Соотношение красного и синего спектра для растений

Солнечный свет играет важную роль в жизни растений, его недостаток негативно отражается на фотосинтезе, что приводит к замедлению жизненных функций. Решить проблему можно при помощи искусственного освещения. Но обычные лампы не подходят для этой цели, поскольку требуется особый спектр, который могут излучать не все источники света. Рассмотрим, как сделать своими руками подсветку для комнатных растений или рассады, используя светодиодную фито ленту. Начнем с теории.

Длина спектра светодиодов для растений

Установлено, что для биологических процессов, протекающих в растениях, необходима определенная длина световых волн. На рисунке 1 представлен график, демонстрирующий эту взаимосвязь.

Обозначения:

• А – график зависимости синтеза хлорофилла;
• В – фотосинтеза;
• С – фотоморфогенеза.

Мы видим, что растениями наиболее интенсивно поглощаются световые волны длиной 445 нМ и 660 нМ, приходящиеся на синий и красный участки спектра. Именно поэтому обычные источники не подходят для искусственно освещения, понадобится фитолампа или фитолента. Наиболее эффективная подсветка, в которой соотношение синего и красного света 1 к 4-6.

Преимущества фитолент перед другими источниками

Приведем несколько факторов, говорящих в пользу светодиодной подсветки:

• меньшее потребление по сравнению с галогенными, ртутными и люминесцентными фитоисточниками;
• узкий спектральный диапазон гарантирует максимальную эффективность;
• низкое напряжение питания повышает уровень безопасности;
• высокий КПД;
• менее подвержены нагреву, чем лампочки, следовательно, их можно ближе располагать к растениям, что позволяет использовать источник меньшей интенсивности;
• не содержат веществ, несущих угрозу здоровью.

К сожалению, у такого источника есть один существенный недостаток, ограничивающий его широкое применение – высокая стоимость, поэтому рассмотрим альтернативные варианты.

Светодиодная лента для роста растений полного спектра

Иногда так называют RGB источники, что не является правильным, поскольку установка светодиодов полного спектра на ленту технологически невозможна.

Источник УСКИ, представляют собой светодиод синего спектра, покрытый специальным люминесцентным слоем.  Такая конструкция позволяет излучать световой поток в диапазоне 400-800 нМ, при этом пик интенсивности приходится на 630-640 нМ (спектрограмма показана на рисунке 3).

Некоторые недобросовестные производители указывают в своей продукции пик интенсивности 660 нМ, это, мягко говоря, не соответствует действительности, поскольку применяема технология не позволяет получить источник с такой характеристикой. Это ограничение можно обойти при изготовлении матриц, с этой целью в них устанавливаю несколько кристаллов красного спектра.

Стоимость данного типа светодиодного источника не намного меньше фитоленты, что делает его не совсем приемлемой альтернативой.

Использование синих и красных светодиодных лент

В качестве эконом варианта для подсветки комнатных растений может быть использована красная (630нМ) и синяя (465нМ) светодиодная лента. Их пик интенсивности несколько смещен от фитоспектра, но это некритично, эффективность такого освещения снизится, но незначительно.

Вместо двух лент разного цвета можно использовать одну RGB, но для управления ее работы помимо блока питания потребуется специальный контролер, что ведет к удорожанию конструкции.

Расчет мощности подсветки и длины ленты

Для подсветки комнатных растений или рассады мощность светильника подбирается из расчета 30-50 Вт на один квадратный метр (при наличии естественного освещения). Зная характеристики светодиодной ленты и площадь комнатной оранжереи несложно произвести необходимые расчеты.

Допустим, нам необходимо организовать подсветку для ящика рассады площадью 0,2 м² (20х100) см, следовательно мощность источника подсветки должна быть 8 Вт (40 * 0,2). Если выбрать ленту 3528-60 (4,8 Вт/м), то ее потребуется два метра.

Не забываем про соотношение между красными и синими светодиодами, значит, берем 0,5 м синей ленты и 1,5 м красной, то есть 1 к 3. В результате в подсветке будет 30 синих светодиодов и 90 красных.

Следует обратить внимание на особенность лент, она состоит из сегментов, на каждом находится три светодиода, это неделимая часть, которая определяет кратность резки. У 3528-60 этот параметр – 5 см, а для 3528-120 – 2,5 см. На рисунке 6 красным кругом отмечено место, в котором может производиться резка.

