Выращивание под лампой лед

Освещение растений белыми светодиодами — проверочная работа

Эта статья написана под впечатлением от другой статьи на GT, о чем говорит похожее название. Дело в том, что этой темой я интересуюсь лет двенадцать и потому статья iva2000 вызвала довольно живой отклик в моем сознании. Результаты и выводы меня почти убедили, но остались моменты, с которыми я не согласен. Решил всё пересчитать и так как результат получился довольно объемный, я решил написать его в виде отдельной статьи, а не комментария.

Прочитав заголовок и вступление, я был настроен критически. Еще бы! Я сам производил расчеты, куча людей производит и использует специальные фитолампы (не только светодиодные — посмотрите на люминесцентные светильники в любом цветочном магазине!), а тут некто заявляет, мол, всё это туфта, белые светодиоды не хуже. Но ознакомившись до конца, я свое мнение изменил и понял что в этом мнении есть существенная доля истины, но надо разбираться… Всем кто не читал эту статью — убедительная просьба ознакомиться для лучшего понимания, т.к. для сокращения объема и исключения дублирования информации я буду только ссылаться на данные указанной статьи, но не повторять их. Остальные же — давайте продолжим!

Итак, сначала, что же мне показалось спорным.

1. В указанной статье приводится кривая фотосинтетической активности света McCree, которая означает прибавку биомассы растением при освещении его светом узкой полосы, но почему-то отметается её значение вовсе под предлогом, что «в широкой полосе разница будет незначительной). В разделе „Результаты анализа спектров серийных белых светодиодов“ под пунктом 3 и вовсе приведена формула расчета энергетической ценности света с использованием ДВУХ интересных параметров — это ɳ — световая отдача в лм/Вт и Ra — индекс цветопередачи.

Обе этих величины имеют жесткую привязку к другой кривой, которая называется „фотопической“. Это кривая чувствительности человеческого глаза к свету. Чтобы не быть голословным, посмотрим на картинку:

Они едва ли похожи друг на друга, верно? Поясню, что люмены измеряются датчиком, имеющим чувствительность, строго соответствующую приведенной фотопической кривой. А фотосинтез осуществляется в соответствии с приведенной кривой McCree (она и есть гоафическое отображение интенсивности фотосинтеза в зависимости от длины волны). И, как вы уже заметили, кривых на рисунке две. Одна из них — нормирована к числу фотонов, а вторая к мощности излучателя, что в обсуждаемой статье даже не упомянуто. Уважаемый автор приводит кривую нормированную по числу фотонов, но не указывает этого и в дальнейшем не использует её, а использует кривую чувствительности глаза человека. Но, простите, причем здесь тогда фотосинтез? Либо не использовать никакую кривую и считать все фотоны равнозначными либо использовать ту, которая соответствует изучаемому процессу! Индекс цветопередачи же — это вообще некий виртуальный показатель, который говорит — на сколько точно будут переданы цвета (фотографии, ткани и т.п.) при освещении их данным источником света. Т.е. тоже никакого отношения к фотосинтезу не имеет. Т.е. приведенная формула является слишком грубым приближением чтобы оценить реальное качество источников со сложным спектром излучения!

Дальше-больше! Я проверил расчетные значения ФАР в мкмоль/дж, которые автор приводит в таблице с помощью приведенной им же формулы и получилось вообще черте что:

Цифры вообще не те и отличаются в разы от приведенных. Неужели автор не проверял свои же данные для статьи? Это меня никак не устроило и я сделал расчет как положено — без странных формул с не понятно откуда взятыми коэффициентами и параметрами, относящимися к другой области применения.

Для начала цифруем картинки всевозможных графиков и загоняем их в табличный процессор. Оп!

Затем делаем так. Сначала рассчитаем коэффициент фотосинтетической активности для каждого источника. Для этого для выбранного источника умножаем мощность излучения на каждой длине волны на число из графика McCree, для той же длины волны. Затем подсчитываем интеграл (сумму) мощности для исходного графика и результата перемножения. Делим второе на первое — получаем коэффициент, означающий эффективную долю излучения для данного источника (ту, которая примет участие в фотосинтезе):

Вот, уже можно сделать предварительные выводы!

