercurul.

Cum se obține lumină albă folosind LED-uri?

Negrul este absența tuturor culorilor. Când lumina din toate părțile spectrului de culori este suprapusă (adică toate culorile sunt prezente), amestecul combinat apare alb. Aceasta este așa-numita lumină albă policromatică. Culorile primare din care pot fi obținute toate nuanțele sunt roșu, verde și albastru (RGB). Culori secundare, numite și culori complementare: liliac (un amestec de roșu și albastru); albastru (un amestec de verde și albastru); și galben (un amestec de roșu și verde). Orice culoare complementară și culoarea primară opusă se adaugă și la lumină albă (galben și albastru, cyan și roșu, liliac și verde).

Există diferite moduri de a produce lumină albă din LED-uri.

Primul este amestecarea culorilor folosind tehnologia RGB. LED-urile roșii, albastre și verzi sunt plasate dens pe o matrice, a cărei radiație este amestecată folosind un sistem optic, cum ar fi o lentilă. Rezultatul este lumina alba. O altă abordare, mai puțin obișnuită, combină culorile LED-urilor primare și secundare pentru a produce lumină albă.

În a doua metodă, un fosfor galben (sau verde plus roșu) este aplicat unui LED albastru, rezultând amestecarea a două sau trei emisii pentru a forma lumină albă sau aproape albă.

A treia metodă este că trei fosfori sunt aplicați pe suprafața unui LED care emite în domeniul ultraviolet, emițând lumină albastră, verde și, respectiv, roșie. Este asemănător cu felul în care strălucește o lampă fluorescentă.

A patra metodă de producere a luminii albe folosind LED-uri se bazează pe utilizarea unui semiconductor ZnSe. Structura este un LED ZnSe albastru „crescut” pe un substrat ZnSe. Regiunea activă a conductorului emite lumină albastră, iar substratul emite lumină galbenă.

Tip cristal			Fosfor	Culoare de emisie și nuanțe posibile	Domenii de utilizare
Albastru și Verde				Alb + R, G, B și orice combinație multicoloră	Iluminare de fundal LCD, arhitectură, peisaj, tablouri de bord și afișaje
				Alb + B, Y și diverse nuanțe multicolore
Albastru verde	Roșu sau roșu-portocaliu			Alb + B, R și diverse nuanțe multicolore	Iluminat auto, arhitectură, peisaj
Albastru 470-450 nm				Numai alb	Iluminare generală și iluminare din spate
UV				Alb sau diverse culori monocromatice in functie de fosforul folosit	Iluminare generală și iluminare din spate
		Albastru galben		Alb + albastru din stratul epitaxial, galben din substrat	Iluminare generală și iluminare din spate

Care metoda este mai buna?

Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje. Tehnologia de amestecare a culorilor, în principiu, permite nu numai obținerea de alb, ci și deplasarea de-a lungul diagramei de culori pe măsură ce curentul trecut prin diferite LED-uri se schimbă. Acest proces poate fi controlat manual sau printr-un program special. În același mod este posibil să se obțină diferite temperaturi de culoare. Prin urmare, matricele RGB sunt utilizate pe scară largă în sistemele de iluminare dinamică. În plus, un număr mare de LED-uri din matrice asigură un flux luminos total ridicat și o intensitate luminoasă axială mare. Dar punctul de lumină, din cauza aberațiilor sistemului optic, are o culoare diferită în centru și la margini și, cel mai important, datorită eliminării neuniforme a căldurii de pe marginile matricei și din mijlocul acesteia, LED-urile se încălzesc diferit. și, în consecință, culoarea lor se schimbă diferit în timpul procesului de îmbătrânire, temperatura totală a culorii și culoarea „plutește” în timpul utilizării. Acest fenomen neplăcut este destul de dificil și costisitor de compensat.

LED-urile albe cu fosfor (LED-uri convertite în fosfor) sunt semnificativ mai ieftine decât matricele LED RGB (calculate pe unitatea de flux luminos) și oferă o culoare albă bună. Și pentru ei, în principiu, nu este o problemă să ajungi la punctul cu coordonatele (X = 0,33, Y = 0,33) pe diagrama de culori CIE. Dezavantajele sunt următoarele: în primul rând, au o putere mai mică de lumină decât matricele RGB datorită conversiei luminii în stratul de fosfor; în al doilea rând, este destul de dificil să controlezi cu exactitate uniformitatea aplicării fosforului în proces tehnologic(ca urmare, temperatura culorii nu este controlată); și în al treilea rând, fosforul îmbătrânește, mai repede decât LED-ul în sine.

LED-urile albe ZnSe au mai multe avantaje. Acestea funcționează la 2,7V și sunt foarte rezistente la descărcarea statică. LED-urile ZnSe pot emite lumină într-o gamă mult mai largă de temperaturi de culoare decât dispozitivele bazate pe GaN (3500-8500K comparativ cu 6000-8500K). Acest lucru vă permite să creați dispozitive cu o strălucire „mai caldă”, care este preferată de americani și europeni. Există și dezavantaje: deși emițătorii pe bază de ZnSe au un randament cuantic ridicat, aceștia sunt de scurtă durată, au rezistență electrică mare și nu și-au găsit încă aplicație comercială.