Для подсветки домашних растений использовать ленту с силиконовым покрытием не имеет смысла, тем более, что оно снижает интенсивность светового потока.

Блок питания для подсветки

Определившись с мощностью ленты, выбираем для нее блок питания. Здесь необходимо принять во внимание характерные особенности светодиодов, они требуют стабилизации по току, а не напряжению. Рассчитать потребляемый лентой ток поможет закон Ома: I=U/P, где U – напряжение питания ленты, P – ее мощность. Например для светильника, потребляющего 9,6 Вт, потребуется блок питания (на 12 В) не менее, чем на 0,8 А (12/9,6=0,8). Стоимость таких устройств порядка 100-120 рублей.

Учитывая невысокую стоимость БП данного класса, делать их самостоятельно не имеет смысла, для «радиолюбительского зуда» лучше найти более достойное применение.

Более мощный стабилизатор тока делать своими руками также бессмысленно, на общеизвестном сайте китайских производителей приобрести такое изделие, как показано на рисунке 8, можно всего за 50 рублей (с бесплатной доставкой).

Обратим внимание, что приведенное на рисунке устройство является стабилизатором тока, рассчитанным на входное напряжение от 3,5 до 35 В (постоянного тока), соответственно, подключать его напрямую к розетке, где 220 В, нельзя. Предварительно необходимо понизить напряжение и преобразовать его из переменного в постоянное, то есть собрать простейшую схему на основе трансформатора, диодного моста и полярного конденсатора (см. рис. 9).

Подключение

Теперь, когда мы определились со всем необходимым можно приступить к изготовлению фитосветильника для ящика с рассадой 20х100 см. Если необходима подсветка для другой площади, в статье приведена вся информация, необходимая для перерасчетов.

Из материалов нам понадобится:

• фрагмент листа ДВП толщиной 4-6 мм и размерами 60х20см;
• профиль для гипсокартона UD-27 – 2 метра;
• светодиодная лента для растений – 2 м или 1,5 м красной и 0,5 м синей;
• блок питания на 12 В и 1 А;
• медный многожильный провод сечением 0,75, например ПВС;
• крепеж.

Необходимые инструменты:

• паяльник мощностью 25 Вт;
• ножницы обычные и по металлу;
• шуруповерт с крестовой битой и сверлом диаметром 3мм;
• монтажный нож.

Алгоритм сборки:

1. Разрезаем профиль UD на четыре равных куска длиной 50 см.
2. Производим монтаж профиля на ДВП, таким образом, чтобы до краев листа оставалось 5 см, и между профилями было одинаковое расстояние.
3. Разрезаем ленту на куски длинной 50 см, в ходе этой операции следует следить, чтобы не перерезать сегмент.
4. Снимаем с обратной стороны слой, защищающий клюющуюся поверхность, после чего прикрепляем ленту внутрь профиля.
5. Подключаем ленту к БП, так, как показано на рисунке 10. Имеет смысл установить на обратной стороне ДВП листа клеммную колодку, куда вывести провода с лент и БП. Пайку нужно делать аккуратно, чтобы не повредить ленту. Соблюдайте полярность, неправильное подключение выведет светодиоды из строя.
   

   

6. Включаем собранную конструкцию и проверяем ее работоспособность.

Собранный фитосветильник можно установить на стойки или подвесить над растениями.

Источник: www.asutpp.ru

В этом году мы с мужем озаботились  выращиванием зелени в зимний сезон, а для этого нужно полноценное, хорошее освещение.

Несколько раз видела в продаже интересные лампы типа ДНАТ и люминисцентных, но мне показалось, что они чересчур дороговаты, тем более, что площадь освещения у них не очень и большая.

Люминисцентная фитолампа OSRAM FLUORA мощностью 36 Вт у меня уже была, но, надо сказать, что  мощности ее недостаточно даже для нормальной досветки рассады, не говоря уже о том, чтобы выращивать под ней капризные салаты.

Изучая этот вопрос, натолкнулись на интересные предложения с продажей светодиодных светильников для растений.

В свое время подобные  светодиодные фитолампы были изобретены специально для космонавтов и выращивания там растений.

Такие фитолампы состоят, в основном, из красных светодиодов, с добавлением синих и немного желтых.

