Можно ли использовать светодиоды для теплиц

Содержание статьи

Светодиодное освещение теплиц — самая подробная инструкция!

Системы освещения монтируют в теплицах круглогодичного или зимнего использования при выращивании светолюбивых овощей, ягод, рассады и цветов – без подсветки эти культуры не дадут хорошего урожая. Современные системы освещения теплиц все чаще выполняют на светодиодах: они экономичны, долговечны и позволяют регулировать спектр и освещенность в широком диапазоне.

Светодиодное освещение теплиц

Переносной светодиодный светильник для вертикального монтажа

Особенностью светодиодов является направленность их светового потока преимущественно в одном направлении

Потребность растений в солнечном свете

Известно, что дневной белый свет состоит из волн различной длины, в совокупности составляющих видимый спектр. Он ограничен длинами волн от 380 нм (фиолетовый) до 780 (красный).

Спектр солнечного излучения

Растения наиболее восприимчивы к синему, оранжевому и красному диапазонам светового спектра, при воздействии волн этой длины процессы фотосинтеза происходят наиболее интенсивно. Пики восприятия – 445 нм и 660 нм. Зеленую и желтую части спектра растения практически не поглощают. Именно этим объясняется окраска листьев – зеленые волны отражаются от растений.

Спектр для растений

При этом на разных фазах развития растениям требуется различное освещение. Так, при первоначальном активном росте и наборе зеленой массы полезнее синяя составляющая спектра, а в фазе цветения и плодоношения – красная.

Чтобы подсветка растений была эффективной, необходимо создать спектр света, близкий к дневному, а еще лучше – усилить красную и синюю части спектра и для экономии исключить бесполезную желто-зеленую составляющую.

Спектр светодиодной фитолампы

Не менее важный параметр – световой поток в данном спектре от 400 до 700 нм, или показатель фотосинтетической активной радиации. В характеристике ламп он обозначается аббревиатурой PAR и измеряется в микромолях на квадратный метр в секунду – µmol/m2·s.

Потребность различных растений в фотосинтетической активной радиации различна, примеры приведены на рисунке. При более низком показателе растение будет плохо расти и развиваться, при его превышении могут появиться ожоги на листьях.

Оптимальный диапазон PAR для роста и развития разных культур

При расчете экономичности светильников иногда используют понятие светоотдачи, или отношения световой мощности к потребляемой. Чем этот показатель выше, тем экономнее использование лампы и ниже затраты на электроэнергию.

Светоотдача разных типов ламп

Оптимальный светильник для освещения теплицы должен выдавать свет в нужном спектре с достаточным показателем PAR, при этом иметь возможность регулирования спектра в зависимости от фазы роста культур. Светодиодные фитолампы и светильники отвечают этим требованиям, они надежнее и экономнее других видов ламп.

Цены на фитолампы

фитолампа

Преимущества светодиодного освещения теплиц

В недавнем прошлом для освещения теплиц в основном использовали газоразрядные лампы. Спектр натриевых ламп высокого давления ДНаТ и ДНаЗ содержит преимущественно красную составляющую, что полезно для растений в фазе плодоношения.

Спектр натриевой лампы ДНаТ

При этом лампы ДНаТ почти не содержат синюю составляющую спектра, поэтому в фазе рассады для подсветки применяют газоразрядные ртутные лампы ДРЛ.

Спектр ртутной лампы ДРЛ

Газоразрядные лампы всех типов обладают большой световой мощностью, хорошим коэффициентом рассеяния, но при этом их световая отдача значительно ниже, чем у светодиодов, и большая часть энергии уходит на нагрев, влияя на микроклимат и увеличивая потери. Подвешивать лампы ДНаТ и ДРЛ необходимо на значительную высоту, чтобы избежать ожогов. В небольших теплицах с высокорослыми растениями их использование затруднено.

Лампы ДНаТ в теплице подвешивают на значительной высоте

Через 1,5-2 года использования световая мощность газоразрядных ламп снижается, они тускнеют и требуют замены. Из-за содержания ртути приходится применять специальные дорогостоящие методы утилизации.