Aplicație

Temperatura colorată

Să luăm în considerare spectrul de emisie al unui LED alb cu un fosfor ca sursă de lumină policromatică. LED-urile albe vă permit să alegeți dintr-o gamă largă de culori de la „cald” alb lămpile cu incandescență să „rece” alb fluorescent, în funcție de aplicație.

Acest grafic prezintă întreaga gamă de alb de la regiunea sa mai caldă de 2800 K, până la regiunea rece alb-albăstruie de 9000 K. Multe nuanțe de alb sunt deja determinate de diferitele surse de lumină utilizate în mediul din jurul nostru: birou, albăstrui rece. -lumina alba de la lămpi fluorescente; lumină domestică, alb-gălbuie de la lămpi cu incandescență; lumina industrială, strălucitoare, albă-albăstruie, a lămpilor cu mercur; lumină galben-albă de la lămpile exterioare cu sodiu de înaltă presiune.

Intensitatea fotosintezei sub lumină roșie este maximă, dar numai sub lumină roșie, plantele mor sau dezvoltarea lor este perturbată. De exemplu, cercetătorii coreeni au arătat că atunci când sunt iluminate cu roșu pur, masa de salată cultivată este mai mare decât atunci când sunt iluminate cu o combinație de roșu și albastru, dar frunzele conțin mult mai puțină clorofilă, polifenoli și antioxidanți. Și Facultatea de Biologie a Universității de Stat din Moscova a stabilit că în frunzele de varză chinezească sub lumină roșie și albastră cu bandă îngustă (comparativ cu iluminarea cu o lampă cu sodiu), sinteza zaharurilor este redusă, creșterea este inhibată și înflorirea nu apar.

Orez. 1 Leanna Garfield, Tech Insider - Aerofarms

Ce fel de iluminat este necesar pentru a obține o plantă complet dezvoltată, mare, parfumată și gustoasă, cu un consum moderat de energie?

Cum se evaluează eficiența energetică a unei lămpi?

Măsuri de bază pentru evaluarea eficienței energetice a phytolight:

• Fluxul de fotoni fotosintetici (PPF), în micromoli pe joule, adică în numărul de cuante de lumină în intervalul 400-700 nm emise de o lampă care consuma 1 J de electricitate.
• Produce flux de fotoni (YPF), în micromoli efectivi pe joule, adică în numărul de quante per 1 J de electricitate, ținând cont de multiplicatorul - curba McCree.

PPF se dovedește întotdeauna puțin mai sus decât YPF(curba McCree normalizat la unu și în cea mai mare parte a intervalului mai puțin de unu), astfel încât prima măsurătoare este benefică pentru vânzătorii de lămpi. A doua măsurătoare este mai profitabilă de utilizat pentru cumpărători, deoarece evaluează mai adecvat eficiența energetică.

Eficiența DNAT

Marile întreprinderi agricole cu experiență vastă și în numărarea banilor folosesc încă lămpi cu sodiu. Da, sunt de bunăvoie să atârne luminile LED care le sunt furnizate peste paturile experimentale, dar nu sunt de acord să plătească pentru ele.

Din fig. 2 arată că eficiența unei lămpi cu sodiu este foarte dependentă de putere și atinge un maxim la 600 W. Valoare optimistă caracteristică YPF pentru o lampă cu sodiu 600–1000 W este 1,5 eff. µmol/J. Lămpile cu sodiu de 70–150 W sunt de o ori și jumătate mai puțin eficiente.

Orez. 2. Spectrul tipic al unei lămpi cu sodiu pentru plante (stânga). Eficiență în lumeni pe watt și în micromoli eficienți ai mărcilor comerciale de lumină cu efect de seră cu sodiu Cavita, E-Papillon, „Galad” și „Reflex” (pe dreapta)

Orice lampă LED cu o eficiență de 1,5 eff. µmol/W și preț rezonabil, poate fi considerat un înlocuitor demn pentru o lampă cu sodiu.

Eficacitatea discutabilă a phytolights roșu-albastru

În acest articol nu prezentăm spectrele de absorbție ale clorofilei deoarece este incorect să ne referim la ele într-o discuție despre utilizarea fluxului luminos de către o plantă vie. Clorofilă in vitro, izolat și purificat, absoarbe cu adevărat doar lumina roșie și albastră. Într-o celulă vie, pigmenții absorb lumina în întregul interval de 400-700 nm și își transferă energia la clorofilă. Eficiența energetică a luminii dintr-o foaie este determinată de curba " McCree 1972„(Fig. 3).

Orez. 3. V(λ) - curba de vizibilitate pentru oameni; RQE- eficienta cuantica relativa pentru centrala ( McCree 1972); σ rȘi σ fr- curbele de absorbție a luminii roșii și roșii îndepărtate de către fitocrom; B(λ) - eficiența fototropică a luminii albastre

Notă: randamentul maxim în intervalul roșu este de o ori și jumătate mai mare decât eficiența minimă în intervalul verde. Și dacă media eficiența pe o bandă oarecum largă, diferența devine și mai puțin vizibilă. În practică, redistribuirea unei părți a energiei din gama roșie în gama verde uneori, dimpotrivă, îmbunătățește funcția energetică a luminii. Lumina verde trece prin grosimea frunzelor către nivelurile inferioare, suprafața efectivă a frunzelor plantei crește brusc, iar producția, de exemplu, de salată verde crește.