Известно, что растения из белого спектра практически не поглощают зеленый свет (они у его отражают, так как сами растения зеленые), а поглощают именно красный и синий.

Рекомендуется оптимальное соотношение красный светодиодов и синих  4 к 1.

Синий цвет влияет, в основном, на корневую систему — так, во всяком случае написано в большинстве источников.

А красный влияет на рост  верхней части растений — а именно, стеблей,  листьев.

Добавление небольшого количества желтого цвета ускоряет плодообразование и каким-то образом влияет на сами плоды.

Информация в интернете довольно противоречивая, поэтому точно сказать тут сложно — надо все самим проверять.

Итак, собрав в интернете разную информацию, мы с мужем решили в качестве эксперимента попробовать самостоятельно сделать светодиодные фито светильники.

По типу вот такого:

Наш выбор пал на светодиодные ленты класса SMD 5050 LED 60  — красные и SMD 5050 LED 30 — синие.

Надо сказать,  что светодиодные ленты отнюдь не дешевы, но по сравнению с покупными лампами, конечно, это выходит в разы дешевле.

Бабина красной светодиодной ленты (ее продавали только 5-ти метровыми катушками) обошлась нам примерно в 1000 рублей, еще рублей в 600 обошлось нам 3 метра синей. Причем, синей ленты мы взяли двух видов: 2 метра SMD 30 и 1 метр SMD 3528 120 LED.

Вот как выглядят эти ленты:

Число LED означает количество светодиодов на 1 метр. И хотя в этой ленте светодиодов по количеству было больше чем на SMD 5050 60 LED, ее мощность уступала второй и составляла 9 Ватт, против 14 Ватт SMD5050 60 LED.

Таким образом, у нас получилось 5 метров красной по 14 Ватт на метр, 2 метра синей по 4,5 Ватт на метр и 1 метр синей по 9 Ватт на метр.

В качестве светильника решено было использовать металлический профиль, который мы приобрели на строительном рынке всего за 120 рублей 3 метра, где нам тут же его нарезали по метру забесплатно.

Металлический профиль был довольно тонким, зато широким и на него можно было вполне наклеить 5 полос светодиодной ленты.

Для начала решили сделать пробный светильник с тремя лентами.

Сначала мы  хорошо обработали от жира поверхность светильника 9%уксусом — больше под рукой ничего обезжиривающего не оказалось.

Края профиля были очень острые и чтобы не порезаться, мы их загнули вовнутрь.

С обеих краев будущего светильника в профиле проделали  дырки для подвески и уже потом приступили к наклеиванию светодиодных полос.

Мне показалось это довольно несерьезным, так как на мой взгляд, они плохо прилипали к данному металлу и кое-где пришлось крепить ленты клеем «Момент».

Посередине сначала мы приклеили синюю ленту SMD 3528 120 LED, мощностью 9 Ватт на метр. А с боков приклеили по 1 красной ленте SMD 5050 60 LED.

Когда ленты были приклеены, необходимо было их еще подсоединить к блоку питания, потому что этот светильник нельзя подводить напрямую к розетку в 220 W — сгорит или коротнет сразу.

В магазинах под это дело специально продаются специальные блоки питания, именуемые «Драйверы», но мы же хотели сэкономит, поэтому муж взял старенький, но рабочий блок питания от старого компьютера и каким-то хитрым образом подсоединил к нему.

В итоге получилось следующее.  Вид снизу:

Вид сбоку:

И вид с торца:

В тот же день были посажены семена  зеленого салата, горчицы и кресс-салата.

Семена проклюнулись очень быстро, в течение 2 -х дней, наверное и быстро пошли в рост.

Однако, судя по их внешнему виду, им явно не хватало света, так как растения довольно сильно вытянулись и тянулись они к люминисцентной фитолампе, которая была подключена параллельно.

Что говорит о том, что мощности новой лампы явно им не хватало.

Надо сказать, что светодиодная лампа была подвешена непосредственно над салатами на расстоянии 15 см. от них, чтобы растения получали свет по максимуму. Но 30 Ватт лампы явно не хватило для нормального роста.

Далее была обнаружена неприятная вещь — светодиоды не очень хорошо влияют на здоровье. И какие бы специалисты что не писали бы об их безвредности и прочее, я Вам точно скажу — светодиодные лампы в открытом виде еще как негативно влияют на организм.

