Спектр светодиодных ламп для освещения комнатных цветов. Светодиодная лампа для подсветки цветов и растений в комнате Светодиодная подсветка для цветов

Экология потребления. Наука и техника: Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

Интенсивность фотосинтеза под красным светом максимальна, но под одним только красным растения гибнут либо их развитие нарушается. Например, корейские исследователи показали, что при освещении чистым красным масса выращенного салата больше, чем при освещении сочетанием красного и синего, но в листьях значимо меньше хлорофилла, полифенолов и антиоксидантов. А биофак МГУ установил, что в листьях китайской капусты под узкополосным красным и синим светом (по сравнению с освещением натриевой лампой) снижается синтез сахаров, угнетается рост и не происходит цветения.

Рис. 1 Леанна Гарфилд, Tech Insider - Aerofarms

Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

В чем оценивать энергетическую эффективность светильника?

Основные метрики оценки энергетической эффективности фитосвета:

Photosynthetic Photon Flux (PPF ), в микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов света в диапазоне 400–700 нм, которые излучил светильник, потребивший 1 Дж электроэнергии.
Yield Photon Flux (YPF ), в эффективных микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов на 1 Дж электроэнергии, с учетом множителя - кривой McCree .

PPF всегда получается немного выше, чем YPF (кривая McCree нормирована на единицу и в большей части диапазона меньше единицы), поэтому первую метрику выгодно использовать продавцам светильников. Вторую метрику выгоднее использовать покупателям, так как она более адекватно оценивает энергетическую эффективность.

Эффективность ДНаТ

Крупные агрохозяйства с огромным опытом, считающие деньги, до сих пор используют натриевые светильники. Да, они охотно соглашаются повесить над опытными грядками предоставляемые им светодиодные светильники, но не согласны за них платить.

Из рис. 2 видно, что эффективность натриевого светильника сильно зависит от мощности и достигает максимума при 600 Вт. Характерное оптимистичное значение YPF для натриевого светильника 600–1000 Вт составляет 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Натриевые светильники 70–150 Вт имеют в полтора раза меньшую эффективность.

Рис. 2. Типичный спектр натриевой лампы для растений (слева) . Эффективность в люменах на ватт и в эффективных микромолях серийных натриевых светильников для теплиц марок Cavita , E-Papillon , «Галад» и «Рефлакс» (справа)

Любой светодиодный светильник, имеющий эффективность 1,5 эфф. мкмоль/Вт и приемлемую цену, можно считать достойной заменой натриевого светильника.

Сомнительная эффективность красно-синих фитосветильников

В этой статье не приводим спектров поглощения хлорофилла потому, что ссылаться на них в обсуждении использования светового потока живым растением некорректно. Хлорофилл invitro , выделенный и очищенный, действительно поглощает только красный и синий свет. В живой клетке пигменты поглощают свет во всем диапазоне 400–700 нм и передают его энергию хлорофиллу. Энергетическая эффективность света в листе определяется кривой «McCree 1972 » (рис. 3).

Рис. 3. V (λ) - кривая видности для человека; RQE - относительная квантовая эффективность для растения (McCree 1972); σ r и σ fr - кривые поглощения фитохромом красного и дальнего красного света; B (λ) - фототропическая эффективность синего света

Отметим: максимальная эффективность в красном диапазоне раза в полтора выше, чем минимальная - в зеленом. А если усреднить эффективность по сколько-нибудь широкой полосе, разница станет еще менее заметной. На практике перераспределение части энергии из красного диапазона в зеленый энергетическую функцию света иногда, наоборот, усиливает. Зеленый свет проходит через толщу листьев на нижние ярусы, эффективная листовая площадь растения резко увеличивается, и урожайность, например, салата повышается .

Энергетическая целесообразность освещения растений распространенными светодиодными светильниками белого света исследована в работе .

Характерная форма спектра белого светодиода определяется:

балансом коротких и длинных волн, коррелирующим с цветовой температурой (рис. 4, слева);
степенью заполненности спектра, коррелирующей с цветопередачей (рис. 4, справа).

Рис. 4. Спектры белого светодиодного света с одной цветопередачей, но разной цветовой температурой КЦТ (слева) и с одной цветовой температурой и разной цветопередачей R a (справа)

Различия в спектре белых диодов с одной цветопередачей и одной цветовой температуры едва уловимы. Следовательно, мы можем оценивать спектрозависимые параметры всего лишь по цветовой температуре, цветопередаче и световой эффективности - параметрам, которые написаны у обычного светильника белого света на этикетке.

Результаты анализа спектров серийных белых светодиодов следующие:

1. В спектре всех белых светодиодов даже с низкой цветовой температурой и с максимальной цветопередачей, как и у натриевых ламп, крайне мало дальнего красного (рис. 5).

Рис. 5. Спектр белого светодиодного (LED 4000K R a = 90) и натриевого света (HPS ) в сравнении со спектральными функциями восприимчивости растения к синему (B ), красному (A_r ) и дальнему красному свету (A_fr )

В естественных условиях затененное пологом чужой листвы растение получает больше дальнего красного, чем ближнего, что у светолюбивых растений запускает «синдром избегания тени» - растение тянется вверх. Помидорам, например, на этапе роста (не рассады!) дальний красный необходим, чтобы вытянуться, увеличить рост и общую занимаемую площадь, а следовательно, и урожай в дальнейшем.

Соответственно, под белыми светодиодами и под натриевым светом растение чувствует себя как под открытым солнцем и вверх не тянется.

2. Синий свет нужен для реакции «слежение за солнцем» (рис. 6).

Примеры использования этой формулы:

А. Оценим для основных значений параметров белого света, какова должна быть освещенность, чтобы при заданной цветопередаче и цветовой температуре обеспечить, например, 300 эфф. мкмоль/с/м2:

Видно, что применение теплого белого света высокой цветопередачи позволяет использовать несколько меньшие освещенности. Но если учесть, что световая отдача светодиодов теплого света с высокой цветопередачей несколько ниже, становится понятно, что подбором цветовой температуры и цветопередачи нельзя энергетически значимо выиграть или проиграть. Можно лишь скорректировать долю фитоактивного синего или красного света.