Iluminarea plantelor cu LED-uri albe

În lucrare a fost studiată fezabilitatea energetică a instalațiilor de iluminat cu lămpi cu LED-uri obișnuite cu lumină albă.

Forma caracteristică a spectrului unui LED alb este determinată de:

• echilibrul undelor scurte și lungi, corelând cu temperatura culorii (Fig. 4, stânga);
• gradul de ocupare spectrală, care se corelează cu redarea culorii (Fig. 4, dreapta).

Orez. 4. Spectre de alb lumina LED cu aceeași redare a culorii, dar CCT cu temperatură de culoare diferită (stânga)și cu aceeași temperatură de culoare și redare diferită a culorii R a (pe dreapta)

Diferențele în spectrul diodelor albe cu aceeași redare a culorii și aceeași temperatură de culoare sunt subtile. În consecință, putem evalua parametrii dependenți de spectru doar prin temperatura culorii, redarea culorii și eficiența luminoasă - parametri care sunt înscriși pe eticheta unei lămpi convenționale cu lumină albă.

Rezultatele analizei spectrelor LED-urilor albe seriale sunt următoarele:

1. În spectrul tuturor LED-urilor albe, chiar și cu o temperatură scăzută a culorii și o redare maximă a culorii, precum lămpile cu sodiu, există foarte puțin roșu îndepărtat (Fig. 5).

Orez. 5. Spectru LED alb ( LED 4000K R a= 90) și lumină de sodiu ( HPS) în comparație cu funcțiile spectrale ale sensibilității plantelor la albastru ( B), roșu ( A_r) și lumină roșie departe ( A_fr)

În condiții naturale, o plantă umbrită de un baldachin de frunziș extraterestră primește un roșu mai îndepărtat decât roșu apropiat, ceea ce la plantele iubitoare de lumină declanșează „sindromul de evitare a umbrei” - planta se întinde în sus. Roșiile, de exemplu, în stadiul de creștere (nu răsaduri!) au nevoie de mult roșu pentru a se întinde, pentru a crește creșterea și suprafața totală ocupată și, prin urmare, recolta în viitor.

În consecință, sub LED-uri albe și sub lumină cu sodiu, planta se simte ca sub soarele deschis și nu se întinde în sus.

2. Lumina albastră este necesară pentru reacția de „urmărire a soarelui” (Fig. 6).

Orez. 6. Fototropism - întoarcerea frunzelor și florilor, întinderea tulpinilor către componenta albastră a luminii albe (ilustrare de pe Wikipedia)

Un watt de lumină LED albă conține de două ori mai multă componentă albastră fitoactivă decât un watt de lumină cu sodiu. Mai mult, proporția de albastru fitoactiv în lumina albă crește proporțional cu temperatura de culoare. Dacă, de exemplu, trebuie să îndreptați florile decorative către oameni, acestea ar trebui să fie iluminate din această parte cu lumină rece intensă, iar plantele se vor întoarce.

3. valoare energetică lumina este determinată de temperatura culorii și redarea culorii și poate fi determinată cu o precizie de 5% folosind formula:

unde este eficiența luminoasă în lm/W, este indicele general de redare a culorii, este temperatura corelată a culorii în Kelvin.

Exemple de utilizare a acestei formule:

A. Să estimăm pentru valorile de bază ale parametrilor luminii albe care ar trebui să fie iluminarea pentru a oferi, de exemplu, 300 eff pentru o anumită redare a culorii și o temperatură a culorii. µmol/s/m2:

Se poate observa că utilizarea luminii albe calde cu redare ridicată a culorilor permite utilizarea unor niveluri de iluminare puțin mai scăzute. Dar dacă luăm în considerare faptul că eficiența luminoasă a LED-urilor cu lumină caldă cu redare ridicată a culorii este oarecum mai scăzută, devine clar că prin alegerea temperaturii și redarea culorii nu există niciun câștig sau pierdere semnificativă energetic. Puteți ajusta doar proporția de lumină albastră sau roșie fitoactivă.

B. Să evaluăm aplicabilitatea tipicului Lampa cu LED scop general pentru cultivarea microverdelor.

Lasă o lampă care măsoară 0,6 × 0,6 m să consume 35 W și să aibă o temperatură de culoare de 4000 LA, redarea culorii Ra= 80 și eficiență luminoasă 120 lm/W. Atunci eficiența lui va fi YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) efect. pmol/J = 1,5 eff. µmol/J. Care, atunci când este înmulțit cu cei 35 W consumați, va fi 52,5 eff. µmol/s.

Dacă o astfel de lampă este coborâtă suficient de jos deasupra unui pat de microverzi cu o suprafață de 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 și evitând astfel pierderea de lumină în lateral, densitatea luminii va fi de 52,5 eff. µmol/s / 0,36m2 = 145 eff. µmol/s/m2. Aceasta este aproximativ jumătate din valorile recomandate de obicei. Prin urmare, și puterea lămpii trebuie dublată.

Compararea directă a fitoparametrilor diferitelor tipuri de lămpi

Să comparăm fitoparametrii unei lămpi LED convenționale de tavan de birou produsă în 2016 cu fitolumini specializate (Fig. 7).