1. ДНаТ — это супер для освещения растений! Эффективность его спектра достигает 79% и это для лампы, которую первоначально проектировали в общем-то не для этого, а для освещения автомагистралей и промышленных объектов.
2. Фитолампы не смотря на „специальный“ спектр не превосходят обычные белые светодиоды с цветовой температурой 4000К и не сильно лучше „холодно-белых“ 6000К.
3. Светодиоды красного (обычного) и дальнего красного вообще вне конкуренции.
4. Получается, что если хочется выжать всё из каждого ватта освещения, нужно брать обычные красные светодиоды (излучатели дальнего красного — почти в 2 раза дороже), а если хочется сэкономить в цене аппаратуры — нужно брать белые светодиоды.

Но, как я уже сказал, выводы эти предварительные и основаны только на оценке эффективности спекра источников, без учета их кпд и некоторых других моментов. Поэтому разбираемся дальше.

Что же будет, если учесть КПД источников? Данные о КПД взяты частично из статьи iva2000, а по красным светодиодам я точных данных не нашел, но в старых моих записях по данным литературы были числа меньше чем для синих светодиодов, т.к. в последнее время всё развитие технологии было направлено именно на светодиоды синего свечения, а другие оставались в хвосте прогресса.

По большому счету их цифры взяты наобум, но они в данном случае не играют основную роль, поэтому хватит об этом. И если кто-то сообщит более достоверные данные, я буду только благодарен.

Вот тут-то расстановка сил уже меняется!

Оказывается, светодиоды с CCT 4000К лучше даже ДНаТ! Причем, если для 1000 Ваттной лампы преимущество это не существенное, то для натриевых ламп малой мощности (100Вт) преимущество уже достигает 2,4 крат! А фитолампа — бесполезная трата денег — она уступает обычным белым светодиодам на 25%! Вот тебе и фитолампа!

И чтобы уже всё сделать предельно точно, считаем на фотоны по формуле:

Где h- постоянная Планка, c — скорость света.

Но число фотонов нам не нужно, поэтому чтобы перевести все в моли, делим всё на число Авогадро и умножаем на миллион для представления в микромолях.

Вот теперь можно сделать окончательные выводы:

1. ДНаТ имеет сравнимую эффективность только при использовании ламп большой мощности (600-1000Вт). Если Вы хозяин крупного тепличного хозяйства, то по совокупности эксплуатационных характеристик лампы на киловатт — Ваш выбор! Затраты на установку освещения и замену ламп будут существенно ниже, а затраты на электроэнергию приблизительно одинаковы со светодиодами. Малое количество синих лучей в спектре ламп компенсируется наоборот высоким их количеством в естественном свете, особенно зимой (цветовая температура неба достигает 15000К!) — это как раз ситуация с теплицами, когда досветка включается утром и вечером, а днем используется естественное освещение.

2. Наиболее эффективны светодиоды с цветовой температурой 4000К. 100 Ваттная светодиодная лампа дает на 43% больше фитоактивного излучения чем лампа ДНаТ той же мощности! Цена, как ни странно, тоже на стороне светодиодов — цена лампы ДНаЗ на момент написания статьи — чуть больше 1000р., в то время как светодиоды с той же мощностью на алиэкспрессе идут за 360р. (в исполнении COB — много чипов на одной подложке)! Это еще не считая балласта в обоих случаях. Если вы растите зелень на подоконнике или в гроубоксе, то белые светодиоды — вне всякой конкуренции. Достаточно один раз купить хорошие светодиоды и их обвязку и вы обеспечены отличным экономичным освещением на годы.

3. Фитолампы. Я изначально был другого мнения, но основываясь на данных о практическом использовании белых светодиодов из статьи iva2000, подтвержденных теперь собственным исследованием приходится констатировать, что они не дают никакого преимущества по энергоэффективности или по качеству выращенных растений, а всё с точностью до наоборот! Скрипач не нужен!

