Бюджетный светодиодный светильник для рассады

Через несколько месяцев начнется «посевная». Для огромного числа форумчан подготовка к весне любимое хобби, для других – повседневный труд.
Среди них немало тех, кто успешно использует светодиоды , причем не только для рассады - некоторые даже полностью выращивают томаты, огурцы и пр.
Для меня это будет четвертая по счету посевная, c использованием светодиодов. Хочется поделиться результатами. Сразу оговорюсь, что все практические рекомендации, которые осмеливаюсь выкладывать в форуме, касаются только рассады овощей и цветов. Полное выращивание под светодиодами считаю очень затратным.
На светодиодах можно экономить электроэнергию. Деньги - нет.
о светодиодах я излагал ранее://www.forumhouse.ru/entries/1753/

Мне нравится проводить разные эксперименты, изготавливая светодиодные светильники как технарю, не обремененного глубокими познаниями в биологии. Однако "непонятки" в результатах и любопытство заставило вникнуть в процесс фотосинтеза и это оказалось довольно увлекательным занятием.
Считаю, что для домашнего выращивания рассады, светодиоды лучше любых фитоламп, потому что лишены присущих лампам недостатков :

• Большое потребление электроэнергии
• Тепловыделение не позволяет очень близко приближать лампы к растюхам
• Увеличенный обьем для размещения
• Невысокий срок службы
• Высокие требования к электробезопасности
• Невозможность регулировать спектр для разных стадий роста

У светодиодов один недостаток - их цена, хотя неуклонно падает - спрос тихо растет.
Я имею ввиду монохромные светодиоды "растительного" спектра 440нм (синий) и 660нм (глубокий красный). Напомню, что монохромные светодиоды излучают свет в очень узком диапазоне плюс минус 10 нанометров от своего пика излучения.
Какой свет нужен растениям ученые ботаники определили уже очень давно и по их рекомендациях изготавливают фитолампы. Научные исследования продолжаются непрерывно но нам, дачникам, их результаты недоступны.
"Растительные" светодиоды продолжают оставаться очень дорогими из-за очень малого спроса и объема производства.
Летом 2013 г цена китайского одноваттного светодиода - в районе 40р.
Брендовые высококачественные светодиоды намного эффективнее и в несколько раз дороже - практически недоступны для покупки .

Поскольку постоянно задают вопросы в личку, я решил проэкспериментировать с досветкой рассады с применением не "растительных", а обычных, более доступных осветительных белых светодиодов полного спектра. Их "нерастительность" заключается в том, что они, в отличие от монохромных, имеют очень широкий спектр излучения, а имеющиеся в их спектре пики синей и красной областей не совпадают с пиками фотосинтеза (440 и 660).

Но при этом они в разы дешевле и это обнадеживало!

Объясняю какие рассуждения подвигли меня использовать белые светодиоды:
1. Под обычными люминесцентными лампами ( не фитолампами) ведь растет рассада. Хотя спектр у них "нерастительный" - так почему же не попробовать такого же спектра светодиоды

2. Биологи сегодня утверждают, что в синей области фотосинтеза находятся два хлорофилла, регулирующие рост растений. Их пики светочувствительности расходятся в обе стороны от 440нм, т.е. растянуты по синей области. А у качественных белых светиков синяя область как раз широко растянута, особенно у "холодных" белых. Так может попробовать обойтись хотя бы без синих ? вот я и попробовал

3. Имещиеся в продаже светодиодные фитосветильники в большинстве своем не имеют точной информации о спектральном составе. Они светят красно-синим, но этот их спектр "липовый" часто весьма неполноценный , обычно 460-620, вместо 440-660. То есть "неполноценный растительный", но рассада ведь неплохо растет!
Вот пример: цена огромная - 12000р, и информации много, но о спектре нет ни слова,так зачем кота в мешке покупать :



4. Появились дешевые мощные белые светодиоды в виде премиум-лент и жестких полос-модулей, что позволяет резко упростить форумчанам изготовление светильника. Белые светодиоды предназначены для освещения, их производство растет невиданными темпами и поэтому они постоянно дешевеют.
5. Их очень легко подключать , а для питания можно использовать более простые источники питания, не надо искать дорогущие драйверы. Можно старые адаптеры использовать.