Orez. 7. Parametrii comparativi ai unei lămpi de sodiu tipice de 600 W pentru sere, a unei fitolumini LED specializate și a unei lămpi pentru iluminatul general de interior

Se poate observa că o lampă de iluminat generală obișnuită cu difuzorul scos atunci când luminează plantele nu este inferioară ca eficiență energetică față de o lampă specializată cu sodiu. De asemenea, este clar că fito-lampa cu lumină roșu-albastru (producătorul nu este numit în mod deliberat) este realizată la un nivel tehnologic mai scăzut, deoarece eficiența sa totală (raportul dintre puterea fluxului luminos în wați și puterea consumată de la rețeaua) este inferioară eficienței unei lămpi de birou. Dar dacă eficiența lămpilor roș-albastre și albe ar fi aceeași, atunci și fitoparametrii ar fi aproximativ la fel!

De asemenea, din spectre reiese clar că fito-aparatul de iluminat roșu-albastru nu este cu bandă îngustă, cocoașa sa roșie este largă și conține mult mai mult roșu roșu decât cel al lămpii cu LED alb și cu sodiu. În cazurile în care este necesar un roșu îndepărtat, poate fi recomandabilă utilizarea unui astfel de corp de iluminat singur sau în combinație cu alte opțiuni.

Evaluarea eficienței energetice a sistemului de iluminat în ansamblu:

Orez. 8. Auditul sistemului de fitoiluminare

Următorul model UPRtek- spectrometru PG100N Potrivit producătorului, măsoară micromoli pe metru pătrat și, mai important, fluxul luminos în wați pe metru pătrat.

Măsurarea fluxului luminos în wați este o caracteristică excelentă! Dacă înmulțiți zona iluminată cu densitatea fluxului luminos în wați și o comparați cu consumul lămpii, eficiența energetică a sistemului de iluminat devine clară. Și acesta este singurul criteriu de eficiență incontestabil astăzi, care în practică diferă printr-un ordin de mărime pentru diferite sisteme de iluminat (și nu de mai multe ori, sau chiar mai mult de procente, deoarece efectul energetic se modifică atunci când se schimbă forma spectrului) .

Exemple de utilizare a luminii albe

Sunt descrise exemple de iluminare a fermelor hidroponice atât cu lumină roșu-albastru cât și cu lumină albă (Fig. 9).

Orez. 9. Ferme de la stânga la dreapta și de sus în jos: Fujitsu, Ascuțit, Toshiba, fermă în creștere plante medicinaleîn sudul Californiei

Sistemul fermei este destul de cunoscut Aerofarms(Fig. 1, 10), dintre care cea mai mare a fost construită lângă New York. Sub lămpi cu LED albe intră Aerofarms Ei cresc peste 250 de tipuri de verdeață, recoltând peste douăzeci de recolte pe an.

Orez. 10. Fermă Aerofarmsîn New Jersey („Garden State”) la granița cu New York

Experimente directe care compară iluminarea cu LED alb și roșu-albastru
Există foarte puține rezultate publicate ale experimentelor directe care compară plantele crescute sub LED-uri albe și roșu-albastre. De exemplu, acest rezultat a fost prezentat pe scurt de Academia Agricolă din Moscova, numită după. Timiryazev (Fig. 11).

Orez. unsprezece.În fiecare pereche, planta din stânga este crescută sub LED-uri albe, în dreapta - sub LED-uri roșu-albastru (de la prezentări I. G. Tarakanova, Departamentul de fiziologie a plantelor, Academia de Agricultură din Moscova numită după. Timiryazev)

În 2014, Universitatea de Aviație și Spațiu din Beijing a publicat rezultatele unui studiu amplu asupra grâului cultivat sub diferite tipuri de LED-uri. Cercetătorii chinezi au ajuns la concluzia că este recomandabil să se folosească un amestec de lumină albă și roșie. Dar dacă te uiți la datele digitale din articol (Fig. 12), observi că diferența de parametri atunci când tipuri diferite iluminatul nu este deloc radical.

Figura 12. Valorile factorilor studiați în două faze de creștere a grâului sub LED-uri roșu, roșu-albastru, roșu-alb și alb

Cu toate acestea, principalul obiectiv al cercetării de astăzi este corectarea deficiențelor iluminatului roșu-albastru de bandă îngustă prin adăugarea de lumină albă. De exemplu, cercetătorii japonezi au descoperit o creștere a greutății și a valorii nutriționale a salatei și a roșiilor atunci când lumina albă a fost adăugată la lumina roșie. În practică, acest lucru înseamnă că, dacă aspectul estetic al unei plante în timpul creșterii nu este important, nu este necesar să se renunțe la lămpile cu bandă îngustă, roșu-albastru, care pot fi utilizate suplimentar.

Influența calității luminii asupra rezultatului

Legea fundamentală a ecologiei „Liebig baril” (Fig. 13) spune: dezvoltarea este limitată de factorul care se abate cel mai mult de la normă decât alții. De exemplu, dacă apă, minerale și CO 2, dar intensitatea luminii este de 30% din valoarea optimă - planta va produce nu mai mult de 30% din randamentul maxim posibil.

