ФИТОСВЕТИЛЬНИК ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО РОСТА РАСТЕНИЙ

Полезная модель относится к области выращивания растений, а именно для фитоактивного освещения растений при выращивании в домашних условиях огородных культур (лук и луковичные растения, томаты, огурцы, баклажаны, сладкий перец, салат, петрушка и т.п.), а также для межрядного освещения садовых цветочных растений и тепличных культур. Более мощный вариант светильника предназначен для применения в промышленных тепличных хозяйствах при выращивании различных овощных и цветочных культур в условиях нехватки естественного освещения или его отсутствии. Из предшествующего уровня техники известна дуговая натриевая лампа (http://www.magazine-svet.ru/lib/spravochnik/lampy-dnat/). Аббревиатура ДНаТ расшифровывается как «дуговая натриевая трубчатая лампа». Конструкция и принцип работы лампы ДНаТ довольно просты. Во внешнем стеклянном баллоне лампы ДНаТ есть специальная «горелка», которая представляет собой цилиндрическую разрядную трубку из особого материала - чистой окиси алюминия. Трубка заполнена смесью паров натрия и ртути, здесь присутствует также зажигающий газ ксенон. Электрический разряд (дуга) создается в парах натрия высокого давления. При этом лампа ДНаТ имеет, как правило, специфический цвет излучения с золотисто-белым или оранжево-желтым оттенком.
Недостаток газоразрядной лампы - высокая температура работы, что неизбежно влияет на микроклимат в теплице, а процесс подсветки растений в весеннее и летнее время практически невозможен, такие лампы нельзя помещать ближе, чем в 50 см от растений. Кроме того, основная часть испускаемого света приходится в желтую и зеленую часть спектра, что не требуется растениям в таком количестве. Потребляет много энергии и производит много лишнего тепла, КПД не более 30%, срок службы не более 20000 часов, пожароопасная.
Известен также светильник 130W Apollo LED Grow Light (http://www.growlight.cn/new-light.asp) Фитолампа серии Аполло 4, для профессионального растениеводства и домашнего применения. Apollo 4 - это мощный светодиодный светильник для ускорения роста растений, использующий фитоспектр с пиками в областях 660 и 450 нм. В этом светильнике применены сверхмощные моно-спектральные светодиоды по 3 Вт номинальной мощности, активное охлаждение и специализированные линзы для направления и фокусировки энергии. Спектр: красный 660 нм.+синий 455 нм.+дополнительные, количество светодиодов: 60 шт.по 3W (180 Вт).
Недостатками аналога являются: отсутствие возможности крепления к прямым поверхностям, отсутствие возможности регулировки направления света в рабочем состоянии, отсутствие вертикального освещения, достаточно большие габаритные размеры конструкции и вес. В данном светильнике используется множество маломощных светодиодов удаленных друг от друга на значительное расстояние, в результате чего свет ложиться не равномерно, а интенсивность падает. Отсутствуют ультрафиолетовые и инфракрасные волны. Так же очевидным недостатком является достаточно высокая цена на изделие.
Наиболее близок к предложенному по технической сущности фитосветильник для роста растений «СОЮЗ» (http://xn-8sbpmfwdpcidie.xn-plai/). Главной особенностью данного оборудования можно назвать тот факт, что светильники оснащены светодиодной матрицей (чипами) двух цветов - красным (с длиной волны 660 нанометров) и синим (440 нанометров соответственно). Такая матрица устанавливается в линзу, где и происходит перемешивание цветов, и в результате на растение попадает уже общий пучок света. Красный будет помогать росту цветов и рассады, позволит увеличить плодородность, а синий станет лучшим подспорьем в вопросах укрепления корневой системы и стебля. На светильниках установлена кнопка-переключатель, позволяющая выбрать наиболее оптимальный режим освещения.
Недостатками аналога являются: отсутствие возможности крепления к прямым поверхностям, отсутствие возможности регулировки направления света в рабочем состоянии, отсутствие вертикального освещения, достаточно большие габаритные размеры конструкции и вес, при этом используется только красное и синее освещение, но не используется желтое, зеленое, белое, инфракрасное, ультрафиолетовое освещение. Также очевидным недостатком является достаточно высокая цена на изделие.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании фитосветильника для улучшенного роста растений, лишенного недостатков представленных аналогов.
Техническое решение направлено на устранение указанных недостатков и достигается за счет того, что множество светодиодов мощностью в 2-3 Вт заменено на один светодиод номинальной мощностью 150 Вт матричной формы, изготовленный по технологии COB (Chips on Board). Мощный матричный светодиод имеет меньший сопоставимый размер изделия, что позволило уменьшить габариты светильника и его вес. Светодиод испускает свет в диапазоне 380-840 Нм, пики интенсивности приходятся на участки в 420-480 Нм и 580-720 Нм. Такие параметры достигаются за счет материала, из которых изготовлена активная часть COB светодиода, а именно кристаллы и люминофоры. Растения получают должное количество ультрафиолетового, инфракрасного излучения, излучения в синем, красном, желтом и зеленом спектре.
Модель светильника мощность 100 Вт имеет вес 1.390 кг, модель мощностью 300 Вт вес 3.520 кг.