Б. Оценим применимость типичного светодиодного светильника общего назначения для выращивания микрозелени.

Пусть светильник размером 0,6 × 0,6 м потребляет 35 Вт, имеет цветовую температуру 4000 К , цветопередачу Ra = 80 и световую отдачу 120 лм/Вт. Тогда его эффективность составит YPF = (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) эфф. мкмоль/Дж = 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Что при умножении на потребляемые 35 Вт составит 52,5 эфф. мкмоль/с.

Если такой светильник опустить достаточно низко над грядкой микрозелени площадью 0,6 × 0,6 м = 0,36 м 2 и тем самым избежать потерь света в стороны, плотность освещения составит 52,5 эфф. мкмоль/с / 0,36м 2 = 145 эфф. мкмоль/с/м 2 . Это примерно вдвое меньше обычно рекомендуемых значений. Следовательно, мощность светильника необходимо также увеличить вдвое.

Прямое сравнение фитопараметров светильников разных типов

Сравним фитопараметры обычного офисного потолочного светодиодного светильника, произведенного в 2016 году, со специализированными фитосветильниками (рис. 7).

Рис. 7. Сравнительные параметры типичного натриевого светильника 600Вт для теплиц, специализированного светодиодного фитосветильника и светильника для общего освещения помещений

Видно, что обычный светильник общего освещения со снятым рассеивателем при освещении растений по энергетической эффективности не уступает специализированной натриевой лампе. Видно также, что фитосветильник красно-синего света (производитель намеренно не назван) сделан на более низком технологическом уровне, раз его полный КПД (отношение мощности светового потока в ваттах к мощности, потребляемой из сети) уступает КПД офисного светильника. Но если бы КПД красно-синего и белого светильников были одинаковы, то фитопараметры тоже были бы примерно одинаковы!

Также по спектрам видно, что красно-синий фитосветильник не узкополосен, его красный горб широк и содержит гораздо больше дальнего красного, чем у белого светодиодного и натриевого светильника. В тех случаях, когда дальний красный необходим, использование такого светильника как единственного или в комбинации с другими вариантами может быть целесообразно.

Оценка энергетической эффективности осветительной системы в целом:

Реакция растения на свет: интенсивность газообмена, потребления питательных веществ из раствора и процессов синтеза - определяется лабораторным путем. Отклики характеризуют не только фотосинтез, но и процессы роста, цветения, синтеза необходимых для вкуса и аромата веществ.

На рис. 14 показана реакция растения на изменение длины волны освещения. Измерялась интенсивность потребления натрия и фосфора из питательного раствора мятой, земляникой и салатом. Пики на таких графиках - признаки стимулирования конкретной химической реакции. По графикам видно что исключить из полного спектра ради экономии какие-то диапазоны, - все равно что удалить часть клавиш рояля и играть мелодию на оставшихся.

Рис. 14. Стимулирующая роль света для потребления азота и фосфора мятой, земляникой и салатом.

Принцип ограничивающего фактора можно распространить на отдельные спектральные составляющие - для полноценного результата в любом случае нужен полный спектр. Изъятие из полного спектра некоторых диапазонов не ведет к значимому росту энергетической эффективности, но может сработать «бочка Либиха» - и результат окажется отрицательным.
Примеры демонстрируют, что обычный белый светодиодный свет и специализированный «красно-синий фитосвет» при освещении растений обладают примерно одинаковой энергетической эффективностью. Но широкополосный белый комплексно удовлетворяет потребности растения, выражающиеся не только в стимуляции фотосинтеза.

Убирать из сплошного спектра зеленый, чтобы свет из белого превратился в фиолетовый, - маркетинговый ход для покупателей, которые хотят «специального решения», но не выступают квалифицированными заказчиками.

Корректировка белого света

Наиболее распространенные белые светодиоды общего назначения имеют невысокую цветопередачу Ra = 80, что обусловлено нехваткой в первую очередь красного цвета (рис. 4).

Недостаток красного в спектре можно восполнить, добавив в светильник красные светодиоды. Такое решение продвигает, например, компания CREE . Логика «бочки Либиха» подсказывает, что такая добавка не повредит, если это действительно добавка, а не перераспределение энергии из других диапазонов в пользу красного.

Интересную и важную работу проделал в 2013–2016 годах ИМБП РАН : там исследовали, как влияет на развитие китайской капусты добавление к свету белых светодиодов 4000 К / Ra = 70 света узкополосных красных светодиодов 660 нм.

И выяснили следующее:

Под светодиодным светом капуста растет примерно так же, как под натриевым, но в ней больше хлорофилла (листья зеленее).
Cухая масса урожая почти пропорциональна общему количеству света в молях, полученному растением. Больше света - больше капусты.
Концентрация витамина С в капусте незначительно повышается с ростом освещенности, но значимо увеличивается с добавлением к белому свету красного.
Значимое увеличение доли красной составляющей в спектре существенно повысило концентрацию нитратов в биомассе. Пришлось оптимизировать питательный раствор и вводить часть азота в аммонийной форме, чтобы не выйти за ПДК по нитратам. А вот на чисто-белом свету можно было работать только с нитратной формой.
При этом увеличение доли красного в общем световом потоке почти не влияет на массу урожая. То есть восполнение недостающих спектральных компонент влияет не на количество урожая, а на его качество.
Более высокая эффективность в молях на ватт красного светодиода приводит к тому, что добавление красного к белому эффективно еще и энергетически.

Таким образом, добавление красного к белому целесообразно в частном случае китайской капусты и вполне возможно в общем случае. Конечно, при биохимическом контроле и правильном подборе удобрений для конкретной культуры.

Варианты обогащения спектра красным светом

Растение не знает, откуда к нему прилетел квант из спектра белого света, а откуда - «красный» квант. Нет необходимости делать специальный спектр в одном светодиоде. И нет необходимости светить красным и белым светом из одного какого-то специального фитосветильника. Достаточно использовать белый свет общего назначения и отдельным светильником красного света освещать растение дополнительно. А когда рядом с растением находится человек, красный светильник можно по датчику движения выключать, чтобы растение выглядело зеленым и симпатичным.

