Особенности использования и подключения светодиодных лент 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.

Содержание

• 1 Длина спектра светодиодов для растений
• 2 Преимущества фитолент перед другими источниками
• 3 Светодиодная лента для роста растений полного спектра
• 4 Использование синих и красных светодиодных лент
• 5 Расчет мощности подсветки и длины ленты
• 6 Блок питания для подсветки
• 7 Подключение

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.

Зависимость чувствительности растений от определенного спектра

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.

Фитолента с соотношением синего и красного света 1:5

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).

Рисунок 3. Спектрограмма светодиода УСКИ

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.

Светодиод и светодиодная матрица, изготовленные по технологии «УСКИ» (пропорции не соблюдены)

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.

Светодиодные ленты красного и синего спектра

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.

Рис.6. Ленту можно обрезать только в указанных местах

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.

Недорогой блок питания на 12 В и 1 А

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).

Рисунок 8. Стабилизатор тока на 3 А (Китай)

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).

Рисунок 9. Схема элементарного блока питания

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:

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.

Способ магистрального подключения светодиодных лент к БП

Собранный фитосветильник можно установить на стойки или подвесить над растениями.