Orez. 13. Ilustrarea principiului factorului limitator din videoclip de antrenament pe YouTube

Răspunsul plantei la lumină: intensitatea schimbului de gaze, consumul de nutrienți din procesele de soluție și sinteză se determină în laborator. Răspunsurile caracterizează nu numai fotosinteza, ci și procesele de creștere, înflorire și sinteza substanțelor necesare pentru gust și aromă.

În fig. Figura 14 arată răspunsul plantei la modificările lungimii de undă a luminii. Intensitatea aportului de sodiu și fosfor din soluția nutritivă a fost măsurată prin mentă, căpșuni și salată verde. Vârfurile pe astfel de grafice sunt semne de stimulare a unui anumit reactie chimica. Graficele arată că excluderea unor intervale din spectrul complet de dragul salvării este același lucru cu eliminarea unei părți a tastelor pianului și redarea unei melodii pe cele rămase.

Orez. 14. Rolul stimulant al luminii pentru consumul de azot si fosfor de catre menta, capsuni si salata verde (date furnizate de compania Fitex)

Principiul factorului de limitare poate fi extins la componentele spectrale individuale - pentru un rezultat complet, în orice caz, este nevoie de spectrul complet. Eliminarea unor intervale din spectrul complet nu duce la o creștere semnificativă a eficienței energetice, dar „butoiul Liebig” poate funcționa - iar rezultatul va fi negativ.
Exemplele demonstrează că lumina LED albă obișnuită și „fitolight-ul roșu-albastru” specializat au aproximativ aceeași eficiență energetică atunci când luminează plantele. Dar albul de bandă largă satisface în mod cuprinzător nevoile plantei, care sunt exprimate nu numai în stimularea fotosintezei.

Eliminarea verdelui din spectrul continuu, astfel încât lumina să treacă de la alb la violet este un truc de marketing pentru cumpărătorii care doresc o „soluție specială”, dar nu sunt clienți calificați.

Reglarea luminii albe

Cele mai comune LED-uri albe de uz general au o redare slabă a culorilor Ra= 80, care se datorează în primul rând lipsei culorii roșii (Fig. 4).

Lipsa roșului din spectru poate fi compensată prin adăugarea de LED-uri roșii la lampă. O astfel de soluție este promovată, de exemplu, de CREE. Logica „butoiului Liebig” sugerează că un astfel de aditiv nu va dăuna dacă este cu adevărat un aditiv și nu o redistribuire a energiei din alte game în favoarea roșului.

Lucrări interesante și importante au fost efectuate în 2013-2016 de către Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe: au studiat modul în care adăugarea a 4000 de LED-uri albe la lumină afectează dezvoltarea varzei chinezești. LA / Ra= 70 LED-uri roșii de bandă îngustă luminoase 660 nm.

Și am aflat următoarele:

• Sub lumină LED, varza crește aproximativ la fel ca sub lumina cu sodiu, dar are mai multă clorofilă (frunzele sunt mai verzi).
• Greutatea uscată a culturii este aproape proporțională cu cantitatea totală de lumină în alunițe primită de plantă. Mai multă lumină - mai multă varză.
• Concentrația de vitamina C din varză crește ușor odată cu creșterea iluminării, dar crește semnificativ odată cu adăugarea de lumină roșie la lumina albă.
• O creștere semnificativă a proporției componentei roșii în spectru a crescut semnificativ concentrația de nitrați în biomasă. A fost necesară optimizarea soluției nutritive și introducerea unei părți din azot sub formă de amoniu pentru a nu depăși concentrația maximă admisă pentru nitrați. Dar în lumină albă pură a fost posibil să se lucreze numai cu forma de nitrat.
• În același timp, o creștere a proporției de roșu în fluxul total de lumină nu are aproape niciun efect asupra greutății culturii. Adică, completarea componentelor spectrale lipsă afectează nu cantitatea recoltei, ci calitatea acesteia.
• Eficiența mai mare de moli pe watt a unui LED roșu înseamnă că adăugarea de roșu la alb este, de asemenea, eficientă din punct de vedere energetic.

Astfel, adăugarea de roșu la alb este recomandabilă în cazul particular al verzei chinezești și destul de posibil în cazul general. Desigur, cu control biochimic și selectarea corectă a îngrășămintelor pentru o anumită cultură.

Opțiuni pentru îmbogățirea spectrului cu lumină roșie

Planta nu știe de unde a venit cuantul din spectrul luminii albe și de unde a venit cuantul „roșu”. Nu este nevoie să faceți un spectru special într-un singur LED. Și nu este nevoie să străluciți lumină roșie și albă de la o fito-lămpiă specială. Este suficient să folosiți lumină albă de uz general și să iluminați suplimentar planta cu o lampă roșie separată. Și când o persoană se află lângă plantă, lumina roșie poate fi stinsă folosind un senzor de mișcare pentru a face planta să arate verde și frumoasă.

Dar se justifică și soluția opusă - prin selectarea compoziției fosforului, extindeți spectrul LED-ului alb către unde lungi, echilibrându-l astfel încât lumina să rămână albă. Și obțineți lumină albă cu redare foarte ridicată a culorilor, potrivită atât pentru plante, cât și pentru oameni.

