ЛИНЕЙНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ФИТОСВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к светодиодным светильникам, предназначенным для искусственного освещения растений разноспектральным световым полем с эффектом фотобиологического действия.
В настоящее время активно разрабатываются фитосветильники, в которых в качестве источников излучения используются светодиоды различного цвета, вырабатывающие комбинированный свет со спектром, оптимизированным для фотосинтеза и фотостимуляции роста растений.
Известны фитосветильники, выполненные в виде закрепленных в корпусе светодиодных линеек, содержащих группу или несколько групп светодиодов различного цвета с выбранной последовательностью их следования в группе.
Указанные линейные светильники хорошо приспособлены для согласования их размеров с линейными размерами площадок для выращивания растений, в том числе площадок в многоярусных теплицах, что позволяет, устанавливая светильники в один или в несколько рядов, добиться освещения указанных площадок по всей их площади.
Так, например, известен линейный светодиодный фитосветильник [CN 103267235], который содержит корпус и расположенный в корпусе источник света, выполненный в виде светодиодной линейки, включающей множество примыкающих друг к другу групп светодиодов различного спектра свечения, содержащих совокупность белых, синих и красных светодиодов, количество которых варьируется в пределах (5-9) : (1-4) : (1-5). Конкретное количество светодиодов каждого спектрального диапазона и последовательность их следования в группе выбирается в зависимости от решаемой задачи. Так, в частности, в случае, когда количественное соотношение белых, синих и красных светодиодов составляет соответственно 6:2:4, излучается световой поток, близкий по спектральному составу к естественному свету, благоприятный для роста широкого круга растений, в случае, когда указанное количественное соотношение составляет соответственно 5:2:5, излучается световой поток, предназначенный для выращивания цветковых растений, а в случае, когда указанное количественное соотношение составляет соответственно 9:2:1, излучается световой поток, способствующий росту корней и листьев растений.
Известен линейный светодиодный фитосветильник [CN 203549723], выбранный в качестве ближайшего аналога.
Данное устройство содержит корпус с установленной в нем печатной платой, имеющей форму полосы, на которой размещен ряд светодиодов различного спектра свечения, расположенных четырьмя группами с одинаковым количеством светодиодов каждого спектра свечения и порядком их следования в каждой группе. Так, в каждой группе использованы пять последовательно расположенных светодиодов, включая красный светодиод, синий светодиод, красный светодиод, светодиод теплого белого света и светодиод натурального белого света. Указанные светодиоды излучают комбинированный световой поток, способствующий ускорению роста и повышению урожайности овощных культур.
При этом все используемые светодиоды равномерно распределены по длине печатной платы, а между группами светодиодов отсутствуют промежутки.
Однако при указанном расположении светодиодов не обеспечивается однородность спектрального состава излучаемого данным устройством комбинированного светового потока по длине светильника.
Проблемой, решение которой обеспечивается при реализации полезной модели, является повышение спектральной однородности излучения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в линейном светодиодном фитосветильнике, включающем корпус с установленной в нем печатной платой, имеющей форму полосы, на которой размещен ряд светодиодов различного спектра свечения, расположенных группами с одинаковым количеством светодиодов каждого спектра свечения и порядком их следования в каждой группе, согласно полезной модели группы светодиодов расположены по длине платы на расстоянии S друг от друга, величина которого выбрана из условия S=(1,8-2,2) L, где L - длина группы светодиодов вдоль продольной оси платы, включающая сумму линейных размеров входящих в группу светодиодов в направлении продольной оси платы и величин зазоров между светодиодами.
Благодаря наличию в заявляемом устройстве групп светодиодов с различным спектром свечения и размещению указанных групп светодиодов на печатной плате в форме протяженной полосы заявляемое устройство конструктивно представляет собой линейный светодиодный светильник, излучающий комбинированный световой поток.
Спектральные характеристики светодиодов с различным спектром свечения выбраны из условия получения комбинированного светового потока, лежащего в области PAR, обладающего фотобиологическим воздействием.
Как показали экспериментальные исследования, при одной и той же высоте установки заявляемого светильника, размещая группы светодиодов на печатной плате на расстоянии друг от друга и варьируя это расстояние, можно влиять на величину разброса спектральных характеристик излучения вдоль продольной оси светильника.
Величина расстояния между группами светодиодов S=(1,8-2,2) L, где L -длина группы светодиодов вдоль продольной оси платы, включающая сумму линейных размеров входящих в группу светодиодов в направлении продольной оси платы и величин зазоров между светодиодами, была подобрана авторами экспериментально из условия минимизации разброса спектральных характеристик излучения вдоль продольной оси светильника (разброс по спектральному составу излучения не превышает 12%).