Но оправданно и обратное решение - подобрав состав люминофора, расширить спектр свечения белого светодиода в сторону длинных волн, сбалансировав его так, чтобы свет остался белым. И получится белый свет экстравысокой цветопередачи, пригодный как для растений, так и для человека.

Особенно интересно увеличивать долю красного, повышая общий индекс цветопередачи, в случае сити-фермерства - общественного движения по выращиванию необходимых человеку растений в городе, зачастую с объединением жизненного пространства, а значит, и световой среды человека и растений.

Открытые вопросы

Можно выявлять роль соотношения дальнего и ближнего красного света и целесообразность использования «синдрома избегания тени» для разных культур. Можно спорить, на какие участки при анализе целесообразно разбивать шкалу длин волн.

Можно обсуждать - нужны ли растению для стимуляции или регуляторной функции длины волн короче 400 нм или длиннее 700 нм. Например, есть частное сообщение, что ультрафиолет значимо влияет на потребительские качества растений. В числе прочего краснолистные сорта салата выращивают без ультрафиолета, и они растут зелеными, но перед продажей облучают ультрафиолетом, они краснеют и отправляются на прилавок. И корректно ли новая метрика PBAR (plant biologically active radiation ), описанная в стандарте ANSI/ASABE S640 , Quantities and Units of Electromagnetic Radiation for Plants (Photosynthetic Organisms , предписывает учитывать диапазон 280–800нм.

Заключение

Сетевые магазины выбирают более лежкие сорта, а затем покупатель голосует рублем за более яркие плоды. И почти никто не выбирает вкус и аромат. Но как только мы станем богаче и начнем требовать большего, наука мгновенно даст нужные сорта и рецепты питательного раствора.

А чтобы растение синтезировало все, что для вкуса и аромата нужно, потребуется освещение со спектром, содержащим все длины волн, на которые растение прореагирует, т. е. в общем случае сплошной спектр. Возможно, базовым решением будет белый свет высокой цветопередачи.

Литература
1. Son K-H, Oh M-M. Leaf shape, growth, and antioxidant phenolic compounds of two lettuce cultivars grown under various combinations of blue and red light-emitting diodes // 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. Possible reasons of a decline in growth of Chinese cabbage under acombined narrowband red and blue light in comparison withillumination by high-pressure sodium lamp. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Whole high-quality light environment for humans and plants. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Growth, Photosynthetic Characteristics, Antioxidant Capacity and Biomass Yield and Quality of Wheat (Triticum aestivum L.) Exposed to LED Light Sources with Different Spectra Combinations
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Effects of supplemental lighting with light-emitting diodes (LEDs) on tomato yield and quality of single-truss tomato plants grown at high planting density // Environ. Control. Biol. – 2012. Vol. 50. – P. 63–74.
7. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменский, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 4.
8. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Яковлева О.С., Знаменский А.И., Тараканов И.Г., Радченко С.Г., Лапач С.Н., Трофимов Ю.В., Цвирко В.И. Оптимизация светодиодной системы освещения витаминной космической оранжереи. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 3.
9. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние параметров светового режима на накопление нитратов в надземной биомассе капусты китайской (Brassica chinensis L.) при выращивании со светодиодными облучателями. Агрохимия. 2015. № 11.

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .

Ни для кого не секрет, что выращивание овощных культур и цветов в закрытых помещениях с применением искусственного освещения даёт хороший результат. При этом в качестве источников света всё чаще используются светодиодные фитолампы. Продавцы твердят об их уникальных свойствах, а рядовые пользователи по-прежнему не спешат полностью отказываться от люминесцентных трубок. Так чем привлекательны светодиодные лампы для растений и что нужно знать перед их покупкой? Давайте разберемся.

Простая светодиодная лампа и фитолампа – в чем разница?

Разница между светодиодной лампой, предназначенной для бытового освещения, и фитолампой видна невооружённым взглядом. Корпус качественной LED-лампы для растений изготовлен из алюминия ребристой формы, одновременно являясь радиатором. Только так можно эффективно рассеивать мощность более 10 Вт. Обычные светодиодные лампы бытового назначения делают в перфорированном корпусе из пластмассы или из тонкого алюминия, покрытого теплопроводящим пластиком.

Излучающая поверхность корпуса светодиодной лампы для подсветки цветов и растений плоская, благодаря чему свет распространяется в одном направлении. Угол рассеивания светодиодов для растений, как правило, составляет 60 или 90°, что достигается за счёт индивидуальных фокусирующих линз. В обычных LED-лампах, наоборот, устанавливают рассеиватель, чтобы получить угол более 200°. С целью достижения улучшенной цветопередачи в установлен светофильтр, работающий в широком волновом диапазоне. Растениям для полноценного развития весь спектр не нужен. В большинстве случаев достаточно облучения красными и синими лучами с небольшой долей оранжевого. Для наглядного сравнения стоит взглянуть на спектральные характеристики обычного белого светодиода, например .
И фитосветодиода.
На первом рисунке разным цветом показаны три кривые для белых светодиодов разного цвета свечения:

красным – тёплый белый 3 тыс. К;
фиолетовым – нейтральный белый 4 тыс. К;
синим – холодный белый 6 тыс. К.

Все три экземпляра имеют пик в фиолетовой области (около 450 нм), затем провал в синей и очередной рост начиная с зелёной (520 нм) и заканчивая красной (650 нм) зоной спектра. Активность излучения в других зонах не превышает 40% (0,4 ед. на графике). Получается, что регулировка интенсивности фиолетового, зелёного и оранжевого излучения в результате даёт светодиод с разной температурой цвета. При этом в лампах для освещения большое внимание уделяется .

