Меню

Теплица с светодиодной подсветкой

LED освещение теплиц. Расчет светодиодных ламп для теплиц

Для выращивания растений зимой, важно не только создать нужный микроклимат: температуру и влажность, но и организовать правильное освещение теплицы. Из-за удлинения темного времени суток, короткого светового дня для здорового роста культур становится явно недостаточно. Чтобы уберечь растения от болезней, увеличить сроки созревания, повысить урожайность устанавливают специальные светодиодные лампы, излучающие свет в требуемом спектре.

Все большее распространение получают светодиодные светильники для теплиц. Они обладают рядом преимуществ перед своими предшественниками: неоновыми газоразрядными, нитридными или люминесцентными подсветками.

О достоинствах LED-излучателей, их особенностях и пойдет речь ниже. Кроме этого, приводятся рекомендации по расчету.

Преимущества освещения теплиц светодиодами

Основной плюс светодиодного освещения теплиц заключается в возможности создания необходимого баланса синего и красного спектра, что делает их использование универсальным решением для всех видов культур и цветочных растений. Конструктивно это выполнятся совмещением излучателей разного типа в одном корпусе.

К другим положительным характеристикам светодиодов для теплиц относят:

  • Низкое энергопотребление;
  • высокая интенсивность светового потока, в сравнении с другими типами ламп;
  • долгий срок службы, до 80 тысяч часов и более;
  • КПД от 95%;
  • низкая пульсация;
  • безопасность для человека и окружающей среды: LED не излучает ультрафиолета, не вырабатывает озона и не содержит ртути и других вредных веществ.

Светодиодный светильник для теплиц

Устройство светодиодного осветителя

Светодиодные лампы для теплиц состоят из полупроводниковых излучателей красного или синего спектра, собранных в одну цепь. В небольших светильниках фитодиоды соединяют последовательно, в крупных – последовательно-параллельно. Поскольку мощные LED-элементы при работе сильно нагреваются, их помещают на радиатор-теплоотвод – дюралюминиевую пластину. Подробнее про расчет и изготовление радиаторов для светодиодов.

Питание осуществляется через драйвер – устройство, снабженное импульсным выпрямителем напряжения и ограничителем тока (как сделать драйвер). Некоторые модели также оснащают микроконтроллером, с помощью которого происходит управление светильником: задается время включения и выключения или настраивается интенсивность светового потока.

Все компоненты освещения помещают в герметичный корпус. С рабочей стороны устанавливают прозрачный рассеиватель из оптического поликарбоната (как сделать рассеиватель). Подключение к сети производится напрямую, с помощью силового кабеля, без промежуточного оборудования.

Конструкция тепличного LED светильник

Хорошее сравнение светодиодных ламп для освещения теплиц:

Расчет светодиодных светильников для теплиц

Если предполагается самостоятельная организация искусственного освещения, перед проектировкой и расчетами, следует учесть следующие данные:

  • Высота размещения светильников;
  • мощность используемых ламп;
  • сорт выращиваемого растения – требуемая интенсивность освещения для разных видов культур неодинакова;
  • площадь освещаемого участка.

Зная эту информацию, можно переходить к вычислениям. Для расчета светодиодного освещения теплиц используют упрощенную формулу:

В этой формуле F — интенсивность светового потока, Лм; E — уровень освещенности, Лк; S — площадь освещаемого участка, кв.м; КИ – коэффициент использования светового потока. Значение коэффициента равно 0,4 для систем с внешним отражателем и 0,8 – с внутренним.

Пример расчета тепличного освещения

Поскольку в нашем случае производится освещение теплиц светодиодными лампами, расчет будет предполагать использование стандартную зависимость светового потока от электрической мощности. Погрешностью на производителя можно пренебречь.

Зависимость светового потока от мощности светодиодной лампы
Мощность светодиодной лампы, Вт Световой поток, Лм
2-3 250
4-5 400
6-10 700
10-12 900
12-15 1200
18-20 1800
25-30 2500

Пример. Требуется осветить площадь в 10 квадратных метров тепличных томатов, минимально допустимым уровнем 6000 Люкс.

Расчет. В случае использования светильников с внутренним отражателем, получается следующие вычисления:

F = (6000 * 10) / 0,8 = 75000 люмен.

Т.е. требуемый суммарный световой поток составляет 75000Лм. Используя таблицу, определяется количество требуемых для выполнения задачи ламп определенной мощности: 30 штук категории 25-30 ватт.

Аналогичные действия выполняют и для моделей с внешними отражателями, подставляя соответствующий коэффициент — 0,4.

Важно! Полученный нами световой поток 75000Лм идет из расчета высоты размещения освещения 1м. Высота монтажа светодиодных светильников для теплиц определяется эмпирическим методом.