Întrebări deschise

Este posibil să se identifice rolul raportului dintre lumina roșie îndepărtată și apropiată și oportunitatea utilizării „sindromului de evitare a umbrei” pentru culturi diferite. Se poate argumenta în ce zone în timpul analizei este recomandabil să se împartă scara lungimii de undă.

Se poate discuta dacă planta are nevoie de lungimi de undă mai scurte de 400 nm sau mai mari de 700 nm pentru stimulare sau funcție de reglare. De exemplu, există un raport privat conform căruia radiațiile ultraviolete afectează în mod semnificativ calitățile de consum ale plantelor. Printre altele, soiurile de salată verde cu frunze roșii sunt cultivate fără radiații ultraviolete și cresc verzi, dar înainte de vânzare sunt iradiate cu lumină ultravioletă, se înroșesc și sunt trimise la tejghea. Și noua măsurătoare este corectă? PBAR (radiații biologic active ale plantelor), descrise în standard ANSI/ASABE S640, Cantități și unități de radiație electromagnetică pentru plante (organisme fotosintetice, prescrie ținând cont de intervalul 280–800 nm.

Concluzie

Lanțurile de magazine aleg mai multe soiuri stabile la raft, iar apoi cumpărătorul votează cu ruble pentru fructe mai strălucitoare. Și aproape nimeni nu alege gustul și aroma. Dar de îndată ce devenim mai bogați și începem să cerem mai mult, știința va furniza instantaneu soiurile și rețetele necesare pentru soluția nutritivă.

Și pentru ca planta să sintetizeze tot ceea ce este necesar pentru gust și aromă, va necesita iluminare cu un spectru care să conțină toate lungimile de undă la care planta va reacționa, adică, în cazul general, un spectru continuu. Poate că soluția de bază va fi lumina albă cu o redare ridicată a culorilor.

Mulțumiri
Autorul își exprimă recunoștința sinceră pentru asistența acordată în pregătirea articolului angajatului Centrului Științific de Stat al Federației Ruse-IMBP RAS Ph.D. n. Irina Konovalova; șefa proiectului Fiteks, Tatyana Trishina; specialist companie CREE Mihail Cervinski

Literatură

Literatură
1. Fiul K-H, Oh M-M. Forma frunzelor, creșterea și compușii fenolici antioxidanti ai două soiuri de salată verde cultivate sub diferite combinații de diode emițătoare de lumină albastre și roșii // Hortscience. – 2013. – Vol. 48. – P. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Motive posibile pentru o scădere a creșterii verzei chinezești sub lumină combinată de bandă îngustă roșie și albastră, în comparație cu lumina roșie și albastră. lampă cu sodiu de înaltă presiune. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Întregul mediu de lumină de înaltă calitate pentru oameni și plante. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Creștere, caracteristici fotosintetice, capacitatea antioxidantă și randamentul biomasei și calitatea grâului (Triticum aestivum L.) expus la surse de lumină LED cu diferite combinații de spectre
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Efectele diodelor emițătoare de lumină roșii, albastre și albe asupra creșterii, dezvoltării și calității comestibile a salatei cultivate hidroponic (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Efectele luminii suplimentare cu diode emițătoare de lumină (LED-uri) asupra producției de roșii și a calității plantelor de tomate cu un singur trunchi cultivate la densitate mare de plantare // Environ. Control. 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. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radcenko, S.N. Lapach. Motivație moduri optime iluminatul plantelor pentru sera spațială Vitacycle-T. Medicina aerospațială și de mediu. 2016. T. 50. Nr 4.
8. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Yakovleva O.S., Znamensky A.I., Tarakanov I.G., Radchenko S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimizarea sistemului de iluminare cu LED al unei sere cu spațiu de vitamine. Medicina aerospațială și de mediu. 2016. T. 50. Nr 3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. Influența parametrilor regimului de lumină asupra acumulării de nitrați în biomasa supraterană a varzei chinezești (Brassica chinensis L.) atunci când este cultivată cu iradiatoare LED. Agrochimie. 2015. Nr. 11.

Plantele de apartament nu au întotdeauna suficientă lumină acasă. Fără aceasta, dezvoltarea lor va fi lentă sau incorectă. Pentru a evita acest lucru, puteți instala LED-uri pentru plante. Această lampă este cea care poate oferi spectrul necesar de culoare. utilizat pe scară largă pentru iluminarea sere, sere, grădini interioare și acvarii. Ele înlocuiesc bine lumina soarelui, nu necesită cheltuieli mari și au o durată de viață lungă.

Fotosinteza plantelor este un proces care are loc cu suficientă lumină. La corectitudine contribuie și următorii factori: temperatura ambiantă, umiditatea, spectrul luminii, durata zilei și a nopții, suficiența de carbon.

Determinarea suficienței luminii

Dacă decideți să instalați lămpi pentru plante, atunci trebuie să o faceți cât mai corect posibil. Pentru a face acest lucru, trebuie să decideți care plante nu au raza și care va fi de prisos. Dacă proiectați iluminarea într-o seră, atunci trebuie să oferiți zone cu spectre diferite. În continuare, trebuie să determinați numărul de LED-uri în sine. Profesioniștii fac acest lucru cu un dispozitiv special - un luxmetru. De asemenea, puteți face singur calculul. Dar va trebui să săpăți puțin și să proiectați modelul potrivit.