Для подключения ламп ДНаТ и ДРЛ необходима пускорегулирующая аппаратура, что удорожает их первоначальную установку. Большие тепловые потери увеличивают энергопотребление, в результате освещение теплицы газоразрядными лампами обходится довольно дорого, особенно в зимний период.

Подключение лампы ДНаТ через пусковое устройство

По сравнению с газоразрядными лампами, светодиодные фитосветильники LED выдают свет в строго определенном диапазоне, что позволяет добиться максимального фотосинтеза. Пики излучения приходятся на 450 и 650 нм, что соответствует потребностям растений. Также светильник излучает мягкий ультрафиолет в диапазоне 320-380 нм, что повышает холодостойкость растений.

Спектр LED-светильников в сравнении с лампами ДНаТ и ДНаЗ

LED-светильники для освещения теплиц обладают рядом преимуществ:

хорошие показатели световой мощности;
подходящий для растений спектр и возможность его регулирования;
отсутствие нагрева и влияния на микроклимат в теплице;
простое подключение к сети;
малый расход электроэнергии;
экологичность – не требуется специальная утилизация;
ремонтопригодность – сгоревшие элементы можно заменить;
длительный срок службы – до 100000 часов.

Недостатки светодиодных светильников:

высокая цена;
направленное излучение, для большой площади требуется много точек освещения.

Благодаря низкому нагреву лицевой части, светильники LED можно размещать на любом расстоянии от растений, не рискуя их обжечь. За счет этого можно существенно сократить площадь теплицы для рассады и низкорослых культур, выращивая их на многоярусных стеллажах.

Выращивание рассады на стеллажах со светодиодной подсветкой

Обратите внимание! Светодиоды можно использовать как для полноценного освещения, так и в качестве подсветки, корректирующей спектр.

Видео – Сравнение ламп LED и ДНаТ для подсветки растений

Устройство светодиодных ламп и светильников

Светодиодные лампы и светильники для подсветки растений состоят из фитосветодиодов различного спектра, закрепленных на теплоотводящей шине из алюминия. Соединены последовательно в одну или несколько цепей и подключены к управляющему устройству – драйверу. Все эти элементы помещены в корпус с высокой степенью защиты от влаги. Лицевая часть светильника закрыта рассеивателем из оптического поликарбоната с высоким светопропусканием. Подключение светильника к сети выполняют с помощью сетевого провода без дополнительных устройств.

Устройство светодиодного светильника

Для фитосветильников используют специальные светодиоды с высокой мощностью, а добиться необходимого спектра можно двумя способами:

комбинируя светодиоды разного спектра в нужном соотношении;
используя полноспектральные светодиоды для растений.

В первом случае возможно регулирование спектра с помощью отключения части светодиодов. Это удобно для выращивания растений в течение всего вегетационного периода: на стадии роста рассады соотношение красного/синего света составляет 1:1 или 2:1, с началом цветения и плодоношения синюю составляющую уменьшают, добиваясь соотношения красного и синего от 3:1 до 8:1. Светодиоды с полным спектром имеют установленное соотношение, изменить его не получится.

Комбинированный LED-светильник с соотношением красного и синего 4 к 1

Мощность светодиодных фитосветильников может достигать 1000 Вт и зависит от количества светодиодов. С увеличением мощности усиливается нагрев, поэтому мощные светильники помещают в алюминиевый корпус и оснащают радиаторами для хорошего теплоотведения. Существуют также модели светильников с вентиляторами, но они менее надежны: при поломке вентилятора произойдет моментальный перегрев светодиодов и, как следствие, выход из строя.

Светодиодный светильник с алюминиевыми радиаторами

Обратите внимание! Срок службы светодиодов – от 50 до 100 тысяч часов, у вентилятора этот показатель в несколько раз меньше. По этой причине покупать светильники с принудительным охлаждением нецелесообразно – срок их полезного использования будет ограничен работой вентилятора.

Выбор светодиодных светильников для теплиц

Мощность светильников подбирают, исходя из площади теплицы. По нормам технологического проектирования теплиц для рассады и выращивания зелени облученность должна быть не менее 25 Вт/м2, для овощных культур в стадии плодоношения и цветов – не менее 70 Вт/м2. Оптимальные значения для большинства культур составляют 80-160 Вт/м2.