При увеличении/уменьшении высоты размещения светильников, световой поток изменяется согласно правилу обратных квадратов. При высоте освещения 2м — освещенность на уровне земли упадет в 4 раза; 3м — в 9 раз; 0,5м — вырастет в 4 раза и т.д.

Также нужно учитывать, что с уменьшением расстояния установки снижается полезная площадь освещения. Иногда поиск компромисса занимает довольно много времени, а факт неправильного подвеса обнаруживается по внешним признакам растений.

Внешние признаки недостатка или избытка света для растений

По этой причине, при размещении искусственного освещения теплиц светодиодными лампами, целесообразно предусмотреть возможность последующей регулировки по высоте.

Рекомендации по оснащению

Несколько обязательных советов при установке светодиодного освещения в теплице.

  1. Выбирайте модели фитосветильников с возможностью регулировки плотности светового пучка, с переключением «красный-синий» спектр. Они универсальны и могут быть отлажены для любого растения.
  2. Используйте рефлекторы и светоотражатели. С их помощью сокращается количество требуемых излучателей, что снижает стоимость светодиодного освещения теплиц и его последующую эксплуатацию.
  3. Включаете подсветку только тогда, когда это нужно. Чрезмерный свет не менее вреден, чем его недостаток. В зимнее время освещение теплиц должно работать около 12-16 часов в сутки, в зависимости от сорта растения.
  4. Старайтесь обойтись меньшим количеством ламп. Лучше установить одну, подходящую по характеристикам, чем несколько менее мощных.
  5. Для правильного развития культур, необходим и солнечный свет. Какой бы совершенной не была подсветка, заменить природное освещение она не сможет. Стремитесь взять максимум от энергии Солнца. Не размещайте теплицу в теневых местах и не загораживайте ее от солнечных лучей.
  6. В некоторых случаях, например, для объемных теплиц и оранжерей, с множеством выращиваемых растений разных видов, целесообразно использовать комбинированную подсветки. Совмещая светодиоды для теплицы с другими типами ламп, можно добиться наиболее приемлемого результата.
  7. Светодиодное освещение для теплиц особенно полезно в межсезонье.

Не стоит забывать и о безопасности. Теплицы относятся к местам повышенного риска поражения электрическим током. Все силовые кабели желательно прокладывать в специальных каналах, защищающих их механических повреждений и влажной среды.

Все вводы и соединения должны быть тщательно изолированы и загерметизированы от попадания влаги. Хорошо использовать трехпроводную схему подключения с защитным заземлением, во избежание несчастных случаев.

Источник

Светодиодное освещение теплиц – передовые технологии в сельском хозяйстве

Для любых растений солнечный свет – жизненно необходимая составляющая. Однако, во многих климатических условиях, особенно в зимнее время, его не хватает для того, чтобы обеспечить растения освещением в достаточном количестве. Поэтому в теплицах и оранжереях принимают меры по устройству дополнительных источников света.

И с этой задачей отлично справляются светодиодные системы освещения. Рассмотрим их виды, особенности и преимущества перед другими видами освещения для теплиц.

Влияние светового спектра на развитие растений

Фотосинтез в растениях – это процесс, при котором энергия света используется для превращения воды и углекислого газа в различные органические соединения. Для нормального и стабильного развития и роста растениям необходимо освещение не менее 15 часов в сутки.

Совет: не стоит устраивать освещение в теплице на круглые сутки, отдых в 6-7 часов для растений крайне необходим.

Однако, растениями используется не весь спектр солнечного света. Наибольшее влияние на их развитие оказывают синий, оранжевый и красный цвета светового потока. Желтый и зеленый спектры большей частью от поверхности растения отражаются.

При устройстве систем освещения в теплицах, оранжереях или парниках основной задачей является создание светового потока, идентичного солнечному свету, с усилением требуемого спектра.

На разных стадиях жизни растения ему требуется в большей мере определенный спектр освещения. Если в начале цикла роста и набора общей массы растения используют активнее синий цвет, то в период цветения и созревания плодов – красный диапазон спектра.

При использовании светодиодных светильников с синим цветом – от 440 нм до 460 нм:

  • Корневая система у растений более развитая – в 1,5 – 2 раза.
  • Вещества, отвечающие за цветение, образуются гораздо быстрее – в 2 раза.
  • Более крепкие стебель и листья.

Недостаток синего спектра приводит к образованию слабого стебля у растения, большими промежутками между узлами стебля.

Применение красного цвета светильников – длина волны от 650 нм до 670нм:

  • Масса наземной части растений увеличивается в 1,7 – 2 раза.
  • На 7 – 10 дней раньше наступает фаза цветения.
  • Увеличивается количество плодов на растении.