У светодиодов для растений график выглядит иначе, что отмечено на втором рисунке. В данном случае спектр излучения представлен двумя участками с максимумами в синий области (440–445 нм) и красной (640–660 нм), а также со смещением в инфракрасную (ИК) зону. Данный люминофор не пропускает свет в зелёной области. Однако это не означает, что все светодиоды для растений имеют аналогичную характеристику. Существуют экземпляры, в спектр которых добавлен ближний ультрафиолет для стабилизации химических процессов на этапе фотосинтеза. Кроме этого, чтобы уйти от раздражающего пурпурного света биколорных фитоламп, в суммарный спектр добавляют немного зелёных лучей. В результате получается светодиодная лампа для растений с полным спектром.

Огромный плюс профессиональных LED-ламп для растений в том, что интенсивностью их излучения можно управлять. Например, в светильнике с разделённой системой управления синими и красными светодиодами, можно регулировать мощность каждого цвета, что позволяет добиться наибольшего эффекта от каждой стадии развития растений.

Актуальность применения светодиодных фитоламп

Разным комнатным цветам нужен разный уровень освещенности. От недостатка света одни перестают цвести, другие – начинают вытягиваться и болеть. Сделать вывод об актуальности применения фитолампы несложно на основании собственных наблюдений. Если вы уверены, что сквозь оконные проёмы в комнату проникает достаточно солнечного света, то применять светодиодные лампы для комнатных цветов либо каких-то растений не имеет смысла. Например, бегония и зигокактус прекрасно развиваются и цветут на подоконнике с выходом на западную сторону.

Нет необходимости собирать дополнительную подсветку и жителям южных регионов, у которых ежедневно в течение нескольких часов прямые солнечные лучи питают листья домашних растений.

Проверьте, может быть, причина плохого роста кроется в неправильном поливе или в неподходящем по составу грунте?

Жителям северных регионов страны и тем, чьи окна обделены солнечными лучами, светодиодная лампа для выращивания растений станет помощником в их зелёном хозяйстве. А для ускорения темпов роста рассады без фитолампы просто не обойтись.

Сколько ламп нужно для подсветки?

Количество ламп зависит от нескольких факторов:

от вида растений и размера цветника;
места выращивания;
от расстояния между светодиодами и листьями;
питания растений;
от типа светодиодов и рефлектора.

Топ 3 ошибки при выборе и покупке

Желая скорее испытать преимущества светодиодной лампочки для растений, покупатели допускают самую распространенную ошибку – покупают непроверенную продукцию из Китая. Как правило, это акционный товар или недорогие LED-лампы, которые могут себе позволить многие россияне.

Ещё обидней, когда купленная за 3–6 тыс. рублей лампа известного производителя, после разборки оказывается очень низкого качества. Например, UFO-50W серии Grow без фокусирующей линзы и радиатора, с завышенной заявленной мощностью и, как следствие, низкой эффективностью. В принципе, ничего удивительного. Среди обычных светодиодных ламп известных торговых марок тоже много низкокачественной продукции.

Вторая ошибка – это покупка светодиодной продукции для растений в магазинах, не имеющих отношения к растениеводству. Нужно понимать, что магазин – это посредник, который гарантирует работоспособность товара, но не его эффективность. А, значит, можно купить фитолампу с «неправильным» спектром. Подсветка растений такими светодиодными лампочками результата не даст.

Третья ошибка – это чрезмерное доверие всему, что говорит продавец-консультант. Его основная задача – реализация товара, а не выращивание помидоров. К счастью, в рунете есть тематические форумы, на которых можно найти правдивую информацию о конкретных моделях светодиодных фитоламп. Кроме этого, на популярных сайтах (в том числе и нашем) всегда можно задать вопрос специалисту в комментариях и ознакомиться с отзывами тех, кто на собственном опыте ощутил пользу светодиодных ламп для растений.

Читайте так же

Дачники хорошо знают, как важно правильное освещение для любимых комнатных цветов или рассады, а также для взрослых растений в теплице. Недостаток света часто оказывается губителен для многих культур, хотя некоторые, конечно, могут обходиться и небольшим количеством солнечных лучей. Чаще всего в дополнительной подсветке культуры нуждаются в зимнее время, когда световой день очень короток. И чтобы улучшить условия или комнатных цветов, а также и культур, живущих в круглогодичных теплицах, следует использовать фитолампы – светодиодные лампы для растений.

Фитолампы — светодиодные лампы для растений

Прежде чем мы изучим основные характеристики фитоламп из светодиодов и научимся их делать, вспомним школьный курс биологии и поговорим о том, для чего растениям нужен свет. Проведем простой эксперимент – переставим любой цветок с зелеными листочками вглубь квартиры (туда, где мало солнечного света) и понаблюдаем за ним. Через некоторое время можно будет отметить, что листва у растения начала постепенно опадать. При этом если наш эксперимент продолжить, то представитель флоры просто погибнет. Логично предположить, что причиной ухудшения внешнего вида растения стал недостаток света.

Дело в том, что благодаря свету внутри клеток растений идет определенный биохимический процесс, происходящий также при участии углекислого газа и воды – это фотосинтез, который дает растениям возможность сформировать из неорганических веществ органические. Клетки, в которых он происходит, называются хлоропласты, они содержат пигмент хлорофилл, имеющий зеленый цвет – именно поэтому большинство растений имеют листья, окрашенные в зеленые тона.

Таким образом, солнечный свет – это источник энергии, который и запускает эту сложную схему питания зеленых растений.

Обратите внимание! Процесс фотосинтеза происходит только днем – в ночное время растения из-за недостатка света не фотосинтезируют. Кстати, именно днем представители флоры поглощают углекислый газ и очищают воздух.

Интересно, что у разных видов растений разное требование к интенсивности и качеству освещения. А искусственные источники света должны в обязательном порядке имитировать настоящее освещение, подходящее к конкретным культурам. Обычно при недостатке света растения чахнут и перестают расти, но есть и те культуры, что, наоборот, не любят избытка солнечных лучей – им подавай рассеянный ненавязчивый свет.

Можно разделить все виды культур на три основные группы:

светолюбивые;
теневыносливые;
тенелюбивые.