Для эксперимента я сделал несколько светильников из лент и полос и выращивал под ними рассаду перцев и цветов. Томаты только пару недель светил. И результаты меня настолько удивили, что я изменил свое ненаучное отношение к "правильным" светодиодам.
На фото: светильники стоят там, где возможно "всунуть" рассадный ящик, даже нв полку кухонного шкафчика.
Меня привлекла простота и универсальность применения белых светодиодов в быту. Захотел освещаю летом помещения на даче, потребовалось - зимой освещаю рассаду
Я выводы сделал такие:

• Рассаду можно выращивать рассаду под белыми светодиодами в виде лент, полос и модулей.
• При этом придется увеличить общую мощность светильника , чтобы компенсировать недостаточную светоотдачу белых в пиковых областях фотосинтеза.

на этом графике попытка графически продемонстрировать в чем несоответствие белых светодиодов "растительному" назначению.


Чтобы было понятнее о чем речь, рассмотрим спектральные характеристики белых светодиодов. Поскольку они делаются для освещения, то их спектр стараются всеми возможными способами приблизить к белому свету, привычных людям ламп накаливания и ламп дневного света. Белые светодиоды позволяют делать такой выбор в широком диапазоне цветов от "теплого белого" цвета лампы накаливания до "холодного" люминесцентного белого.
Основной характеристикой белого светодиода является цветовая температура излучения. По ней можно понять каков свет «на глаз». Она обозначается в градусах Кельвина. Самый теплый ( почти желтый как у ДНАТ) свет начинается от 2700К, самый холодный (сине-белый, как у ДРЛ)- 6500 - 13000 К.


спектр белых светодиодов


Если внимательно посмотреть на спектрограммы излучения светодиода при разных цветовых температурах, то можно увидеть как изменяется соотношение между красным и синими областями и их пиками. Например при 6500К уровень синего ( 460нм) вдвое превышает уровень красного (620нм).
Поэтому очень важно подобрать такую цветовую температуру белого света, которая больше понравится растениям. Глаз обмануть можно, а растения нет

В любом спектре белых светодиодов присутствуют потоки лучей 440 и 660нм, но они оочень малы по амплитуде, чем другие пики -460нм и 620нм (!)
Это значит, что при одинаковой мощности потребления, белые светодиоды имеют настолько же низкую эффективность для фотосинтеза, чем специальные растительные светодиоды (сравните с правильным спектром). А вот насколько - интересовался, но ответа не нашел. да и ладно.

Отсюда следует вывод, что для достижения результата, нужно увеличить суммарную мощность светильника на белых светодиодах, чтобы компенсировать их пониженную эффективность. Для нас с вами это потребует дополнительного расхода электроэнергии. Возможно в два раза.
В условиях промышленных теплиц, где важнее всего экономический эффект, белые светодиоды конечно нельзя применить, а для дома - пожалуйста!
Все эти выводы стали отправной точкой моих экспериментов.

Так как нам необходимо вырастить хорошую рассаду, а не получить урожай на подоконнике, необходимо больше синего света и поменьше красного.
Синий свет нужен для начального набора зеленой массы и развития корневой системы. Когда растению хватает синего света оно перестает тянуться вверх, стебель утолщается, а листья становятся шире и крупнее. Красный свет необходим для быстрого роста, цветения и формирования плодов. Если сказать упрощенно - синий создает клетки, а красный их растягивает
Рекомендации западных плантаторов по спектру я уже излагал в:
http://www.forumhouse.ru/entries/2416/

Для изготовления «бюджетных» светильников я использовал гибкую светодиодную ленту (премиум) на светодиодах smd 5630, мощностью 20вТ/м а также жесткие полосы–модули из тех же светодиодов. Отмечу сразу что различий между ними не усек, однако ленту проще использовать - она самоклеющая
Трудоемкость сборки светильника с лентой минимальна. Здесь я писал об этом: http://www.forumhouse.ru/threads/191990/#post-5391966

Затем, для увеличения доли синего я дополнял светильник лентой с синими светодиодами 14вТ/м.( потому что она у меня была). И если быть объективным – я не заметил особой надобности в добавке синего -возможно потому что он не растительного спектра. Нужно смотреть по первым своим результатам.
Я даже смею считать, что такая белая лента дает достаточно много синего -растюхи не "худели" . В холодной ( cool white) ленте синего намного больше. Пытался сопоставить ленты разных производителей, но не получилось. Но тогда мне попалась корейская лента с сертификатом на 10000K. А белые светодиоды 13000K вполне сносно обеспечили нормальный рост рассады перцев и цветов. Томаты только не очень обрадовались. Предполагаю, что томатам и перцам, при достижении фазы бутонизации, белая лента уже не способна дать нужную долю красного. Синего же в ней достаточно. Красные светодиоды я хотел, но не успел добавить - рассада успела вырасти
продолжение следует https://www.forumhouse.ru/entries/4924/