Dacă proiectul este realizat pentru o seră, există o regulă universală pentru toate tipurile de surse de lumină. Când înălțimea suspensiei crește, iluminarea scade.

LED-uri

Spectrul de radiații de culoare este de mare importanță. Soluția optimă ar fi LED-urile roșii și albastre pentru plante într-un raport de două la unu. Câți wați va avea dispozitivul nu contează cu adevărat.

Dar mai des folosesc cele de un watt. Dacă trebuie să instalați singur diodele, este mai bine să cumpărați benzi gata făcute. Le puteți fixa cu lipici, nasturi sau șuruburi. Totul depinde de găurile prevăzute. Există o mulțime de producători de astfel de produse, este mai bine să alegeți un vânzător cunoscut, mai degrabă decât un vânzător fără chip, care nu poate oferi o garanție pentru produsul său.

Lungimea de undă a luminii

Spectrul naturalului lumina soarelui conține atât albastru cât și roșu. Ele permit plantelor să dezvolte masă, să crească și să dea roade. Când este iradiat doar cu un spectru albastru cu o lungime de undă de 450 nm, reprezentantul florei va fi pitorizat. O astfel de plantă nu se poate lăuda cu o masă verde mare. De asemenea, va da roade prost. Atunci când absoarbe gama roșie cu o lungime de undă de 620 nm, va dezvolta rădăcini, va înflori bine și va da roade.

Avantajele LED-urilor

Când o plantă este iluminată, ea merge până la capăt: de la vlăstar până la fruct. În același timp, în acest timp, doar înflorirea va avea loc atunci când dispozitivul luminiscent funcționează. LED-urile pentru plante nu se încălzesc, deci nu este nevoie să ventilați frecvent camera. În plus, nu există posibilitatea supraîncălzirii termice a reprezentanților florei.

Astfel de lămpi sunt de neînlocuit pentru creșterea răsadurilor. Direcționalitatea spectrului de radiații ajută lăstarii să devină mai puternici într-un timp scurt. Consumul redus de energie este, de asemenea, un plus. LED-urile sunt pe locul doi după Dar sunt de zece ori mai economice LED-urile pentru plante durează până la 10 ani. - de la 3 la 5 ani. După ce ați instalat astfel de lămpi, nu va trebui să vă faceți griji cu privire la înlocuirea lor pentru o lungă perioadă de timp. Astfel de lămpi nu conțin substanțe nocive. În ciuda acestui fapt, utilizarea lor în sere este foarte de preferat. Piața de astăzi prezintă un număr mare de modele diferite de astfel de lămpi: acestea pot fi atârnate, montate pe un perete sau pe tavan.

Minusuri

Pentru a crește intensitatea radiației, LED-urile sunt asamblate într-o structură mare. Acesta este un dezavantaj doar pentru camerele mici. În sere mari acest lucru nu este semnificativ. Dezavantajul poate fi considerat costul ridicat în comparație cu analogii - lămpi fluorescente. Diferența poate ajunge de opt ori. Dar diodele se vor plăti singure după câțiva ani de funcționare. Ele pot economisi semnificativ energie. O scădere a strălucirii se observă după expirarea perioadei de garanție. Cu o suprafață mare de seră, sunt necesare mai multe puncte de iluminare în comparație cu alte tipuri de lămpi.

Radiator pentru lampă

Este necesar ca căldura să fie îndepărtată din dispozitiv. Un radiator din profil de aluminiu sau tablă de oțel va face acest lucru mai bine. Utilizarea unui profil finisat în formă de U va necesita mai puțină muncă. Calcularea suprafeței radiatorului este ușor. Trebuie să fie de cel puțin 20 cm 2 per 1 Watt. După ce toate materialele au fost selectate, puteți asambla totul într-un singur lanț. Este mai bine să alternați LED-urile pentru creșterea plantelor după culoare. Acest lucru va asigura o iluminare uniformă.

PhytoLED

Cea mai recentă dezvoltare, cum ar fi fito-LED-ul, poate înlocui analogii convenționali care strălucesc doar într-o singură culoare. Noul dispozitiv combină spectrul necesar de LED-uri pentru plante într-un singur cip. Este necesar pentru toate etapele de creștere. Cea mai simplă fitolampa constă de obicei dintr-un bloc cu LED-uri și un ventilator. Acesta din urmă, la rândul său, poate fi reglat pe înălțime.

Lampă fluorescentă

Lămpile fluorescente au rămas mult timp la vârful popularității în grădinile de uz casnic și grădinile de legume. Dar astfel de lămpi pentru plante nu se potrivesc cu spectrul de culori. Acestea sunt din ce în ce mai mult înlocuite de lămpi fito-LED sau fluorescente cu scop special.

Sodiu

O lumină la fel de puternică în saturație ca cea a unui aparat cu sodiu nu este potrivită pentru plasarea într-un apartament. Utilizarea lui este recomandată în sere mari, grădini și sere în care plantele sunt iluminate. Dezavantajul acestor lămpi este performanța lor scăzută. Ele transformă două treimi din energie în căldură și doar o mică parte este folosită ca radiație luminoasă. În plus, spectrul roșu al unei astfel de lămpi este mai intens decât cel albastru.