Большая часть садовых и комнатных культур относится к растениям, любящим свет в достаточном количестве. Также стоит принять во внимание и тот факт, что любой растительный организм может частично адаптироваться под изменение условий. Однако способность эта у разных видов отличается: одни привыкают к недостатку или избытку света быстро, другие – медленно. Благодаря этому в одних условиях часто могут существовать совершенно разные виды. Также в этом случае некоторые культуры перестают цвести или несколько меняют внешний вид – например, листья становятся толще или тоньше, рост замедляется.

Фитолампы для растений «ФИТОХРОМ»

Обратите внимание! При излишнем освещении хлорофилл начинает частично разрушаться, и поэтому листья некоторых видов растений начинают желтеть. Если культуру не переставить в место с рассеянным и не столь интенсивным светом, то ее зеленая часть легко получит ожог.

Но стоит помнить, что есть и те виды, которые категорически не приемлют изменений параметров окружающей среды. Чтобы вырастить их дома или на садовом участке, придется постараться и обеспечить им правильные условия.

Цены на фитолампы

фитолампы

Спектры света и характеристики света

Солнечный свет – это электромагнитное излучение. Главные характеристики этого излучения – динамика в течение суток и сезона, интенсивность, спектры, входящие в него. Оказывается, спектры света бывают разные, а обычный световой луч сразу состоит их нескольких. При этом они (спектры) отличаются длинами волн.

Таблица. Значение различных спектров в жизни растительных организмов.

Цвета	Длина волн, нм	Значение для растений
Красные и оранжевые	720-600 и соответственно 620-595	Это – главные источники энергии для процесса фотосинтеза, за счет интенсивности их воздействия меняется и скорость роста культуры. Также избыток лучей этого спектра будет замедлять скорость перехода растений к периоду цветения. Красные лучи ускоряют процесс появления ростков из семян. Оранжевая часть спектра благотворно воздействует на процесс плодоношения.
Фиолетовые и синие	490-380	Такие части спектра принимают активное участие в процессе фотосинтеза, воздействуют на скорость роста и развития культуры. Стимулируют реакции, благодаря которым образуются белки. За счет лучей этой части спектра раньше наступает начало периода цветения у дикорастущих растений в условиях короткого светового дня. Также синие лучи положительно влияют на формирование и рост корневой системы, помогают нарастить правильную крону.
Ультрафиолетовые лучи	380-280	Благодаря этим частям спектра, растения не вытягиваются, начинают производить некоторые виды витаминов, а также становятся более устойчивыми к перепадам температур. Но в избытке ультрафиолет очень опасен для растительных организмов.
Желтые лучи	595-565	Почти не участвуют в жизни растительных организмов.
Зеленые лучи	565-490	Аналогично желтым лучам.

Обратите внимание! Самые важные части спектра для растений – это ФАР, фотосинтетически активная радиация, которая имеет длину волн в диапазоне от 400 до 700 нм.

Кстати, длина светового дня – величина тоже не постоянная. Например, самый длинный световой день в умеренных широтах длится 16 часов, а короткий – всего около 8. И именно поэтому порой приходится прибегать к искусственному освещению, чтобы обеспечить растениям то количество света, что им необходимо.

Искусственное освещение растений

Искусственное освещение растениям необходимо для того, чтобы во время короткого светового дня их развитие и рост не прекращались, а лучше росла и к моменту высадки в открытый грунт или теплицу была достаточно взрослой. Искусственное освещение должно обеспечивать тот спектр и интенсивность излучений, которые необходимы культурам в соответствии с их природными требованиями.

Искусственное освещение растений может быть организованно при помощи различных осветительных приборов. Впервые оно было использовано в 1868 году ботаником Андреем Фаминцыным – он освещал культуры при помощи зажженных керосиновых ламп. Сейчас для подсветки растений используются металлогалогеновые, люминесцентные лампы, лампы накаливания, а также светодиоды. Именно последние являются оптимальным решением при выборе вариантов организации искусственного освещения.

Особенности светодиодных фитоламп

Фитолампа, сделанная на основе светодиодов, считается одним из лучших вариантов организации подсветки для растений. Ее используют для продуктивного освещения рассады и цветов на подоконниках, а также могут применять целую систему фитоламп для освещения огромных . Сделать подсветку максимально эффективной возможно при помощи трех типов лампочек: белого, красного и синего цветов.

Светодиодные фитолампы отличаются от обычных ламп накаливания, прежде всего, качеством излучаемого света – он сбалансирован и подобран таким образом, чтобы растениям было максимально комфортно. То есть, излучение ламп является исключительно фитоактивным.

Обратите внимание! Светят фитолампы на светодиодах не белым, а неприятным для человеческого глаза фиолетово-розовым светом. Но зато растения от этого типа освещения растут намного лучше и хорошо цветут/плодоносят. Такой свет обеспечивает все их потребности.

Основные достоинства светодиодных ламп:

невысокие энергозатраты по сравнению с другими вариантами освещения;
длительный срок службы;
возможность работы в условиях высокой влажности;
освещение растений только нужными им лучами;
отсутствие нагрева воздуха и предметов вокруг (поэтому светодиодные фитолампы могут устанавливаться прямо рядом с растениями);
за счет предыдущего пункта грунт, в котором живут растения, быстро не высыхает, а значит, частота поливов уменьшается;
безопасность во время эксплуатации (невозможность взрывов, отсутствие ультрафиолетового излучения, экологичность);
отсутствие мерцания;
возможность коррекции спектра и регулировки интенсивности освещения в зависимости от жизненного периода растений.

Единственный недостаток светодиодных фитоламп – это их высокая цена. Но если произвести подсчеты затрат за определенный промежуток времени, то светодиодные лампы окажутся все же более выгодными, чем другие осветительные приборы. К тому же сделать фитолампу можно самостоятельно.

Делаем фитолампу своими руками

Чтобы сделать фитолампу самостоятельно, понадобится не так много: алюминиевый профиль, красные светодиоды в количестве 3 шт. и синие в количестве 10 шт. (красные 3GR-R (1,9-2,6 В) синие 3GR-B (2,9-3,6 В), порожек для линолеума (для каркаса), паяльник и умение паять, стабилизатор электрического тока – драйвер, клей и обычные провода.