Мощность светодиодных светильников для растений

Норм технологического проектирования селекционных комплексов и репродуктивных теплиц НТП-АПК 1.10.09.001-02. Файл для скачивания (нажмите на ссылку, чтобы открыть PDF-файл в новом окне).
НТП-АПК 1.10.09.001-02

Спектр светильников и ламп подбирают, исходя из выращиваемых в теплице культур. Для рассады, ранней зелени и выгонки цветов предпочтительнее лампы с увеличенной составляющей синего света и мягкого ультрафиолета. Для выращивания ягод и овощей подходят лампы с соотношением красного и синего от 4:1 до 8:1.

Светильник для рассады с увеличенной синей составляющей

Еще один важный параметр – угол освещения. Он может составлять 60, 90, 120 градусов. Светильники с углом 60 градусов подходят для направленного освещения, их обычно устанавливают над стеллажами на малой высоте. Угол 90 и 120 градусов позволяет получить более рассеянный свет, такие светильники подвешивают к потолку на цепях или кронштейнах.

Расположение светильников на кронштейнах при общей подсветке

Обратите внимание! При планировке теплицы и места установки светильников, важно не допустить образования темных зон. Световой поток от соседних светильников должен пересекаться.

Размещение светильников в теплице

Обзор моделей LED-светильников

Ассортимент светодиодных светильников для теплиц достаточно велик. В таблице представлены несколько моделей, предназначенных для разных типов растений.

Таблица 1. Обзор LED-светильников для теплиц.

Модель	Технические характеристики	Назначение
LED-ФИТО-45/RS	Мощность – 45 Вт; PAR – 100 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 8%, 660 нм – 46%, 450 нм – 46%; срок службы – 100000 часов.	Для выращивания пряной зелени, лука, салатов, капусты, выгонки цветов. Освещаемая площадь – до 2 м2.
LED-ФИТО-168/RS	Мощность – 180 Вт; PAR – 400 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 8%, 660 нм – 46%, 450 нм – 46%; срок службы – 100000 часов.	Для выращивания пряной зелени, лука, салатов, капусты, выгонки цветов. Освещаемая площадь – до 7,2 м2.
LED-ФИТО-45/UN	Мощность – 45 Вт; PAR – 100 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 13%, 660 нм – 62%, 450 нм – 25%; срок службы – 100000 часов.	Для томатов, перцев, баклажанов, огурцов и других овощей в период активного плодоношения. Освещаемая площадь – до 2 м2.
LED-ФИТО-168/UN	Мощность – 180 Вт; PAR – 400 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 13%, 660 нм – 62%, 450 нм – 25%; срок службы – 100000 часов.	Для томатов, перцев, баклажанов, огурцов и других овощей в период активного плодоношения. Освещаемая площадь – до 7,2 м2.
LED-ФИТО-42/VR	Мощность – 45 Вт; PAR – 100 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 13%, 660 нм – 25%, 450 нм – 62%; срок службы – 100000 часов.	Для выращивания рассады, саженцев, салатов. Освещаемая площадь – до 2 м2.
LED-ФИТО-168/VR	Мощность – 180 Вт; PAR – 400 µmol/m2·s; угол освещения – 120 градусов; спектр 730 нм – 13%, 660 нм – 25%, 450 нм – 62%; срок службы – 100000 часов.	Для выращивания рассады, саженцев, салатов. Освещаемая площадь – до 7,2 м2.

Видео – Обзор светодиодных фитоламп для растений

Светодиодный светильник для рассады своими руками

Мощные светильники для теплиц – сложные устройства с точно просчитанным тепловым балансом и защитой от влаги. Сделать их самостоятельно сложно – неправильный тепловой расчет может привести к выходу дорогостоящих светодиодов из строя при первом же перегреве.

Если вы планируете заняться выращиванием овощных или цветочных культур в промышленных объемах, светодиодные светильники лучше приобрести у производителя, а проект освещения заказать у профессионалов. Так вы получите гарантию сбалансированного спектра, длительной работы системы освещения и пожарной безопасности.

