Освітлення теплиць світлодіодами

Вирощування овочів, ягід і зелені в відкритому грунті вимагає особливих умов. В першу чергу це стосується освітлення, особливо, якщо культури вирощуються в зимовий час або цілий рік. У холодну пору року сонячна активність знижується, і розвиток рослин сповільнюється через нестачу світла. Щоб збирати урожай протягом усього року, потрібно не тільки опалювати теплицю, а й встановлювати в ній освітлення.

Одним з найсучасніших способів освітлення теплиць вважається метод з використанням світлодіодних ламп. Але оскільки у такого освітлення є свої особливості, ми розглянемо детальніше, якими достоїнствами воно володіє, які лампи краще встановлювати в конструкціях закритого грунту і як провести монтаж системи освітлення своїми руками.

Освітлення теплиць світлодіодами

Для повноцінного розвитку і плодоношення рослин життєво необхідне сонячне світло. Він складається з хвиль різної довжини, які в сукупності складають видимий спектр, проте вважається, що рослинам найбільше підходять промені синього, червоного і оранжевого діапазону. Якщо для освітлення будуть використовувати лампи саме такого спектру, процеси фотосинтезу відбуватимуться більш активно.

Примітка: Хвилі жовтого і зеленого спектра практично не поглинаються листям рослин.

При підборі ламп для освітлення теплиці слід також враховувати, що, в залежності від фази розвитку культури, їй потрібні і хвилі певного кольору. Наприклад, на етапі нарощування зеленої маси перевага слід віддавати синім хвилях, а під час цвітіння і формування плодів – червоного.

З огляду на ці вимоги рослин до сонячного світла, можна зробити висновок, що в теплицях слід встановлювати такі лампи освітлення, які будуть максимально наближені до природного сонячного світла. При цьому краще посилити червоні і сині частини спектра, а зелені і жовті – виключити за непотрібністю.

Малюнок 1. Світлодіодне освітлення теплиці

Світлодіодні лампи відповідають всім сучасним вимогам щодо підсвічування рослин в конструкціях закритого грунту (рисунок 1). У минулому для цієї мети використовувалися переважно газорозрядні лампи, але зараз вони вважаються застарілими. При цьому основна перевага світлодіодних світильників в тому, що вони дозволяють досягти оптимального балансу між променями синього і червоного спектра, створюючи, таким чином, оптимальне середовище для розвитку рослин.

До інших достоїнств світлодіодних світильників відносять:

1. економічність: такі світильники споживають мало енергії, але при цьому забезпечують стабільно високий рівень освітлення. Ця умова особливо важливо при вирощуванні тепличних культур з метою подальшої реалізації.
2. інтенсивність: в порівнянні з іншими видами ламп, світлодіоди забезпечують стабільно високу інтенсивність світлового потоку, яка дозволяє активізувати процеси фотосинтезу;
3. Тривала робота: в середньому, одна світлодіодна лампа може безперервно світити до 80 тисяч годин, а деякі моделі і більше.

Крім того, світлодіодні лампи є абсолютно безпечними для людини і навколишнього середовища. По-перше, вони не випромінюються ультрафіолетові промені і не виробляють озон. По-друге, в них не міститься ртуті та інших шкідливих речовин, які можуть бути токсичними для людини і рослин.

Підсвічування на світлодіодах LED

Встановлюючи підсвічування на світлодіодах LED в своїй теплиці, ви будете впевнені, що рослини отримають необхідну кількість світла, перетвореного в хвилі різної довжини. Внаслідок цього рослини будуть поглинати тільки ті промені спектру, які найбільше потрібні на конкретній фазі їх розвитку.

У LED-світильників є кілька важливих переваг, які грають особливо важливу роль для тепличних культур.По-перше, вони мають оптимальну світловий потужністю, забезпечуючи рослини необхідною кількість світла і не викликаючи опіків листя. По-друге, спектр таких світильників ідеально підходить для тепличних рослин, а при необхідності його можна регулювати. По-третє, такі світильники не нагріваються, тому їх використання не змінює мікроклімат теплиці (малюнок 2).

Малюнок 2. Пристрій LED світильника

Крім того, подібні лампи вважаються екологічними, так як після завершення терміну їх служби не потрібно проводити спеціальну утилізацію, а все згорілі елементи світильника можна легко замінити на нові. При цьому слід враховувати, що LED-лампи коштують дорого, і володіють спрямованим випромінюванням, тому для освітлення великої площі знадобиться велика кількість точок з лампами

Лампи ДНаТ для теплиці

Світильники ДНаТ – це натрієві лампи, світло яких належить переважно до червоного діапазону спектра, який ідеально підходить для рослин в фазі цвітіння і плодоношення. Однак слід враховувати, що в світлі таких ламп практично не містяться промені синього спектра, тому їх застосування на етапі зростання розсади і нарощування зеленої маси практично не має сенсу.

