СВЕТОДИОДНЫЙ ОСВЕТИТЕЛЬ РАСТЕНИЙ (СИДОР)

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности, к устройствам для выращивания отдельных растений под защитным покрытием с искусственным освещением и может быть использована в других областях народного хозяйства, где требуется индивидуальная локальная подсветка, например, для биологически активных объектов.
Известен локальный облучатель растений, содержащий защитное покрытие, выполненное в виде полого цилиндра состоящего из двух частей, стеллаж с размещенными в нем растениями и искусственный источник света. См., например, патент РФ №2015655, МПК А01G 9/14 «Комнатная теплица», опубл. 15.07.1994 г., в Б.И. №13.
Недостаток известного локального облучателя заключается в том, что, размещенный в защищенном покрытием пространстве источник света используется не эффективно, поскольку большая часть потока облучения рассеивается в промежутках между растениями. Кроме того, спектральный состав используемого источника света не позволяет обеспечить оптимальный фотосинтетический процесс в растениях. К тому же срок службы используемых под защищенным покрытием известных ламп со стеклянной колбой невелик и составляет, в среднем, 500-3000 часов. Формировать с их помощью импульсный режим освещения невозможно.
7
Более близким по технической сущности и, принятым за прототип, является локальный облучатель растений, содержащий корпус защитного покрытия с размещенными в нем растениями и искусственным источником света, расположенным сверху, высота которого может изменяться за счет специальных вставок. (См., например, патент РФ №2245025 МПК А01G 9/24 "Камера-компакт для выращивания растений") опубл. 27.01.2005 г. Б.И. №3.
В известном техническом решении световой поток от источника света используется более полно. Устройство позволяет с помощью специальных колец - вставок изменять высоту положения искусственного источника света в зависимости от роста растений, находящихся в его корпусе.
Однако, предложенное устройство не лишено недостатков. В частности, в нем, также как и в аналоге, большая часть потока излучения попадает на поверхность, лишенную растительности. Некоторые растения получают избыточный световой поток, а другая их часть оказывается в тени и имеет недостаточную для их развития освещенность. Это означает, что источник света используется не рационально, т.е. потребляет излишнюю электроэнергию. В описании, приложенном к прототипу, ничего не говорится о применяемом источнике света. Между тем практика показывает, что растения весьма чувствительны к спектральному составу светового потока. Кроме того, в последнее время получает развитие импульсный режим освещения растений. При этом важно соотношение между продолжительностью световых вспышек и темновых пауз при освещении искусственным источником света для того, чтобы обеспечить оптимальный процесс фотосинтеза в растениях.
Иными словами, применяемое защитное покрытие должно иметь возможность изменять с помощью искусственного источника света площадь распределения светового потока, частоту и ширину импульсов света, и спектральный состав излучения, в зависимости от высоты растения и стадии его развития.
Техническим результатом данной полезной модели является снижение потребления электроэнергии и эксплуатационных расходов за счет повышения эффективности использования источника света, и увеличения его срока службы и повышение насыщенности светом при искусственном освещении растений под защитным покрытием. Одновременно решается задача по повышению урожайности и уменьшению сроков созревания земледельческой продукции путем обеспечения более рационального адаптивного распределения освещения, регулирования спектра и изменения величины и времени освещенности по мере роста растений.
Указанный технический результат определяется тем, что в светодиодном, адаптивном, локальном облучателе растений в защищенном от внешней среды пространстве, содержащем защитное покрытие с размещенными в нем растениями, и искусственный источник света, расположенный над растениями и допускающий изменение его высоты, согласно полезной модели, защитное покрытие выполнено в виде отрезка тонкостенной трубы с открытой нижней частью, расположенное над отдельным растением, находящимся на поверхности, на оси симметрии трубы, источник света установлен на площадке, в верхней части трубы на оси ее симметрии так, чтобы центральная ось светового потока источника света совпадала с осью симметрии трубы, причем в качестве источника света применены светодиоды.
В варианте технического решения светодиоды распределены на группы, и каждая группа снабжена отдельным выключателем, включающим группы для увеличения освещаемой поверхности по мере разрастания растения.
В варианте технического решения группы светодиодов различаются углом распределения светового потока.
В варианте технического решения группы светодиодов имеют различный спектральный состав излучения.
В варианте технического решения площадка со светодиодами установлена на трубчатом держателе, верхняя часть трубы снабжена крышкой, в которой выполнено сквозное отверстие, сквозь которое проходит трубчатый держатель.
В варианте технического решения поверхность с растением снабжена отражателем, отражающая поверхность которого направлена навстречу световому потоку светодиодов.
В варианте технического решения площадка со светодиодами расположена в центре отражателя, направляющего световой поток вниз.