Светодиодный светильник для выращивания рассады или зелени в домашней теплице можно сделать самостоятельно.

Освещение рассады самодельным светильником

Для этого вам понадобятся:

светодиодные матрицы с полным спектром, 10 штук;
LED-драйвер;
алюминиевый профиль, дверной или мебельный, длиной 1 м;
F-образный пластиковый профиль длиной 2 м;
крепежные кронштейны;
термоклей;
провода МГТФ для соединения светодиодов, сечение 0,1-0,14 мм;
провод двужильный и штепсельная вилка;
пластиковые хомуты;
дрель со сверлом по металлу и пластику;
острый монтажный нож;
паяльник, флюс и припой, а также теплоотвод, чтобы при пайке не перегреть светодиоды.

Пошаговая инструкция сборки светильника приведена в таблице 2.

Цены на светодиодные матрицы

светодиодные матрицы

Таблица 2. Светильник для подсветки рассады своими руками.

Этапы, фото	Описание действий
Покупка светодиодов и драйвера	Светодиоды и драйвер можно купить в розничном магазине, но стоят они недешево, и найти их бывает сложно. Для снижения цены лучше поискать их на китайских сайтах Ebay или Aliexpress. Мощность светодиодов – 3 Вт, спектр – от 400 до 840 нм с отметкой «full spectrum». Лучше взять их с запасом в 1-2 штуки на случай брака или выхода из строя. Мощность драйвера – не менее 30 Вт, ток – 600 мА. Для удобства монтажа лучше подобрать драйвер в герметичном пластиковом корпусе.
Проверка полярности светодиодов	На выводах светодиодных матриц полярность должна быть указана, но чтобы не перепаивать светильник в случае брака, лучше проверить ее до монтажа. Проверку выполняют мультиметром, установленным в режим «проверки диода». Подсоединяют щупы согласно указанной полярности к контактным дорожкам, при этом диод должен светиться.
Подготовка алюминиевого профиля для теплоотводящей шины	Алюминиевый профиль можно приобрести в мебельном магазине. Обрезают профиль длиной 1 м, торцы зачищают наждачной бумагой, чтобы не было заусенцев – ими можно повредить провода при использовании светильника или поцарапать руки. Профиль с монтажной стороны обезжиривают спиртом или растворителем.
Обезжиривание светодиодов	Металлическую площадку светодиодных матриц также обезжиривают спиртом или растворителем с помощью ватного диска. До монтажа можно оставить светодиоды прямо на дисках, чтобы повторно не испачкать.
Крепление светодиодов на термоклей	Размечают места крепления светодиодов на алюминиевой шине через равные расстояния 9 см. Термоклей наносят на обезжиренную нижнюю поверхность светодиодных матриц по всей площади тонким слоем. Приклеивают светодиоды, стараясь располагать их плюсовыми выводами в одну сторону – так проще будет паять провода.
Соединение светодиодов пайкой	Нарезают монтажный провод МГТФ на отрезки 12-13 см, зачищают концы и облуживают их с помощью паяльника. Припаивают провода к светодиодам, соблюдая полярность: плюс первого светодиода к минусу второго и так далее. При пайке используют теплоотвод – металлический пинцет.
Подключение светодиодов к драйверу	В шине с обратной стороны делают 2 отверстия Ø3-4 мм в центре и одно отверстие Ø10 мм на расстоянии 10-15 см от них. От провода МГТФ отрезают два куска длиной 75 см, продевают их в отверстия и выводят с разных концов шины. Припаивают их концы к крайним светодиодам. Провода подписывают согласно полярности. Двужильный провод со штепсельной вилкой заводят с одного конца шины и выводят через большее отверстие. Концы жил зачищают и облуживают. Подключают к драйверу согласно схеме, указанной на крышке или в документации.
Установка светоотражателей	Светоотражатели выполняют из пластикового профиля F-образной формы. Его используют для отделки оконных откосов. У профиля срезают внутреннюю пластину на высоту 2-3 мм с помощью ножниц или ножа. Отрезают от него два куска длиной 1 м. Складывают их вместе и делают разметку отверстий под крепежные хомуты – 4-5 отверстий на одном уровне. Проколоть их можно раскаленным шилом. Оставшуюся пластину пластикового профиля заводят внутрь алюминиевого профиля, продевают сквозь сделанные отверстия хомуты и затягивают их. Пластиковый профиль образует отражатели, которые достаточно прочно держатся на шине.
Крепление лампы	К верхней стороне светильника крепят подвесы или монтажные кронштейны (в зависимости от места установки). Подвешивают лампу над рассадой на высоте от 20 до 40 см. Включают в сеть и проверяют работоспособность.