Малюнок 3. Пристрій ДНаТ лампи

Також слід враховувати, що такі світильники відрізняються високою потужністю і коефіцієнтом розсіювання, але при цьому мають низьку світловою віддачею. Крім того, велика частина енергії в ДНаТ лампах йде на їх безпосереднє нагрівання, що, відповідно, порушує мікроклімат теплиці.

Примітка: Висока потужність ламп ДНаТ має і деякі наслідки для їх розміщення. Щоб світло не викликав опіки листя, світильники потрібно підвішувати на максимально можливу висоту.

Але основним недоліком ДНаТ ламп в порівнянні зі світлодіодними світильниками є нетривалий термін служби. Уже через півтора-два роки вони починають тьмяніти і їх доводиться міняти. При цьому слід враховувати, що в подібних виробах міститься ртуть, і для їх утилізації потрібні спеціальні умови (рисунок 3).

Крім того, лампи ДНаТ споживають багато енергії, і їх використанні в великих теплицях може бути економічно невигідним в зимовий час.

Пристрій світлодіодного освітлення теплиць

Щоб організувати світлодіодне освітлення теплиці правильно, потрібно враховувати кілька важливих нюансів. По-перше, вибирати слід лампи з функцією регулювання щільності світлового пучка і можливістю перемикання з синього на червоний спектр і назад. Так ви отримаєте універсальний освітлювальний прилад, який буде підходити ля будь-яких рослин і фаз їх зростання.

Інші нюанси пристрою світлодіодного освітлення в теплиці такі:

1. Біля ламп потрібно обов’язково встановлювати рефлектори і світловідбивачі. Вони будуть розсіювати світло від ламп, тому самих освітлювальних приладів знадобиться менше. Відповідно, зменшаться і витрати на підсвічування конструкції.
2. Включати додаткове освітлення слід тільки при необхідності, оскільки надлишок світла також негативно впливає на розвиток рослин, як і його недолік. Найбільше підсвічування потрібна культурам в зимовий час, коли тривалість світлового дня коротка. В цей час лампи повинні працювати від 12 до 16 годин на добу.
3. Всі кабелі і проводку потрібно прокладати в спеціальних ізольованих каналах для забезпечення оптимального рівня безпеки. Потрібно пам’ятати, що підвищена вологість всередині теплиці істотно підвищує ризик ураження струмом, тому, якщо у вас немає необхідних навичок роботи з електроприладами, для монтажу краще скористатися послугами професійного електрика.

Крім того, враховуйте, що для нормального розвитку рослин їм необхідний не тільки штучний, але і природний сонячне світло. Тому намагайтеся розміщати теплицю так, щоб на неї не падала тінь від високих дерев і сусідніх будівель.

Якщо ви плануєте вирощувати культури з різними вимогами до освітлення, є сенс комбінувати відразу кілька типів ламп, щоб кожна рослина отримувало достатню кількість променів певного спектру.

Розрахунок освітлення теплиці

Правильна організація освітлення теплиці світлодіодами, потрібно обов’язково провести попередні розрахунки. З їх допомогою ви зможете підрахувати, скільки ламп вам потрібно і як їх правильно розташувати всередині приміщення.

При проведенні розрахунку до уваги беруть:

• Висоту самої теплиці і передбачуване відстань від ламп до рослин;
• Потужність світильників, які будуть використовуватися для освітлення;
• Види вирощуваних культур, оскільки для різних сортів рослин потрібна різна інтенсивність освітлення;
• Загальна площа теплиці і її освітлюваних ділянок.

Розрахунок світлодіодного освітлення теплиці проводиться за такою формулою: F = (E * S) / Кі, де:

F – необхідна інтенсивність світлового потоку (Лм);

Е – рівень освітленості (Лк);

S – площа передбачуваної ділянки освітлення (кв.м);

Кі – коефіцієнт використання світлового потоку. При цьому дане значення залежить від розташування відбивача: для зовнішньої системи відображення він становить 0,4, а для внутрішнього – 0,8.

Щоб вам було простіше самостійно провести всі необхідні розрахунок, розглянемо цей процес на прикладі. Припустимо, що нам необхідно облаштувати підсвічування для 10 квадратних метрів теплиці, на яких вирощуються помідори. Мінімально допустимий рівень освітленості для цих культур становить 6000 Лк. При цьому припустимо, що теплиця оснащена внутрішнім відбивачем.

В даному випадку розрахунок за наведеною вище формулою буде виглядати наступним чином: F = (6000 * 10) / 0,8 = 75000 Лм.

Використовуючи отриманий результат, ми можемо розрахувати кількість і потужність ламп, необхідних для освітлення. Підрахунок найпростіше провести по таблиці залежно світлового потоку від потужності лампи.