Шаг 1. Отправляемся в магазин и приобретаем все необходимое. При покупке драйвера следует правильно рассчитать его показатели. Для этого суммируем показатели напряжения всех 20-ти светодиодов: 10 синих*3,6 В и 3 красных*2,2 В. Получаем цифру 42,6 В. Теперь проводим расчеты далее, учитывая силу тока (на 13 диодов – 350 мА). Затем перемножаем 0,35 А на 42,6 В и получим 14,91 W. То есть, драйвер приобретаем на 15W/350мА.

Шаг 2. С помощью тестера проверяем работоспособность диодов. Красный щуп подставляем к «плюсу», а черный – к «минусу». Рабочий диод загорится во время проверки.

Внимание! Во время проверки определяем и полярность диодов – это понадобится для сборки цепи. Делаем небольшие пометки на «плюсах» или «минусах».

Шаг 3. Размечаем порожек: карандашом отмечаем места, где будут располагаться диоды. Примерный шаг – 75 мм, он может быть больше или меньше. На суперклей или термоклей крепим диоды на свои места с учетом полярности. При этом клей наносим только на окантовку маленькой лампочки. Последовательность крепления диодов: С-С-К-С-С-С-К-С-С-С-К-С-С (при этом К – красные, а С – синие лампы).

На заметку! Чтобы тепло, выделяемое диодами, лучше отводилось, под каждый из них (в центр) можем капнуть чуть-чуть компьютерной термопасты.

Шаг 4. Соединяем диоды обычными изолированными проводами между собой. Под ножки диодов приклеиваем по кусочку скотча – это необходимо для изоляции от алюминиевого порожка. Пайка производится паяльником на 40 Вт. Сам порожек можем закрепить на алюминиевом профиле.

Шаг 5. Припаиваем драйвер к выводам от системы светодиодов, а к нему крепим обычный провод с вилкой для розетки.

Вот такая лампа получается в результате всех этих манипуляций. Светит она не хуже, чем из магазина, а обходится значительно дешевле. Закрепить ее можно любым способом над растениями.

Видео – Самодельная фитолампа

Фитолампы из магазина

Если есть возможность купить фитолампу в магазине и нет желания возиться с самоделками, то самое время отправляться в садоводческий супермаркет. Сейчас в продаже можно найти светодиодные светильники различных размеров, мощностей и от разных производителей. Это Philips, Sylvania, Grow Spot, Optima и многие другие, в том числе российские «Эколайт», «Фитосвет», «Оптоника». Конечно же, отечественные лампы будут стоить дешевле, чем импортные.

Фитолампа PHILIPS SON-T Green Power 600W 230V E40 — Growpro

При выборе светодиодной фитолампы учитывайте следующее:

лампа не должна иметь излучение в ультрафиолетовом спектре;
размеры и мощность лампы должны быть соотнесены с габаритами насаждений;
обращайте внимание на количество светодиодов в лампе.

Большие площади лучше всего подсвечивать фитопрожекторами, а в комнатах или на стеллажах будет достаточно небольших фитосветильников. На подоконниках лучше всего закрепить линейные осветительные приборы.

Важно знать, что лампы 5-15 Вт будет достаточно для подсветки всего пары растений, светильник на 21-27 Вт подойдет для освещения площади до 0,6 м 2 , а 36-45 Вт – до 0,7 м 2 . При этом если окно, где стоит рассада, выходит на север, то количество светильников увеличивается в 1,5 раза. При отсутствии дневного света вовсе, число светильников умножают на 2.

Многим овощным культурам необходим для полноценного развития двенадцатичасовой световой день: солнце в летнее время встает около 5-6 утра, садится где-то около 20-21. Ранней весной, когда приходит время начинать выращивание рассады, этот период короче на четыре-пять часов, чем необходимо. Для имитации естественных природных условий используется искусственное освещение. Опытные огородники активно применяют LED или светодиодные лампы для теплицы. Их особенности и способы использования описаны в статье.

В фермерских хозяйствах используют современные технологии освещения

Особенности искусственной подсветки

Для разведения растений чаще всего используют электрические световые источники. Обыкновенные лампы накаливания, освещающие квартиры или офисы, не подходят для таких целей. Они должны быть специальные, разработанные для стимуляции роста. Во время их работы излучаются волны электромагнитного спектра, положительно влияющие на фотосинтез, происходит полноценная имитация солнечного света.

Интересный факт: русский ботаник А. С. Фамицын был первым, кто применил искусственное освещение в растениеводстве. В далеком 1868 году это были керосинки.

Солнечный свет имитируется за счет цветовой температуры, спектральных характеристик и с помощью варьирования интенсивности свечения. Характеристики ламп (спектр, температура, световая отдача) бывают различные. Они подбираются для конкретных культур, в зависимости от стадиий их развития (прорастание семян, рост рассады, период цветения или вызревания плодов) используются разные параметры. Светильники разрабатываются для применения в крупных хозяйствах, но возможно их успешное использование дома.

Естественный свет имеет температуру 5000 К. То, что видимо нашему глазу, изменяется в течение суток, зависит от погодных условий, высоты нахождения солнца. Летом свет падает на земную поверхность почти под углом 90 °. При начальной стадии вегетации растения нуждаются в лучах синей части спектра, на репродуктивной – красно-оранжевых. Стандартные лампы работают с цветовой температурой 2700 К (это желто-оранжевый диапазон), поэтому для растений не слишком пригодны. Люминесцентные светильники белого света дают 4200 К, что уже ближе к оптимальным условиям.

Светодиоды выпускают блоками

Существует закон: интенсивность светового излучения убывает при увеличении расстояния до светового источника. Исходя из формулы, получается, что если расстояние между точкой и растениями увеличить вдвое, интенсивность света, достигающего поверхности, станет меньше в четыре раза! Поэтому недостаточно просто подобрать лампы с необходимыми параметрами, нужно правильно рассчитать оптимальное расстояние, чтобы культуры развивались, как положено. По этой же причине фермеры стараются размещать сеянцы компактнее, чтобы свет не рассеивался, не растрачивался впустую.