* Небольшое пояснение по фигурировавшим в таблицах комбинациям белых светодиодов с красными. Я для интереса рассмотрел вариант освещения, когда в дополнение к белым светодиодам дополнительно устанавливаются обычные красные или специальные с дальним красным спектром свечения (в пропорции 3:1 по мощности). Это бывает необходимо для стимуляции цветения. Если вы разводите цветочки или землянику или другие растения, у которых цветение или плодообразование является основной целью, это может быть оправдано. Если вы растите салат и петрушку, то вряд ли стоит заморачиваться — красные светодиоды дороже белых раза в 2,5, а специальные „фито“ с дальним красным — в 4 раза! Если цель — нарастить зеленой массы за минимальные деньги, лучше взять еще один или даже два белых светодиода — будет лучше и дешевле! Только не стоит загонять бедные диоды в гроб — зная любовь китайских товарищей к завышению параметров, нужно следить, чтобы при работе основание светодиодов грелось как можно меньше — позаботиться об эффективном теплоотводе и ограничивать рабочий ток. Лучше купить на 20% больше диодов и пустить на них на 20% меньший ток и таким образом в разы увеличить их время жизни, чем навалить на полную катушку и через год получить 50% первоначального светового потока и половину нерабочих корпусов!

В целом нельзя не отметить, что революция в малом растениеводстве свершилась и это не может не радовать! Ко мне сейчас едут несколько мощных светодиодов и если со свободным временем всё сложится, то в продолжении будет практический результат в дополнении к этой сугубо теоретической части.

PS: Друзья! Большое спасибо за положительную оценку моей небольшой, но я очень надеюсь полезной для всех работы! Мне интересно пообщаться на эту тему и ответить на все вопросы, по ней, в рамках объема моих знаний. Так что не стесняйтесь — заходите в обсуждение. Особенно приветствуются дополнения и ссылки на другую информацию, которые могли бы восполнить возможные пробелы в этом материале!

Источник

Воины света: LED против ДНАТ

Оборудование

Итак, растением-испытателем у нас стал физалис сорта «Колокольчик». Из оборудования у нас было:

2 гроутента 100х100х200;
Светильник LED ApolIo 8;
SensiRoom H;
Лампа General Electric HO Lucalox ДНаТ 400;
Светильник CoolMaster 100;
ЭПРА Nanolux OG 400W electronic ballast;
Кокосовый субстрат от компании UGRO;
Удобрение GHE Flora Coco;
Стимулятор Hesi SuperVit.

Гроутенты были оборудованы совершенно одинаково, за исключением освещения: в одном стоял LED ApolIo 8, в другом Лампа General Electric HO Lucalox ДНаТ 400 + светильник CoolMaster 100 + ЭПРА Nanolux OG 400W electronic ballast. Теперь мы расскажем обо всех этапах роста и развития физалиса.

Проращивание семян и посадка в грунт

Мы замочили 12 семян физалиса в чистой воде и через сутки они раскололись. Шесть из них мы посадили в кокосовые диски, а шесть – в торфяные таблетки.
Через неделю мы увидели, что в кокосовых дисках взошли все семена, а в торфяных таблетках – только пять. Однако рассада в торфе выглядела качественней: она больше, развивается быстрее, растет вертикально. В то время как в кокосовых дисках ростки вытягивались и гнулись.

Когда на растениях появилась первая пара настоящих листочков, мы посадили их в гроубаги объемом 20 л. Пока физалис еще очень мал для такого объема, но с «умными горшками» это легко исправить – достаточно подогнуть гроубаг несколько раз, превратив его из двадцатилитрового в десятилитровый. По мере роста рассады достаточно будет подсыпать субстрат в горшок и постепенно его разворачивать. Так растения станут приземистее.