В варианте технического решения растение расположено в горшке, установленном на поверхности.
В варианте технического решения верхняя крышка выполнена прозрачной, а площадка со светодиодами установлена на крышке.
В варианте технического решения защитное покрытие снабжено выдвижными стойками.
В варианте технического решения внутренняя поверхность защитного покрытия снабжена светоотражающим слоем.
В варианте технического решения боковая поверхность защитного покрытия снабжена сквозными отверстиями.
В варианте технического решения защитное покрытие выполнено из прозрачного материала.
В варианте технического решения светодиоды снабжены импульсным включателем с регулированием частоты и продолжительности световых импульсов и длительности темновых пауз.
В варианте технического решения между светодиодами и растением помещена линзовая система.
В варианте технического решения защитное покрытие выполнено в виде отрезка цилиндрической трубы.
В варианте технического решения защитное покрытие выполнено в виде отрезка многогранной трубы.
Применение локального для каждого растения защитного покрытия в виде отрезка тонкостенной трубы с открытой нижней частью и с источником света, установленным над растением, дает возможность оптимизировать распределение светового потока на поверхности в центре покрытия и упростить изготовление покрытия. Тем самым удается повысить освещенность именно того участка поверхности, на котором находится растение и снизить мощность, потребляемую источником света. Применение в качестве источника света светодиодов способствует снижению потребления электроэнергии, повышению сроков службы системы в целом. Кроме того, светодиоды можно включать с высокой частотой, они имеют низкую температуру нагрева корпуса, высокую механическую прочность и не боятся попадания на их корпус водяных брызг.
Распределение светодиодов на группы и снабжение каждой группы отдельным выключателем, включающимся для увеличения освещаемой поверхности по мере разрастания растения, позволяет экономно расходовать электроэнергию при освещении, поскольку на начальной стадии роста растению требуется меньший световой поток.
Применение групп светодиодов различающихся углом распределения светового потока расширяет возможности пользователя данным устройством.
Применение светодиодов с различным спектральным составом излучения и возможность периодического изменения спектрального состава освещения дает возможность обеспечить оптимальный режим освещения растения с учетом стадий его развития.
Импульсное освещение рассады с регулированием частоты световых импульсов, продолжительности световых вспышек и ширины темновых пауз позволяет ускорить процесс роста растения и сократить потребление электроэнергии.
Установка площадки со светодиодами на трубчатом держателе, проходящем через сквозное отверстие в верхней крышке, позволяет регулировать освещенность растения изменением высоты расположения источника света.
Наличие отражателя, расположенного на поверхности с растением, способствует более полному использованию светового потока, который, отражаясь, повышает насыщенность светом внутри защитного корпуса.
Наличие отражателя на площадке, в центре которого расположены светодиоды, также повышает насыщенность светом внутреннего пространства защитного корпуса, что способствует лучшему развитию растения и снижению расхода электроэнергии на освещение.
Выращивание растения в горшке упрощает последующий уход за посадками.
Выполнение верхней крышки прозрачной с установкой площадки со светодиодами на крышке, предохраняет светодиоды от лишней влаги, которая скапливается внутри защитного покрытия и устраняет нагрев внутренней части защитного корпуса.
Использование выдвижных стоек для защитного покрытия позволяет автоматизировать процесс плавного регулирования высоты источника света над растением. Кроме того, в этом случае возможен групповой метод выращивания растений одного вида и времени посадки.
Наличие светоотражающего слоя на внутренней поверхности защитного покрытия повышает насыщенность светом внутри покрытия и рационально для растения, выращиваемого в парнике или теплице в темное время года.
Применение сквозных отверстий в боковых поверхностях защитного покрытия дает возможность регулировать температуру внутри покрытия.
Выполнение защитного покрытия из прозрачного материала позволяет снизить световой поток светодиодов при наличии внешнего освещения.
Наличие линзовой системы, расположенной между растением и источником света, дает возможность упросить систему регулирования освещенностью.
Выполнение защитного покрытия в виде отрезка цилиндрической трубы позволяет использовать наиболее распространенные конструкции труб.
Выполнение защитного покрытия в виде отрезка многогранной трубы способствует повышению жесткости конструкции.
Заявленная полезная модель иллюстрируется 14-ю фигурами.
На фиг.1 представлена конструкция защитного покрытия, выполненного в виде отрезка цилиндрической трубы, с источником света.
На фиг.2 показано защитное покрытие со светодиодами, вид снизу.
На фиг.3 видна боковая проекция пакета защитных покрытий, состоящего из нескольких светодиодных, адаптивных, локальных облучателей, установленных над растениями одного вида и одного времени посадки.