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является минимизация разброса спектральных характеристик излучения вдоль продольной оси светильника, что обуславливает повышение спектральной однородности излучаемого им светового потока.
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства; на фиг. 2 представлен график распределения по продольной оси излучаемого заявляемым устройством комбинированного светового потока; на фиг. 3 представлен график распределения по продольной оси излучаемого устройством-аналогом комбинированного светового потока.
Устройство содержит печатную плату 1, выполненную в форме полосы, и расположенные на ней группы светодиодов различного спектра свечения, с одинаковым количеством указанных светодиодов в группе и порядком из следования в каждой группе.
В частности, каждая группа содержит расположенные последовательно вдоль продольной оси печатной платы 1 светодиод 2 красного света, светодиод 3 синего света, светодиод 2 красного света, светодиод 4 белого света и светодиод 2 красного света (всего 5 штук).
Группы светодиодов расположены на расстоянии S друг от друга, величина которого выбрана из условия S=(1,8-2,2) L, где L - длина группы светодиодов вдоль продольной оси платы, включающая сумму линейных размеров входящих в группу светодиодов в направлении продольной оси платы и величин зазоров между светодиодами.
Светодиоды 2,3,4, в частности, покрыты линзами.
В частности, использованы 5 групп светодиодов 2,3,4, каждая из которых содержит 5 штук светодиодов фирмы OSRAM в SMD корпусе типогабарита 3535, имеющих линейный размер в направлении продольной оси светильника (L1), равный 3,5 мм. В частности, величина зазора (L2) между светодиодами выбрана равной 0,3 L1, и составляет 1,05 мм. В частности, расстояние S выбрано 2 L=2 ((5×L1)+(4×L2))=43,4 мм.
Устройство содержит (на чертеже не показан) протяженный алюминиевый корпус, снабженный ориентированными вдоль продольной оси корпуса ребрами с развитой поверхностью охлаждения, и расположенными в нижней части корпуса держателями, с помощью которых в корпусе зафиксирована печатная плата 1 со светодиодами 2,3,4. Плата 1 со светодиодами 2,3,4 залита защитным покрытием, в частности влагозащитным силиконовым покрытием, содержащим
флюоресцирующие присадки (УФ индикатор) для обеспечения контроля качества нанесения указанного покрытия.
Устройство также содержит (на чертеже не показаны) систему регулирования светового потока светодиодов 2,3,4, выполненную, в частности, в виде управляющего контроллера, и блок питания, размещаемые, в частности, вне корпуса.
Устройство работает следующим образом.
Размещают устройство над поверхностью площадки с выращиваемыми растениями, устанавливая его на выбранной высоте, в частности, размещают устройство поперек грядки с выращиваемыми в закрытом грунте растениями, размещая его на высоте более 50 см.
При подаче электропитания на светодиоды 2,3,4 они излучают свет соответственно красного, синего и белого спектра свечения, при смешении которых вырабатывается комбинированный световой поток, обладающий фотобиологической активностью.
2
На фиг. 2 представлен нормализованный (относительно максимального значения) график распределения интенсивности излучения (в мкмоль/мс) заявляемого устройства относительно его продольной оси (в мм). Как следует из фиг. 2, практически все участки поверхности с выращиваемыми растениями в направлении продольной оси устройства освещаются световым потоком, содержащим спектральные составляющие, излучаемые всеми пятью светодиодами 2,3,4, при этом практически сохраняется взаимное соотношение указанных составляющих, что свидетельствует о высокой спектральной однородности излучения.
2
Для сравнения на фиг. 3 приведен нормализованный (относительно максимального значения) график распределения интенсивности излучения (в мкмоль/мс) устройства-аналога относительно его продольной оси (в мм). При этом в качестве устройства-аналога использовано устройство, размещенное на той же высоте относительно освещаемых растений, содержащее то же количество светодиодов 2,3,4 с тем же порядком следования, но имеющее равномерное распределение указанных светодиодов по длине печатной платы 1 без промежутков между группами. Как следует из фиг. 3, в устройстве-аналоге создается световой поток, в котором в направлении его продольной оси спектральные составляющие, излучаемые пятью светодиодами 2,3,4, соотносятся неодинаковым образом, при этом на некоторых участках освещаемой поверхности какая-либо составляющая может иметь минимальное, а на некоторых участках - максимальное значение относительно прочих составляющих. Это свидетельствует о значительной спектральной неоднородности создаваемого устройством-аналогом светового потока.