Dispozitivul îl facem singuri

Cel mai simplu mod de a face o lampă pentru plante este să folosești o bandă cu LED-uri pe ea. Avem nevoie de el în spectrele roșu și albastru. Se vor conecta la sursa de alimentare. Acestea din urmă pot fi achiziționate în același loc cu benzile - la un magazin de hardware. De asemenea, aveți nevoie de o prindere - un panou de dimensiunea zonei de iluminat.

Fabricarea ar trebui să înceapă prin curățarea panoului. Apoi, puteți lipi banda de diodă. Pentru a face acest lucru, îndepărtați folia de protecție și lipiți partea lipicioasă de panou. Dacă trebuie să tăiați banda, atunci piesele acesteia pot fi îmbinate cu ajutorul unui fier de lipit.

LED-urile pentru plante nu necesită ventilație suplimentară. Dar dacă încăperea în sine este slab ventilată, atunci este recomandabil să instalați banda pe un profil metalic (de exemplu, din aluminiu). Modurile de iluminare pentru flori într-o cameră pot fi următoarele:

• pentru cei care cresc departe de fereastră, într-un loc umbrit, 1000-3000 de lux vor fi de ajuns;
• pentru plantele care au nevoie de lumină difuză, valoarea va fi de până la 4000 de lux;
• reprezentanți ai florei care au nevoie de iluminare directă - până la 6000 de lux;
• pentru tropicale și cele care dau fructe - până la 12.000 de lux.

Dacă vrei să vezi plantele de interior într-o formă sănătoasă și frumoasă, trebuie să le satisfaci cu grijă nevoia de iluminare. Așadar, am aflat avantajele și dezavantajele plantelor, precum și spectrul razelor lor.

LED alb

Spre deosebire de lămpile tradiționale incandescente și fluorescente, care produc lumină albă, LED-urile generează lumină într-o gamă foarte îngustă a spectrului, adică. da o strălucire aproape monocromă. Acesta este motivul pentru care LED-urile au fost folosite de mult timp în panourile de control și ghirlande, iar astăzi sunt utilizate în mod deosebit în mod eficient în instalațiile de iluminat care emit o anumită culoare primară, de exemplu, în semafoare, semne și lumini de semnalizare.

Principiul unui LED alb

Principiul de proiectare al unui LED alb nu este foarte complicat; tehnologia de implementare este complexă. Pentru ca un LED să emită lumină albă este necesar să se recurgă la elemente tehnice suplimentare și la soluții tehnice. Principalele moduri de a obține lumină albă în LED-uri sunt:

aplicarea unui strat de fosfor pe cristalele albastre;

aplicarea mai multor straturi de fosfor pe cristale care emit lumină apropiată de culoarea ultravioletei;

Sisteme RGB, în care o strălucire albă este obținută prin amestecarea luminii multor diode monocrome roșii, verzi și albastre.

În primul caz, cel mai adesea, se folosesc cristale LED albastre, care sunt acoperite cu un fosfor, fosfor galben. Fosforul absoarbe puțină lumină albastră și emite lumină galbenă. Când lumina albastră neabsorbită rămasă este amestecată cu galbenă, lumina rezultată este aproape de albă.

A doua metodă este o tehnologie recent dezvoltată pentru producerea surselor de lumină albă în stare solidă bazată pe o combinație între o diodă care emite o strălucire de culoare similară cu ultravioletele și mai multe straturi de fosfor din fosfor de diferite compoziții.

În acest din urmă caz, lumina albă este produsă în mod clasic prin amestecarea a trei culori de bază (roșu, verde și albastru). Calitatea luminii albe este îmbunătățită prin completarea configurației RGB cu LED-uri galbene pentru a acoperi partea galbenă a spectrului.

Avantajele și dezavantajele LED-urilor vechi

Fiecare dintre aceste metode are laturile sale pozitive și negative. Astfel, LED-urile cu fosfor alb, fabricate pe principiul combinării cristalelor albastre cu un fosfor fosfor, se caracterizează printr-un indice de redare a culorii destul de scăzut, o tendință de a genera lumină albă în tonuri reci, eterogenitate în nuanța strălucirii cu o intensitate destul de ridicată. flux luminos și un cost relativ scăzut.

alb LED-uri cu fosfor, obținute pe baza unei combinații de diode cu strălucire apropiată de culoarea ultravioletă și fosfori multicolori, au un indice excelent de redare a culorii, pot genera lumină albă de nuanțe mai calde și se caracterizează printr-o mai mare uniformitate a nuanțelor de strălucire de la diodă la diodă. . Cu toate acestea, consumă mai multă energie electrică și nu sunt la fel de strălucitoare ca primele.

La rândul lor, LED-urile RGB fac posibilă crearea unor efecte de iluminare dinamice în instalațiile de iluminat cu o schimbare a culorii strălucirii și diferite tonuri de lumină albă și pot oferi potențial un indice de redare a culorii foarte ridicat. În același timp, LED-urile de culori individuale reacționează diferit la controlul curentului de funcționare, temperaturii ambientale și luminozității și, prin urmare, LED-urile RGB necesită sisteme de control destul de complexe și costisitoare pentru a obține o funcționare stabilă.

Astfel încât lămpile bazate pe LED-uri albe să ofere o lumină de mai bună calitate, de ex. un spectru mai complet este utilizat în proiectarea lămpilor