Для дополнительной подсветки используют люминесцентные светильники, газоразрядные, светодиодные. Большие теплицы оснащены натриевыми лампами ВД. Их используют преимущественно в период активного роста и плодоношения – они дают красноватое излучение, способствующее цветению, завязыванию плодов. Ультрасовременные тепличные комплексы имеют специальные фитоактивные лампочки, изготовляемые на основе светодиодов.

Интересный факт: Недавно НАСА успешно провело испытание по выращиванию овощей в космосе, во время которого использовались именно светодиоды.

Какое подобрать свет для растений

Каждая овощная культура имеет особые требования к освещению. Чем больше размер растения, тем больше света ему необходимо. При недостаточной освещенности рост замедляется, независимо от других условий: влажности, количества удобрений, применений стимуляторов роста и т.п. Овощи развиваются при дневном свете, оптимальным для них будет белый светодиод.

Томаты хорошо растут и плодоносят под воздействием лучей красного света

Считается, что белый наиболее пригоден, поскольку он максимально похож на естественный солнечный спектр. Он является универсальным, подходит для разведения любых культур, причем, обеспечивает высокую результативность. Светодиоды позволяют его получить, но есть один нюанс, на который необходимо обратить внимание. Белый – абсолютно достаточен для цветущих растений, для овощей необходимо добавлять другие цветовые спектры, иначе плоды могут оказаться безвкусными.

Светодиодные спектры для растений

Люкс является единицей измерения освещенности, он харпктеризует количество света, попадающего на какую-либо поверхность. Люкс равен люмену, который падает на один кв. метр площади (световой поток). Садоводческим целям больше подходит энергетическая освещенность (облученность), которая измеряется в Вт на кв. метр, либо фотосинтетически активная радиация. Именно эти параметры приводят производители LED ламп. На фотосинтез отрицательно влияют ультрафиолетовые лучи (длина волны < 380 нм), инфракрасное излучение (д.в. > 780 нм), поэтому лампы с таким диапазоном не применяют.

Светодиоды являются самым современным вариантом для рассады. Излучаемый ими свет лежит в узком диапазоне, другими словами, кристалл формирует конкретный спектр, какой именно, зависит от состава используемых полупроводников. Применяя одновременно красный, желтый и синий светодиоды получают видимый белый спектр (RGB модель). В тепличных хозяйствах упор делают на красно-синее излучение, которое комбинируют с белым.

Выпускают панели для боковой досветки растений

Интересный факт: желтые и красные диоды были изобретены еще в конце 19–начале 20 столетия, а синие появились лишь спустя 70 лет, они были довольно дорогие. За изобретение в 90-х годах доступного по цене синего диода группа японских ученых получила Нобелевскую премию.

Для разведения растений отдавать предпочтение стоит:

Светодиодам с синим спектром (430-355 нм), которые используют во время вегетации. Свет с такой длиной волны благоприятно влияет на формирование культур, увеличивает стрессоустойчивость рассады.
Красному спектру (660 нм), применяемому во время цветения. Цветовой красно-оранжевый диапазон хорошо способствует развитию плодов, корневой системы, стимулирует нарастание зеленой массы.

Достоинства светодиодов

долговечность (пятнадцатичасовое ежесуточное использование возможно в течение пяти-двадцати лет, срок эксплуатации изделия зависит от компании-производителя).
направленность излучения (не нужны светильники с отражателями, кустарные экраны из фольги и т.п.);
интенсивность регулируется (в них установлены специальные регуляторы, которыми задаются необходимые параметры);
энергопотребление минимальное (из существующих на современном рынке ламп, светодиоды потребляют меньше всех электричества.
монтаж простой;
безопасность для растений (соприкосновение не вызывает ожогов);
подсветка не изменяет температурный режим помещения (температура не повышается, так как лампы не нагреваются выше 40-50 °С);
экологическая чистота.

Есть и недостаток

Недостаток у светодиодов только один (надеемся временный) – стоимость. Но так как цены на коммунальные услуги регулярно повышаются, а использование LED освещения позволяет платить в десять раз меньше, то первоначальные высокие затраты быстро окупаются.

Освещение для тепличных условий

В наших регионах в теплицах выращивают в основном светолюбивые овощные культуры: томаты, огурцы, различные виды зелени, салаты, перец, редис и т.д. Минимально необходимое освещение – 10 часов в день, в идеале – 12.

В небольших хозяйства и в промышленных зимних теплицах искусственная подсветка используется в двух вариантах:

как дополнительный источник света в дневное время, необходимый для увеличения длины светового дня.
как постоянный источник, обеспечивающий круглосуточное освещение (вариант является полной заменой естественного света, нередко применяется в теплицах, где выращивают цветы, например, розы или тюльпаны).

Светодиодные светильники для наибольшей эффективности стараются располагать поближе к растениям, оптимальным считается расстояние 15-30 см, но допускается большее. Расстояния рассчитываются математическим путем для каждой теплицы, также определяется их необходимое количество.

LED освещение эффективно размещать сразу над растениями

Светильники для теплиц

При выборе обращают внимание на мощность, количество излучения, цветовой спектр устройства и цоколь. Специальные приборы состоят из цоколя, корпуса, платы, электронного драйвера и пластмассовой полусферы. Можно использовать обычные светильники, но они менее энергоэффективны, не дают возможности контролировать интенсивность.

Чаще приобретают уже готовые приборы. Выпускают потолочные блоки и панели для боковой подсветки. Можно попробовать изготовить светодиодный светильник для растений своими руками. Необходимые комплектующие продаются в магазинах, торгующих этим товаром.

Зимой солнечных дней становится совсем мало, да и длина светового дня коротка. В эту пору комнатные растения и рассада, которую выращивают садоводы, начинают испытывать световой голод. Освещение, которое им достаётся от обычных ламп комнатного освещения, не может заменить естественного света солнца. Выручают светильники, оснащённые светодиодными лампами для растений, дающих световой поток, близкий к естественному.