Компактные формы достигаются за счет того, что все блоки питания находятся снаружи светильника, а функцию корпуса выполняет алюминиевый ребристый радиатор и система охлаждения. Радиатор, имеет ровную поверхность с одной стороны, а выпуклые ребра с другой. Система охлаждения выполнена в виде крышки с отверстиями для притока воздуха с вентилятором(-ами) на внутренней стороне и расположена поверх ребер радиатора. С боков отверстия вдоль ребер открыты для оттока воздуха. Все блоки питания защищены, степень защиты IP67. Возможность регулировки направления света достигается тем, что на светильник установлены ручки со встроенными поворотными механизмами. Конструкция светильника позволяет производить установку нужных COB светодиодов для обеспечения требуемых параметров спектра испускаемого света, без разбора всей конструкции. В частности могут устанавливаться COB светодиоды аналогичной мощности с холодным и теплым белым светом 6400 K и 2800 K соответственно. Конструкция светильника позволяет производить установку линз разных форм, задавая при этом угол рассеивания пучка света под конкретные нужды. На модели светильника мощностью свыше 100 Вт устанавливается терморегулятор, производящий отключение светильника от электрической сети в случае перегрева радиатора или выхода из строя системы охлаждения.
Техническим результатом полезной модели является создание фитосветильника, который сможет воспроизводить полный жизненный цикл требуемых культур растений при отсутствии солнечного света, позволит заменить дуговые разрядные лампы высокого и низкого давления, при этом снизить затраты на электроэнергию до 4-х раз, увеличит прирост зеленой массы и урожайности в 2 раза. Светильник обладает маленькой теплоотдачей, что позволяет решить проблему температурной неустойчивости, значительно облегчить задачу поддержания микроклимата в гроубоксах, теплицах, оранжереях, зимних садах, агропромышленных комплексах. Светильник способен регулировать направление света при рабочем состоянии, при установке в вертикальное положение способен освещать зеленые стены и производить эффективную боковую досветку растений. Крепление светильника осуществляется на ровные поверхности либо светильник подвешивается с помощью крючка. Контакты светодиодной матрицы находятся в герметичном состоянии, водонепроницаемы. Светильники такой конструкции предполагают использование в них мощных COB светодиодов номинальной мощностью 50 Вт и более. Система охлаждения может состоять из одного и более вентиляторов. Вентиляторы могут устанавливаться водонепроницаемыми со степенью защиты IP67. Мощность и количество вентиляторов варьируется в зависимости от модели, поэтому может использоваться один общий блок питания для системы охлаждения либо система из большего числа блоков питания, с требуемыми параметрами тока. Блок (блоки) питания для системы охлаждения светильника, мощностью свыше 100 Вт, расположен (расположены) на одном из крайних боковых ребер радиатора.
Полезная модель поясняется чертежами и дополнительными материалами:
На фиг. 1 изображен Светильник для правильного роста растений, общий вид сбоку.
На фиг. 2 изображен Светильник для правильного роста растений, вид сбоку, светильник установлен в горизонтальное положение.
На фиг. 3 изображен Светильник для правильного роста растений, вид спереди, светильник установлен в вертикальное положение.
На фиг. 4 изображен Светильник для правильного роста растений, вид сзади.
Все отдельные детали, из которых осуществляется сборка устройства, обозначены цифрами 1,2,…14. Описание обозначений: 1 - Электрический соединитель; 2 - Блок питания светодиода мощностью 100 W 3 A 36V, степень защиты IP67; 3 - Крепление кембрика для электрической проводки; 4 - Светодиодная COB матрица; 5 - Линза-рефлектор; 6 - Радиатор ребристый алюминиевый; 7 - Крепеж для системы охлаждения 4 шт.; 8 - Система охлаждения в виде алюминиевой крышки с 2-мя встроенными вентиляторами; 9 - Вентиляторы 12 В 0.4 А 5 Вт; 10 - Блок питания системы охлаждения мощность 12 В 0.4А 5 Вт, степень защиты IP67; 11 - Комплект из 2-ух ручек; 12 - Поворотные механизмы, реализованные в виде нажимных кнопок, находящиеся по бокам конструкции; 13 - Крепеж блока питания 2 шт.; 14 - Алюминиевая планка-крепеж.
Принцип работы фитосветильника. Посредством электрического соединения (1) осуществляем подачу переменного тока от сети с напряжением 220 В частоты 50 Гц на блок питания светодиода мощностью 100-600 Вт (2) и на блок питания системы охлаждения мощностью 5-20 Вт (10). На выходе из блока питания (2), полученный постоянный ток с напряжением 24-48 В подается на светодиодную матрицу (4). Происходит преобразование электрической энергии в свет, часть электрической энергии преобразуется в тепловое излучение. Для обеспечения долговременного срока службы светодиодной матрицы, реализована систем отвода тепла. Прием тепла от светодиодного чипа осуществляется с помощью алюминиевого ребристого радиатора (6), на радиатор установлена система принудительного охлаждения (8). На вентиляторы (9) подается постоянный ток с напряжением 12-24 В посредством блока питания (10), в результате чего происходит обдув ребер алюминиевого радиатора и снижение его температуры до требуемых значений. Рассеивание пучка света на 60-120 градусов и защиту контактов осуществляет линза-рефлектор (5). Посредством алюминиевой планки-крепежа (14) осуществляется монтаж всей конструкции. Регулировка направления пучка света осуществляется после одновременного нажатия 2-ух кнопок поворотных механизмов (12), расположенных в основании ручек (11).