В качестве субстрата мы выбрали кокос – довольно капризный материал в работе, часто пересыхает. Поэтому, как только наши растения окрепнут, мы установим в оранжереях капельный полив.
На начальном этапе для увлажнения воздуха в оранжерее мы использовали Генератор холодного тумана – это портативный бытовой увлажнитель, который может работать в любой емкости с водой. В нашем случае это была пятилитровая бутылка из-под питьевой воды.

Первые трудности

После очередных выходных мы обнаружили свой физалис в плачевном состоянии. Причиной тому стали три фактора:
1. В емкости для генератора холодного тумана закончилась вода, и он отключился. Мы неверно рассчитали объем жидкости, и ее просто не хватило на время нашего отсутствия, из-за чего у растений случилась настоящая засуха.
2. Физалис получил ожоги – лампа ДНАТ мощностью 400 Вт не подходит для стадии вегетации. Благо у нас в оранжерее стоял отличный балласт, и мы диммировали лампу на 50%, получив ДНАТ 200 Вт. LED светильник мы повесили на 20 см выше, чтобы исключить возможность ожогов.
3. Вентиляция вытягивает очень много влаги из гроутентов, растения еще маленькие, и поток сухого воздуха сказался на них негативно. Поэтому вентиляцию мы пока отключили.

За день растения ожили, а спустя еще пару – от «великой засухи» в наших оранжереях не осталось и следа.
В конечном итоге, в наших оранжереях оказалось по два горшка с физалисом, одно из них крупнее, второе – чуть меньше. На стадии вегетации разницы между растениями под LED и ДНАТ мы не увидели. Весь физалис развивался хорошо, был примерно одного размера и собирался с силами, чтобы зацвести.
Интересное наблюдение: растения, которые мы проращивали в кокосовых дисках получились вытянутыми, но развиваются немного быстрее. А те, что были высажены в торфяные таблетки — приземистыми, кустистыми, с короткими междоузлиями. На основании этого мы делаем вывод: если вы хотите большое растение, которое с первых дней будет наращивать свою массу — проращивайте в семена в кокосовых дисках. А если вам нравятся небольшие кустистые растения — используйте торфяные таблетки.

Этап цветения

Спустя примерно месяц с посадки семян наш физалис зацвел. За этот месяц мы подкармливали наши растения удобрениями всего три раза, остальное время поливали чистой водой.

Уже несколько недель в наших оранжереях установлена система капельного полива, сделали мы ее своими руками при помощи ведра с водой, помпы, шлангов и капельниц. Пошаговую инструкцию смотрите в этом видео. Но мы модернизировали наш автополив прибором SensiRoom H от лаборатории E-Mode PRO. Этот прибор включает и выключает систему по уровню влажности субстрата, что очень важно, если выращиваешь на кокосе. Так что проблема с засухой была решена раз и навсегда!

Трудности номер два

Уже на цветущем физалисе мы обнаружили ржаво-серые пятна. Предполагая, что это грибковое заболевание, мы удалили пораженные листья и обработали растение и всех его «соседей» Фитоспорином. Это бактериальный препарат, созданный специально для борьбы с болезнетворными грибками и бактериальными болезнями.

Более точный диагноз поставить было очень сложно, особенно на начальном этапе. Но мы вовремя заметили недуг и приняли все меры по лечению растения.
Для закрепления результатов мы обработали физалис фитоспорином дважды с интервалом в неделю. После чего пятна на листьях больше не появлялись.

Возвращаемся к этапу цветения

Когда кусты физалиса стали довольно большими и раскидистыми, а растет он как лиана, мы установили в гроутентах специальные сетки Secret Jardin. За них растение легко цепляется, формируя более плотный куст, а также не ломается под тяжестью плодов.

Разница кустов под разным освещением пока малозаметна. В обоих тентах растения хорошо развиты, они одного роста и обильно цветут. Однако физалис под ДНАТ имеет больше боковых побегов, и в целом кусты смотрятся пышнее.