Оборудование для теплиц
Прежде чем модифицировать теплицу последними техническими новинками, нужно разобраться, какое бывает оборудование, для чего оно предназначено и что из тепличных «гаджетов» вам необходимо иметь. Более детально читайте в этой статье.

Видео – Комбинированный светодиодный светильник своими руками

Светодиодные светильники позволяют сэкономить электроэнергию для освещения теплицы, при этом фотосинтез растений ускоряется, урожайность увеличивается на 10-30%, а скорость созревания первых плодов – на 5-14 дней. При правильном расчете и эксплуатации светодиодное освещение теплицы окупается в первые два-три сезона, в дальнейшем оно способствует получению стабильного урожая и прибыли.

Источник

Светодиодные светильники в освещении теплиц: преимущества, режим использования, особенности применения

1. Зачем нужно искусственное освещение в теплице?
2. Принципы организации подсветки в тепличном хозяйстве
3. Подбор оборудования
3.1. Кабельные линии
4. Какие лампы можно использовать в теплицах?
4.1. Лампы накаливания
4.2. Натриевые
4.3. Металлогалогенные
4.4. Ртутные лампы
4.5. Газоразрядные
4.6. Люминесцентные
5. Освещение теплиц при помощи светодиодов
5.1. Режим использования светодиодов в теплице
6. Как подобрать оптимальный светодиодный спектр?
6.1 Синий спектр (430-355 нм)
6.2. Красный спектр (660 нм)

В большинстве регионов нашей страны довольно сложные климатические условия, что мешает выращивать растения в открытом грунте и повышает актуальность использования теплиц. Но, чтобы получить хороший урожай достойного качества, недостаточно установить парник, нужно еще и правильно организовать в нем искусственное освещение. Как лучше это сделать? Какие лампы будут работать в теплицах наиболее эффективно? И какой свет нужен растениям для гармоничного развития и активного роста? Разбираемся в вопросе.

Зачем нужно искусственное освещение в теплице?

О том, что свет очень важен для нормального развития растений в целом, и сельскохозяйственных культур в частности, знают все. Но, когда речь идет о выращивании овощей, ягод, цветов и корнеплодов в промышленных масштабах его роль многократно возрастает. Все дело в том, что из-за короткого светового дня в осенне-зимний период, который во многих регионах России длится девять месяцев, все вегетативные процессы замедляются или вовсе останавливаются. В результате недостатка света:

прекращается рост растений;
стебли становятся хрупкими, истончаются и ломаются;
листья подвергаются деформации;
цветение и плодоношение становится невозможным.

А фотоны света, аналогичного солнечному, позволяют стимулировать фотосинтез и буквально спасти культуры от гибели. При правильно организованном искусственном освещении биомасса будет нарастать, рассада постепенно окрепнет и со временем сможет завязать бутоны, а потом и плоды.

Искусственное освещение не является абсолютной альтернативой солнечному свету, и в идеале растения должны регулярно получать «порцию» ультрафиолета (его беспрепятственное проникновение в теплицу может обеспечить прозрачный поликарбонат). А недостаток дневного света уже можно компенсировать при помощи ламп.

Принципы организации подсветки в тепличном хозяйстве

Чтобы искусственное освещение в теплице было максимально эффективным, нужно учитывать, что у каждой культуры своя потребность в свете, а на результат влияет не только количество света, но и цвет освещения.