Какие лампы можно использовать

Для светильников, пригодных к применению в целях добавочного освещения домашних растений или рассады, можно взять лампы любого типа. При этом, эффективность их будет разной, как и долговечность. Можно рассмотреть все возможные варианты :

Конструкция светодиодного фитосветильника

Сама такая лампа сконструирована из набора светодиодов. Человеческий глаз видит при их работе только белое свечение. На деле отдельные световые волны идут разноцветным потоком. Тем растениям, которые только начинают расти, необходимо синее свечение, соответствующее длине световой волны в четыреста тридцать - четыреста пятьдесят нанометров. Те же посадки, которые начинают цвести требуют красного свечения (шестьсот шестьдесят нанометров).

Фитолампы на светодиодах

Такие осветительные приборы нашли применение в домах где живут любители комнатных цветов или садоводы, занимающиеся выращиванием рассаду. Овощные культуры занимают значительное пространство и требуют большого количества световой подпитки. После высадки в открытый грунт во время цветения используют светодиоды, помогающие завязи плодов. Светодиодные лампы для растений имеют массу достоинств, отличающих их от прочей осветительной техники:

При таком количестве убедительных преимуществ кажется что окончательный выбор устройства предрешён. Однако многих останавливает единственный недостаток фитосветильника со светодиодным излучателем – это его высокая стоимость. Не каждый садовод-любитель сможет выложить за простейший осветительный прибор двести долларов не говоря уже про более продвинутые и эффективные модели. На такие затраты пойдёт профессиональный производитель рассады овощей или цветов.

Досветка растений светодиодами

Для налаживания вспомогательной подсветки для растений требуется разобраться в режиме фаз роста будущих посадок. Есть растения, которым безразлична перемена дня на ночь, другие очень остро реагируют не несвоевременность смены режима освещения.

Если совершить ошибку, то будет нарушен фотосинтез зелёных насаждений и затормозится их развитие. Поэтому правильный подбор осветительных приборов является гарантией будущего урожая.

LED для рассады

Для того чтобы воспользоваться плодами труда по выращиванию овощей, начинать приходится когда на улице стоит зима. Именно в это время опытные огородники начинают посев семян и подращивание взошедшей рассады.

Для крохотных нежных ростков нужно создать благоприятный микроклимат, который в немалой мере зависит от качества и режима освещённости места высадки. Светодиоды в комплексе с автоматической аппаратурой в составе специальных осветительных устройств позволяют не только обеспечить необходимую спектральную длину волны, но и протяжённость условных дня и ночи для молодой поросли. А незначительное тепловое выделение позволяет расположить их так близко к земле, чтобы охватить всю площадь, занятую ростками и не повредить листики.

Освещение для теплиц

После высадки немного окрепших растений под защиту тепличных растений изменяются и условия искусственного освещения. Здесь также требуется выдерживание суточной фазы роста, но дополнительно для ускорения вегетативного роста нужно соблюсти и изменения диапазона освещения. В оранжереях чаще всего микроклимат жаркий и влажный, что небезопасно для осветительных устройств.

Приборам освещения на светодиодах такие условия работы не страшны. Чаще всего в подобных целях применяют светодиодную ленту. Она удовлетворяет всем требованиям.

К тому же за счёт самоклеящейся основы она легко крепится в нужном месте. Однако применение такого способа не слишком эффективно. Результат будет заметен после применения специального комплексного устройства для подобных целей.

Принципы воздействия на растения

Ритм роста и развития растений диктует определённые каноны употребления дополнительной подсветки. Этим же правилам нужно следовать и при размещении у себя в теплице или оранжерее светодиодных фитосветильников:

Та зелень, которая на зиму уходит в спячку (например, декабристы), условное дневное время сокращается до восьми - десяти часов. Тенелюбивым растениям яркого освещения не требуется. Достаточно прибора с мощностью светового потока в триста люкс. И наоборот, для светолюбивых покупают мощные осветители в шесть - семь тысяч люкс.

Количество светильников

Численность источников света определяется несколькими условиями:

До покупки нужно определить степень светолюбивости планируемых к выращиванию растений. Приборы следует выбирать так, чтобы они обеспечивали ровную освещённость по всей площади рассадника. Необходима возможность регулировки расстояния подвеса светильника.

Затем определяют необходимую суммарную мощность светопотока и уровень освещённости площади, занятой рассадой. На основе этих данных рассчитывается проектное количество ламп или светильников.

Ошибки покупателей подсветки теплиц

Торопясь протестировать достоинства новой системы подсветки, огородники совершают типичную промашку, которая может свести на нет все достоинства покупки. Это приобретение продукции китайских ноунеймов. Обычно это происходит спонтанно на многочисленных распродажах. Как правило, такой товар не выдерживает указанных параметров. Такое случается даже у известных производителей.

Покупку нужно с овершать целенаправленно в магазинах, специализирующихся на продаже именно такой продукции. Здесь можно получить квалифицированную консультацию по вопросам подсветки растений и совет по выбору приборов нужной мощности. В обычных магазинах светотехники всех тонкостей могут не знать и продать первую попавшуюся технику.

Основные изготовители ламп для теплиц

Главными игроками на рынке осветительных светодиодных устройств являются несколько фирм.

Высокотехнологическая немецкая компания в сфере освещения «Осрам» обслуживает этот рынок давно и небезуспешно, обеспечив себе узнаваемость во многих странах. Качество продукции на высоком уровне независимо от сегмента выпускаемой продукции. В зависимости от класса оборудования колеблется и цена.

Устройства по невысокой цене предлагает производитель PRC из Китая. Несмотря на страну происхождения продукция приемлемого качества.

Led Grow Lights производит светотехническое оборудование и устройства для гидропоники из лучших американских и тайваньских комплектующих. Продукция отличается высоким качеством, мощностью и, конечно, немаленькой стоимостью.

Компании Uniel является международным производителем светодиодного оборудования российского происхождения. Продукция и цены относятся к среднему классу.

Сегодня при широчайшем выборе поставщиков фитоламп из светодиодов можно подобрать неплохой комплекс дополнительной подсветки цветов и рассады. Правильно подобранные источники света позволят получить по осени хороший урожай.