Плодоношение

Спустя три месяца от посадки семян мы собрали первый урожай. Для честности скажем, что первые плоды мы не срывали, а собирали те, что сами упали. Но максимальные вкусовые качества у физалиса раскрываются, после того как он полежит пару дней при комнатной температуре. Поэтому мы собирали плоды и складывали их в коробку.

Вот так выглядят показатели нашей оранжереи на этапе плодоношения:
• Влажность воздуха 62%;
• Температура 29 С
• Режим освещения 16/8;
• Удобрения Flora Coco — 300 ррм;
• Добавка Powder Feeding Calcium — 0,5 гр на литр воды;
• Смесь витаминов и аминокислот Super Vit Hesi 10мл — 4 капли на 20 литров раствора;
• Расход воды 2 л/сутки.
Уровень ррм раствора постепенно уменьшали, поменяли раствор на менее концентрированный. За основу мы брали не чистую осмотическую воду, а разбавляли её обычной водопроводной водой, в соотношении: 100 мл водопроводной воды на 900 мл осмотической. Как ни крути, но растению нужен хлор в малых дозах.
Растения под ДНАТ начали плодоносить на две недели раньше своих LED-соседей. Но на всех кустах плоды были довольно крупными и их было много.
Мы также решили проверить физалис на нитраты при помощи бытового нитратомера. Пробы сняли с плодов, выросших под разным освещением, несколько раз — показатель практически одинаковый, разница незначительна. Так как в программе прибора нет нужной нам культуры, выбрали «Томат» — ближайшего родственника физалиса.

Итоги и неожиданные выводы

Высадили Физалис мы 10 мая, а сняли весь урожая 8 сентября, он мог расти и плодоносить и дальше, но мы не видели в этом смысла.
Спустя 121 день в гроубоксе, в котором было ДНАТ освещение, растение нам дало 1330 г плодов физалиса. А растение, под LED-освещением 1160 гр плодов (то есть всего на 14% меньше). Такой исход был прогнозируем, некоторые скептики даже предполагали, что под ДНАТ будет в два раза больше плодов. Но всегда есть некоторые «но»!

Вывод номер один: по количеству урожая ДНАТ победил, однако по качеству и размеру плоды одинаковые.
Вывод номер два: LED выгоднее ДНАТ. Так как все остальное оборудование в оранжереях одинаковое, мы решили найти характерную разницу, измерив показатель «грамм/ватт» и взяв только затраты электроэнергии на освещение. Легко посчитать, что на ДНАТ 400 Вт за 121 день при световом режиме 16/8 мы потратили — 774,4 кВт. (Вы легко можете посчитать, сколько это в деньгах, зная тарифы своего региона.) LED-светильник был более экономичен – 542,08 кВт. Итак, у ДНАТ-освещения получается 1,717 гр на 1 кВт (1,717гр/кВт). У LED-светильника 2,139 гр на 1 кВт (2,139 гр/кВт).

Если кого-то напугала вся эта математика, то в двух словах мы можем, заключит, что лед-освещение проявило себя эффективнее, чем ДНАТ-освещение. На потраченный киловатт электроэнергии мы получили больше урожая под LED. Мы получили одинаковый по качеству урожай в двух боксах, под ДНАТ-освещением его получилось больше, но вот под лед освещением этот урожай получился дешевле.
Возможно, это лишь капля в море и выборка слишком мала, чтобы делать громкие заявления. Но, факт – дело упрямое. Надеемся, наш опыт будет вам полезен!

Воины света: LED против ДНАТ | Блог DzagiGrow

Оборудование

Итак, растением-испытателем у нас стал физалис сорта «Колокольчик». Из оборудования у нас было:

2 гроутента 100х100х200;
Светильник LED ApolIo 8;
SensiRoom H;
Лампа General Electric HO Lucalox ДНаТ 400;
Светильник CoolMaster 100;
ЭПРА Nanolux OG 400W electronic ballast;
Кокосовый субстрат от компании UGRO;
Удобрение GHE Flora Coco;
Стимулятор Hesi SuperVit.