Так, овощи и цветы нуждаются в красных и синих лампах, для цветущих растений из категории декоративных оптимален фиолетовый свет, усиливающий окраску их лепестков, а вот для выращивания рассады специалисты рекомендуют применять оранжевые лампы.

Желтые лампы в теплицах использовать не стоит, поскольку они не способствуют нормальному развитию растений и часто вызывают деформации листьев и побегов.

Для получения хорошего урожая надо:

Использовать для обшивки парников прозрачные или полупрозрачные материалы, которые не будут препятствовать проникновению солнечных лучей. Солнце жизненно необходимо растениям, и полностью заменить его искусственным освещением не получится.
Располагать лампы подсветки на расстоянии около полуметра от верхних листьев. Если же растениям при таком размещении не будет хватать света, можно попробовать пустить светильники ниже, а при избытке – поднять.
Применять лампы разного цвета и использовать их поочередно. Оптимальное решение – сочетание синей подсветки и инфракрасного освещения.
При необходимости устанавливать светоотражатели – они могут быть заводскими или самодельными (экраны из фольги).

Подбор оборудования

При выборе ламп для подсветки грядок в теплицах нужно учитывать их:

мощность;
световой спектр;
материалы, использованные при производстве, – они должны иметь высокую коррозионную стойкость, чтобы выдержать повышенную влажность.

Кабельные линии

Чтобы избежать замыканий, в небольших теплицах лучше прокладывать воздушные кабельные линии. Если же речь идет о промышленных объектах крупных агрохолдингов, где парники используются круглогодично, для прокладки кабеля следует задействовать специальные лотки, которые обычно интегрируются в конструктивные элементы. А для управления подсветкой рекомендуется применять автоматику – она будет контролировать и длительность, и интенсивность освещения.

Особое внимание при монтаже систем электропитания нужно уделять проверке качества изоляции кабелей. В теплицах повышенная влажность и даже незначительное повреждение изоляционного слоя может привести к замыканию и возгоранию.

Какие лампы можно использовать в теплицах?

Обычно для освещения теплиц применяются:

Лампы накаливания

Лампы накаливания одни из самых распространенных, но, являясь источником световых лучей красного спектра, стать полноценной заменой солнечному свету они не могут. Да и постоянно держать их включенными не рекомендуется, поскольку это чревато ожогами листьев и стеблей (лампы сильно нагреваются при работе) и приостановкой вегетации. Так что использовать их для освещения теплиц можно только периодически и в сочетании с люминесцентными. При этом надо отметить, что лампы накаливания идеальны для выгонки зелени. А одним из главных минусов таких источников света являются значительные затраты на энергоснабжение.

Натриевые

Натриевые лампы часто применяются для выращивания рассады и радуют своей экономичностью – мощные экземпляры 400 Вт можно использовать и для освещения, и для обогрева теплиц. Но в таких лампах преобладающими являются лучи желто-красного спектра, и ощущается явный недостаток синего. Поэтому, чтобы обеспечить полноценное развитие тепличных культур, придется дополнять систему освещения другими источниками света.

Металлогалогенные

Металлогалогенные лампы являются одними из наиболее адаптированных для применения в теплицах. Они дают свет необходимого спектра, и растения при таком освещении чувствуют себя прекрасно. Но, к сожалению, у них есть целый ряд недостатков, среди которых:

высокая стоимость по сравнению с другими моделями ламп;
короткий срок службы – он напрямую зависит от того, насколько часто будет включаться лампа;
чувствительность к любым перепадам напряжения – при нестабильном энергоснабжении спектр излучения может меняться, что негативно скажется на растениях;
риск выхода из строя (взрыва) при резком повышении напряжения.

Ртутные лампы

Ртутные лампы – прекрасный источник ультрафиолета и поэтому востребованы для выращивания рассады. К их несомненным преимуществам можно отнести:

энергоэффективность – они гарантируют высокую светоотдачу при достаточно низком потреблении электричества;
легкий и быстрый монтаж;
нетребовательность в плане обслуживания.

Но утилизация ламп, отработавших свой ресурс, может стать серьезной ?