Ни в коем случае нельзя смотреть на сами светящиеся светодиоды.  Мало того, что  это опасно для зрения — по словам специалистов на них нельзя смотреть больше 0,25 секунд, так еще сине-красный цвет может спровоцировать сердечный приступ или повышение АД, если долгое время находиться  под таким свечением.

Еще один минус, который мы не совсем учли в своем опыте — это то, что металлический профиль был не алюминиевым и обладал плохой теплопроводностью, что приводило к нагреванию поверхности. Но, так как лампа была не очень мощная, здесь было не критично. 

А вот с другой лампой этот момент уже придется учитывать.

И мы решили не останавливаться на достигнутом — у нас еще оставалось 5 метров светодиодных лент  мощностью 45 Ватт и мы с мужем продолжили свой эксперимент, решив сделать более мощный светильник.

Во-первых, мы теперь использовали уже два куска профиля, надев один на другой и скрепив по краям его изолентой.  Далее, изнутри мы обклеили его алюминиевым скотчем — все это нужно было для увеличения теплопроводности — чтобы светильник не так сильно грелся.

Далее мы наклеили светодиодные ленты по такой схеме: в центре и по бокам по 1 красной ленте мощностью по 12 Ватт, между ними по 1 метру синей мощностью  по 4,5 Ватт. В сумме это и давало 45 Ватт:  12 + 4,5 + 12 + 4,5 + 12 = 45

Соотношение красного к синему получилось по Ваттам 4 к 1.

Визуально свечение действительно было более красноватым и более ярким.

Все салатные растения были поставлены под новую лампу. Полка со всех сторон, кроме окна была завешана фольгированным материалом.

Как видно их фото, на них растения выглядят довольно хилыми и вытянутыми — это был результат предыдущей. лампы.

Сейчас остается ждать новых результатов.

Источник: ogorodnikoff.omne.ru

Длина спектра светодиодов для растений

Установлено, что для биологических процессов, протекающих в растениях, необходима определенная длина световых волн. На рисунке 1 представлен график, демонстрирующий эту взаимосвязь.

Обозначения:

• А – график зависимости синтеза хлорофилла;
• В – фотосинтеза;
• С – фотоморфогенеза.

Мы видим, что растениями наиболее интенсивно поглощаются световые волны длиной 445 нМ и 660 нМ, приходящиеся на синий и красный участки спектра. Именно поэтому обычные источники не подходят для искусственно освещения, понадобится фитолампа или фитолента. Наиболее эффективная подсветка, в которой соотношение синего и красного света 1 к 4-6.

Преимущества фитолент перед другими источниками

Приведем несколько факторов, говорящих в пользу светодиодной подсветки:

• меньшее потребление по сравнению с галогенными, ртутными и люминесцентными фитоисточниками;
• узкий спектральный диапазон гарантирует максимальную эффективность;
• низкое напряжение питания повышает уровень безопасности;
• высокий КПД;
• менее подвержены нагреву, чем лампочки, следовательно, их можно ближе располагать к растениям, что позволяет использовать источник меньшей интенсивности;
• не содержат веществ, несущих угрозу здоровью.

К сожалению, у такого источника есть один существенный недостаток, ограничивающий его широкое применение – высокая стоимость, поэтому рассмотрим альтернативные варианты.

Светодиодная лента для роста растений полного спектра

Иногда так называют RGB источники, что не является правильным, поскольку установка светодиодов полного спектра на ленту технологически невозможна.

Источник УСКИ, представляют собой светодиод синего спектра, покрытый специальным люминесцентным слоем.  Такая конструкция позволяет излучать световой поток в диапазоне 400-800 нМ, при этом пик интенсивности приходится на 630-640 нМ (спектрограмма показана на рисунке 3).

Некоторые недобросовестные производители указывают в своей продукции пик интенсивности 660 нМ, это, мягко говоря, не соответствует действительности, поскольку применяема технология не позволяет получить источник с такой характеристикой. Это ограничение можно обойти при изготовлении матриц, с этой целью в них устанавливаю несколько кристаллов красного спектра.

Стоимость данного типа светодиодного источника не намного меньше фитоленты, что делает его не совсем приемлемой альтернативой.