По этой причине для освещения в теплицах, оранжереях и парниках желательно применять специальные фитосветильники с определенным излучаемым спектром.

Разновидности тепличных светильников

Для освещения в теплицах, парниках и оранжереях используются несколько видов источников света:

  • Обычные лампы накаливания – очень энергозатратный вид освещения. Спектр света, который дают такие светильники, не полностью соответствует потребностям растений. Лампы сильно нагреваются, что может легко привести к ожогу листьев и стеблей.

  • Люминесцентные светильники– имеют достаточно долгий срок эксплуатации, не нагреваются, недорогие по цене. Но конструкция светильников сложная, они очень требовательны к напряжению в сети. Ртутные лампы (ДРЛ) – применяют чаще всего совместно с натриевыми лампами. Серьезным недостаткам является дороговизна утилизации. Газоразрядные натриевые лампы (ДНаТ и ДНаЗ) – экономичны, высокоэффективны. Но в их спектре практически отсутствует синий цвет.

  • Металлогалогенные лампы – излучают световой поток, очень близкий к естественному свету. Довольно дороги, имеют непродолжительный срок службы.

Хорошим показателем для сравнения осветительных приборов с различными типами ламп может стать отношение мощности выдаваемого светового потока к потребляемой энергии – светоотдача светильника.

Газоразрядные ртутные и натриевые светильники используются в основном в промышленных теплицах. Практически не имеющие серьезных недостатков, светодиоды для освещения растений в теплицах и оранжереях применяются все чаще.

Преимущества светодиодных источников света в теплицах

Освещение теплиц светодиодами не зря приобретает все большую популярность.

У светодиодных фитосветильников масса достоинств перед другими видами освещения:

  • Качественные изделия испускают световые волны строго определенной длины.
  • Выбор мощности светодиодных ламп позволяет устраивать различную степень освещенности теплицы. Использовать такие источники света можно в качестве основного освещения или дополнительной подсветки растений в теплицах.
  • Значительная экономия света, а значит – снижение затрат на его оплату. Светодиодные лампы потребляют меньше энергии, чем газоразрядные лампы.
  • Соответственно, снижается себестоимость производимой продукции.
  • Малый нагрев конструкции светильника позволяет располагать его очень близко к растениям без опасности ожогов для них. Максимально полезное использование светового потока достигается при угле светового луча 60 – 120 градусов. При выращивании низкорослых растений в теплице можно располагать несколько ярусов по высоте.
  • Не происходит пересушивания почвы от нагрева светодиодным источником света, следовательно, снижается необходимое количество поливов.
  • Для работы светодиодных ламп не требуется высокое напряжение. Более того, они не боятся его перепадов.
  • Любые элементы в светильниках можно легко заменить, они ремонтопригодны.
  • Срок службы светодиодов больше, чем у других видов ламп. Примерный срок эксплуатации их составляет 50 000 часов.
  • Экологически чистый вид источников света.

Применение специальных светодиодных фитосветильников в значительной мере улучшает качество жизни растений.

Проведенные эксперименты доказали, что:

  • Увеличивается скорость всхожести семян – на 5 – 10 %.
  • Рассада быстрее набирает биомассу – на 70 – 90%.
  • На 50 – 80 % замедляется скорость роста растений в высоту, но в то же время увеличивается их масса на 40 – 60%.
  • Активнее и качественнее развивается корневая система – на 50 -70 %.
  • Цветение начинается раньше на 7 — 10 дней.
  • Количество хлорофилла становится больше на 40 – 100 %.

Но самое главное – это значительное снижение энергозатрат на освещение теплиц.

Однако, если площадь освещения достаточно объемная, требуется установка большого количества светодиодных источников света. Цена на светодиодные светильники выше, чем на другие виды ламп. Но окупаются они достаточно быстро.

Больше информации о светодиодных светильников в теплицах вы можете получить из видео в этой статье.

Основные требования к светильникам для теплиц

Согласно нормам технологического проектирования для репродукционных теплиц и селекционных комплексов, недостаток естественной обеспеченности растений солнечным светом должен быть компенсирован искусственным освещением. Оно применяется в случае, когда количество света, поступающего в теплицу, меньше 90% от требуемого количества для конкретной культуры.

Все осветительные приборы, которые планируется использовать в теплицах, оранжереях или парниках, должны соответствовать нескольким основным условиям:

  • Водонепроницаемость;
  • Пылезащищенность;
  • Безопасность для здоровья человека.

Высокий уровень влажности и пыли, который присутствует в тепличных сооружениях, достаточно быстро выведет из строя обычные светильники.

Светильники, которые применяются для основного освещения, должны одновременно обеспечивать комфортность работы в теплице человека и создавать нормальный уровень освещения для растений. Обычно это источники света со спектром, близким к естественному солнечному свету.