Потужність лампи (Вт)

Світловий потік (Лм)

Якщо орієнтуватися на таблицю, то для організації підсвічування за нашим прикладом знадобиться 30 ламп потужністю 25-30 Вт. При цьому важливо враховувати, що в наведеному прикладі передбачалося, що світильники будуть розташовані на відстані метра від рослин. Якщо показник висоти змінюється, світловий потік також буде змінюватися за правилом зворотних квадратів. Тобто, якщо лампи будуть розташовані на висоті 2 м, освітленість і поверхні грунту знизиться в 4 рази, якщо на відстані 3 метри, то в 9 разів, а якщо відстань від ламп до рослин становить 0,5 метра, то освітленість навпаки, збільшиться в 4 рази.

При проведенні розрахунків також беріть до уваги, що, чим нижче знаходяться лампи, тим меншою буде площа освітлення. Як правило, регулювання оптимального розташування ламп займає досить багато часу, так як при цьому необхідно уважно спостерігати за рослинами і фіксувати їх реакцію на підсвічування. Щоб полегшити собі завдання, ще на етапі монтажу світильників необхідно передбачити функцію їх подальшої регулювання.

Освітлення теплиці світлодіодними лампами своїми руками

Якщо ви плануєте встановити світлодіодні світильники в великим промисловим теплиці, монтажем системи краще не займатися своїми руками, оскільки в цьому випадку існує високий ризик неправильної зборки і виходу всієї системи з ладу після початку експлуатації. Для скорочення ризиків краще відразу замовляти готові системи у перевірених виробників, а монтаж – у професійних електриків.

Малюнок 4. Підготовка елементів освітлення: 1 – покупка світлодіодів і драйвера, 2 – перевірка полярності світлодіодів, 3 – підготовка алюмінієвого профілю, 4 – знежирення світлодіодів

Але, якщо підсвічування буде розташовуватися в невеликої домашньої теплиці, її можна виготовити і своїми руками.

Правильна збірка системи світлодіодного освітлення для теплиці проводиться так:

1. Купівля світлодіодів і LED-драйвера: всього вам знадобиться 10 ламп і 1 драйвер. Краще вибирати світильники потужністю 3 Вт і зі спектром 400-840 Нм. На лампах повинна бути позначка «full spectrum». Краще відразу купувати лампи з запасом, щоб при необхідності вийшов з ладу світильник можна було швидко замінити. Драйвер бажано купувати в спеціальному герметичному пластиковому корпусі. При цьому потужність приладу повинна становити 30 Вт.
2. Перевірка світлодіодів: як правило, виробник вказує полярність на висновках світлодіодних матриць, але, щоб уникнути неприємностей під час монтажу, краще перевірити цей показник мультиметром в режимі перевірки діода. Щупи приладу приєднують до контактних доріжках згідно із зазначеною полярності, а сам діод при цьому повинен загорітися.
3. Обробка профілю: для монтажу освітлювальної системи вам також знадобиться алюмінієвий профіль довжиною 1 метр. Його торці потрібно застити наждачним папером від задирок, а сторону, яка буде використовуватися для монтажу, знезаражують спиртом.
4. Обробка світлодіодних матриць: металеву поверхню матриць також потрібно знежирити спиртом. Для цього елементи можна просто покласти на ватний диск, просочений спиртом. Знімати їх з диска до монтажу не рекомендується, так як це може призвести до повторного забруднення (рисунок 4).
5. Розмітка профілю: на обробленому шматку алюмінієвого профілю роблять позначки для місць майбутнього кріплення світлодіодів і просвердлюють отвори. Оптимальним вважається відстань в 9 см. На знежирену поверхню профілю наносять спеціальний термоклей і приклеюють світлодіодні матриці. При цьому їх бажано розташовувати позитивними висновками в одну сторону, щоб в подальшому вам було простіше паяти дроти.
6. Підготовка монтажного проводу: монтажний провід МГТФ нарізають на шматки завдовжки 12-13 см, зачищають кінці і облужівают їх паяльником. Далі дроти потрібно припаяти до світлодіодів. При цьому потрібно дотримуватись полярності: плюс першого світлодіода припаюють до мінуса другого і так далі.
7. з’єднання: зі зворотного боку профілю роблять два отвори в центрі, діаметром не більше 4 мм. На відстані 10-15 см від них роблять ще один отвір, діаметром 1 см. З дроти відрізають два шматки довжиною 75 см, вставляють їх в отвори і виводять на різні кінці профілю. Кінці цих проводів припаюють до світлодіодів по полярності. З одного кінця профілю заводять двулужний провід з вилкою, яку виводять через великий отвір. Кінці цього проводу приєднують до драйверу (малюнок 5).

Малюнок 5. Монтаж світлодіодного світильника: 1 – кріплення світлодіодів на термоклей, 2 – з’єднання світлодіодів пайкою, 3 – підключення світлодіодів до драйверу, 4 – кріплення лампи

На завершальному етапі до зворотної сторони профілю потрібно прикріпити кронштейни, за допомогою яких конструкція буде зафіксована всередині теплиці над рослинами.

Збірка світлодіодного світильника для тепличних рослин покроково детально показана в відео.