Использование синих и красных светодиодных лент

В качестве эконом варианта для подсветки комнатных растений может быть использована красная (630нМ) и синяя (465нМ) светодиодная лента. Их пик интенсивности несколько смещен от фитоспектра, но это некритично, эффективность такого освещения снизится, но незначительно.

Вместо двух лент разного цвета можно использовать одну RGB, но для управления ее работы помимо блока питания потребуется специальный контролер, что ведет к удорожанию конструкции.

Расчет мощности подсветки и длины ленты

Для подсветки комнатных растений или рассады мощность светильника подбирается из расчета 30-50 Вт на один квадратный метр (при наличии естественного освещения). Зная характеристики светодиодной ленты и площадь комнатной оранжереи несложно произвести необходимые расчеты.

Допустим, нам необходимо организовать подсветку для ящика рассады площадью 0,2 м² (20х100) см, следовательно мощность источника подсветки должна быть 8 Вт (40 * 0,2). Если выбрать ленту 3528-60 (4,8 Вт/м), то ее потребуется два метра.

Не забываем про соотношение между красными и синими светодиодами, значит, берем 0,5 м синей ленты и 1,5 м красной, то есть 1 к 3. В результате в подсветке будет 30 синих светодиодов и 90 красных.

Следует обратить внимание на особенность лент, она состоит из сегментов, на каждом находится три светодиода, это неделимая часть, которая определяет кратность резки. У 3528-60 этот параметр – 5 см, а для 3528-120 – 2,5 см. На рисунке 6 красным кругом отмечено место, в котором может производиться резка.

Для подсветки домашних растений использовать ленту с силиконовым покрытием не имеет смысла, тем более, что оно снижает интенсивность светового потока.

Блок питания для подсветки

Определившись с мощностью ленты, выбираем для нее блок питания. Здесь необходимо принять во внимание характерные особенности светодиодов, они требуют стабилизации по току, а не напряжению. Рассчитать потребляемый лентой ток поможет закон Ома: I=U/P, где U – напряжение питания ленты, P – ее мощность. Например для светильника, потребляющего 9,6 Вт, потребуется блок питания (на 12 В) не менее, чем на 0,8 А (12/9,6=0,8). Стоимость таких устройств порядка 100-120 рублей.

Учитывая невысокую стоимость БП данного класса, делать их самостоятельно не имеет смысла, для «радиолюбительского зуда» лучше найти более достойное применение.

Более мощный стабилизатор тока делать своими руками также бессмысленно, на общеизвестном сайте китайских производителей приобрести такое изделие, как показано на рисунке 8, можно всего за 50 рублей (с бесплатной доставкой).

Обратим внимание, что приведенное на рисунке устройство является стабилизатором тока, рассчитанным на входное напряжение от 3,5 до 35 В (постоянного тока), соответственно, подключать его напрямую к розетке, где 220 В, нельзя. Предварительно необходимо понизить напряжение и преобразовать его из переменного в постоянное, то есть собрать простейшую схему на основе трансформатора, диодного моста и полярного конденсатора (см. рис. 9).

Подключение

Теперь, когда мы определились со всем необходимым можно приступить к изготовлению фитосветильника для ящика с рассадой 20х100 см. Если необходима подсветка для другой площади, в статье приведена вся информация, необходимая для перерасчетов.

Из материалов нам понадобится:

• фрагмент листа ДВП толщиной 4-6 мм и размерами 60х20см;
• профиль для гипсокартона UD-27 – 2 метра;
• светодиодная лента для растений – 2 м или 1,5 м красной и 0,5 м синей;
• блок питания на 12 В и 1 А;
• медный многожильный провод сечением 0,75, например ПВС;
• крепеж.

Необходимые инструменты:

• паяльник мощностью 25 Вт;
• ножницы обычные и по металлу;
• шуруповерт с крестовой битой и сверлом диаметром 3мм;
• монтажный нож.