Дополнительное освещение должно быть регулируемым. Возможность изменения спектрального состава света в зависимости от фазы роста растения является весьма важным требованием к источникам света для теплиц и парников.

Промышленные осветительные приборы широко применяются в крупных сельскохозяйственных тепличных комплексах.

К ним предъявляются повышенные требования:

  • Обеспечение достаточного уровня освещенности всей теплицы.
  • Продолжительный срок эксплуатации светильников.
  • Освещение должно быть очень качественным.
  • Большие затраты на электроэнергию требуют высокой экономичности осветительных приборов.
  • Они должны обладать повышенной устойчивостью к неблагоприятному климату теплиц и механическим повреждениям.

Организация освещения в таких комплексах требует профессионального подхода.

Виды светодиодных фитосветильников

В настоящее время выбор светодиодных светильников очень разнообразен. Для различных условий выращивания растений можно подобрать готовые осветительные приборы, либо изготовить необходимое освещение своими руками. Кроме того, светодиодные системы освещения для теплиц можно использовать для постоянного освещения, либо включать периодически.

Светодиодные светильники могут быть разделены по основным параметрам:

  • Мощности – от 18 Вт до 240 Вт. С увеличением мощности возрастает и нагрев светильников.
  • Световому потоку – от 1850 лм до 24000 лм.
  • Габаритам корпуса – это могут быть небольшие одиночные светильники или крупноразмерные светодиодные системы освещения.

Светодиодное освещение в теплице, как правило, устраивается с применением мощных светодиодов полного спектра, либо комбинированием ламп различного цвета в одном светильнике. Полноспектральные светодиодные светильники в своей конструкции имеют лампы красного и синего цвета, количество которых подбирается в соответствии от необходимого их соотношения для определенной фазы жизни растения.

По типу охлаждения светодиодов в светильниках различают приборы с естественным и искусственным охлаждением. Искусственное охлаждение осуществляется с помощью встроенных в осветительный прибор вентиляторов или радиаторов. Мощность таких светильников может достигать 1000 Вт.

Дополнительные параметры, по которым можно классифицировать светодиодные приборы:

  • Герметичность – в зависимости от уровня влажности и количества пыли в теплице подбирается степень защищенности корпуса осветительного прибора.
  • Тип крепления – светильники в теплицах и оранжереях могут устанавливаться горизонтально или вертикально, на большой высоте или непосредственно располагаться над растениями.
  • Тип рассеивателя – в настоящее время основой для рассеивания светового потока в светодиодных осветительных конструкциях является оптический поликарбонат.
  • Температура света – светодиодные светильники могут выдавать свет от 2500 К до 6000 К.

Для фиксации осветительных приборов в теплицах и парниках применяются:

  • Скобы;
  • Рым-болты для подвеса;
  • Крепежные планки;
  • Консоли.

Светодиодные системы освещения можно также монтировать на гибких тросах. Это позволяет регулировать их высоту и наклон.

В зависимости от количества светильников их можно разделить на:

  • Одиночные – используются для освещения небольшой площади посадок.
  • Ленточные – обычная светодиодная лента очень проста в использовании.
  • Прожекторные – применяются для освещения больших площадей, отличаются повышенной защитой от влаги.

Наиболее часто применяются источники света с комбинацией диодов синего и красного цвета.

Конструкция осветительных приборов на светодиодах

Конструкция светильников на светодиодах в общем достаточно проста и универсальна.

  • Корпуса светильника – он может быть прямоугольным, квадратным или круглым. Корпус светодиодного осветительного прибора должен иметь защиту от влаги и пыли.
  • Шины из алюминия – на ней крепятся светодиодные лампы. Она также необходима для отведения излишков тепла, образующегося при работе светодиодов.
  • Светодиодов – их количество может достигать 100 штук. Чаще всего они комбинируются из ламп, различных по световому спектру.
  • Драйвера для управления светодиодами.
  • Рассеивателя светового потока – обычно это оптический поликарбонат с высокой степенью светопропускания.
  • Сетевого шнура — подключение светильников на светодиодах к источнику тока не требует промежуточных устройств.

Для осветительных приборов большой мощности дополнительно в конструкцию встраиваются вентиляторы и радиаторы.

Производители светодиодных светильников, предназначенных для использования в теплицах, оранжереях и парниках, также выпускают и большое количество разнообразных комплектующих и аксессуаров к ним.

Светодиодное освещение для теплиц имеет большие перспективы на будущее. Большое количество достоинств такого вида освещения позволяет ему быстро набирать популярность у производителей сельскохозяйственной продукции и простых дачников.

Эти источники света прослужат не один год, следовательно, их высокая цена быстро себя оправдает.

Источник

Читайте также:  Песок в ящике с подсветкой