Алгоритм сборки:

1. Разрезаем профиль UD на четыре равных куска длиной 50 см.
2. Производим монтаж профиля на ДВП, таким образом, чтобы до краев листа оставалось 5 см, и между профилями было одинаковое расстояние.
3. Разрезаем ленту на куски длинной 50 см, в ходе этой операции следует следить, чтобы не перерезать сегмент.
4. Снимаем с обратной стороны слой, защищающий клюющуюся поверхность, после чего прикрепляем ленту внутрь профиля.
5. Подключаем ленту к БП, так, как показано на рисунке 10. Имеет смысл установить на обратной стороне ДВП листа клеммную колодку, куда вывести провода с лент и БП. Пайку нужно делать аккуратно, чтобы не повредить ленту. Соблюдайте полярность, неправильное подключение выведет светодиоды из строя.
   

   

6. Включаем собранную конструкцию и проверяем ее работоспособность.

Собранный фитосветильник можно установить на стойки или подвесить над растениями.

Источник: www.asutpp.ru

Целью данного эксперимента является, выяснить влияние соотношений синего и красного спектра на развитие растения.
В интернете много всего написано про это, но мало сравнительных опытов. Возможно проведение эксперимента поможет наглядно продемонстрировать это.
Растения которые были выбраны:

томат
салат
редис
базилик

семена были замочены на 5 часов в отстоянной водопроводной воде с добавлением янтарной кислоты (0,04 г. на 100 мл.)
высажены в грунт:
01. 02. 2015

земля:

куплена в эпицентре, цена 24 грн. за 15 л.

стеллаж был куплен там же, его размеры В180см*Г41см*Ш91см :

полки прокрашены в белый цвет, а на них постелена прозрачная пвх плёнка для защиты от влаги и загрязнений

Освещение

на четырёх отдельных полках будут размещены четыре светодиодных лампы для растений собственного производства
длина лампы 40 см.
количество светодиодов 9 шт. в каждой лампе.
эффективные спектры необходимые для развития растений 660nm и 440-445nm
мощность одного светодиода 1w условно, а реальная 0,66 Вт у красных и 0,99 Вт синих светодиодов
Uн. кр. = 2,2 В
Uн. син.= 3,2 В
Iпит др. = 0,3 А.

Расположение и пропорции спектров:

описание сверху вниз:
1) K C K C K C K C K 5k4c 1,25: 1 7,26 Вт
2) C C C C C C C C C 9c 9:0 8,91 Вт
3) K C K K C K K C K 6k 3c 2:1 6,93 Вт
4) K K C K K K C K K 7к 2с 3,5:1 6,6 Вт

от естественного света не изолированы, но имеют одинаковые условия, за исключением разницы температуры между первой и последней полкой.

расстояние от лампы до горшка 12-14 см
температура 20-21 °C
влажность 38-45 % (будет использован увлажнитель воздуха, так как нужно 60 % относительной влажности воздуха для растений)
расположение, 1,5 метра от балконной рамы в комнате, а сам балкон застеклён одинарным стеклопакетом. Прямые солнечные лучи на растения не попадают.
грунт для рассады, подробнее на фото выше, там указан состав, ПШ, NPK и др.
объем горшка 0,5 л. форма квадратная, цвет чёрны, с отверстиями.
обдува нет.
При посадке почва не увлажнялась, так как семена были замочены в воде, а грунт влажный.
На момент посадки, луна без курса, растущая, не благоприятное время для посадки (увы не усмотрел по часам)
для редиса совсем не благоприятное время, так как луна растущая.
Но все растения в одинаковых условиях, но важно посмотреть как будет влиять спектр подсветки.

Электронный таймер, точный и удобный.

Включение и выключение происходит тихо, без пугающих щелчков в отличии от механического
Режим 18/6 18 часов день и 6 часов ночь.
Включается таймер в 5-00 и выключается в 23-00

По порядку сверху вниз, как на полке:

1

2

3

4

В каком горшке что растёт я напишу после всходов. Скажу только, что на каждой полке по 1 горшку каждого растения.
Из бумаги (ватман) я сделал заднюю стенку, это сократит потери.

Несколько фото самой лампы:

Изначально я планировал провести опыт используя лампы длиной 60 см. которые, имеют 14 светодиодов, но поставщик прислал драйвера светодиодов
на меньшую мощность и пришлось искать компоненты у других продавцов. В лампах мощнее была идея использовать еще и белые светодиоды и ограничить естественный свет.
Вскоре появятся новые отчеты, я буду выращивать рассаду для родителей под лампой, которую я собрал на прошлой неделе, если есть желание, можно посмотреть тут

Источник: redblue.com.ua