На фиг.4 изображен пакет защитных покрытий, состоящий из локальных облучетелей растений в сборе, вид сверху.
На фиг.5 нарисован светодиодный облучатель, в котором площадь освещаемой поверхности регулируется путем изменения положения источника света.
На фиг.6 представлен адаптивный облучатель, в котором источники света размещены в центре плоского диска большого диаметра, порытого светоотражающим слоем.
На фиг.7 показан локальный облучатель, в котором поверхность с растением снабжена параболическим отражателем.
На фиг.8 нарисован светодиодный адаптивный локальный облучатель растений, в котором источники света расположены в центре параболического отражателя, а поверхность с растением также снабжена параболическим отражателем.
На фиг.9 имеется чертеж устройства для локального облучения, в котором между источником света и растением установлена линзовая система.
Фиг.10 демонстрирует расположение защитного покрытия над растением, посаженным в горшок.
На фиг.11 показано устройство локального облучения, в котором источник света расположен над прозрачной крышкой защитного корпуса.
На фиг.12 начерчена принципиальная электрическая схема светодиодного облучателя.
На фиг.13 дана осциллограмма изменения светового потока (Ф) и характер интегрального изменения фотосинтетической активности восприятия оптической радиации (ФАР) растениями в зависимости от времени (t) при работе формирователя импульсов света.
На фиг.14 представлено защитное покрытие, выполненное в виде отрезка многогранной трубы, вид сверху.
Общие для всех фигур элементы обозначены одинаково.
В одном из вариантов конструкция осветителя локального бестеневого освещения рассады с индивидуальным перераспределением светового потока над растением, устроена следующим образом. Защитная камера осветителя представляет собой тонкостенную цилиндрическую трубу 1 определенной высоты (фиг.1, 2), выполненную из пластмассы и установленную на поверхности 2, представляющей собой грунт. Диаметр цилиндрической трубы выбирается из расчета, чтобы площадь ее основания соответствовала площади, занимаемой растением в период максимума его роста под защитной камерой, а высота цилиндрической трубы - защитной камеры не препятствовала его первоначальному росту. В верхней части защитной камеры, в торцевой поверхности, в ее стенках выполнены диаметрально расположенные прямоугольные прорези 3, в которые вставлен держатель 4. Держатель представляет собой полосу, в центре которой установлена площадка 5, представляющая собой плоский диск (фиг.2). И полоса 4, и площадка 5 изготовлена из прозрачного пластика. Они скрепляются между собой, например, с помощью клея. Длина полосы равна или несколько больше внешнего диаметра цилиндрической защитной камеры 1. Концы полосы 4 входят в прорези 3 так, чтобы центр площадки 5 оказался на оси трубы. На площадке 5, установлен источник света 6, выполненный на светодиодах. Центральная ось светового потока светодиодов совпадает с осью симметрии защитной камеры и световой поток от них направлен вниз камеры 1 на растение. Количество светодиодов зависит от требуемой освещенности поверхности, количества спектральных составляющих светового потока и мощности светодиодов. Светодиоды могут различаться по углу распределения светового потока. В частности, площадка 5 состоит из центральной части 5' и плоских концентрических колец 5” и 5'''. Таких колец может быть больше, чем представлено на фиг. На центральной части установлены светодиоды с минимальным углом светораспределения, выполненным так, чтобы световое пятно, т.е. площадь освещаемой поверхности, совпадало в плане с площадью, занимаемой растением в начале его роста. Для этого, предварительно, определяют угол α светораспределения центральных светодиодов (центрального светодиода) 6'. На концентрическом кольце 5" располагают светодиоды, соответственно 6", имеющие больший, чем у средних светодиодов 6' угол светораспределения (угол обзора). И, наконец, на концентрическом кольце 5''' установлены светодиоды 6''', имеющие максимальный угол светораспредления. На фиг.1 также показаны контуры растения 7' 7" и 7''', увеличивающегося в объеме по мере его роста. Тонкой пунктирной линией, штрих пунктиром и утолщенным пунктиром изображено примерное светораспределение по мере включения светодиодов 6', 6" и 6'''. Токоподвод к светодиодам производится гибким проводом (на фиг. не показан).
В варианте технического решения защитное покрытие 1 снабжено выдвижными стойками, состоящими из выдвигаемых частей 8 и опорных трубчатых деталей 9, снабженных фиксаторами 10. Несколько трубчатых покрытий могут быть скомпонованы в общий пакет. Все трубчатые защитные покрытия 1 в пакете крепятся к общей платформе 11 (фиг.3, 4). Платформа опирается на части стоек 8. Для подъема платформы может быть использован реечный привод. Для больших площадей с рассадой может быть применен и гидропривод с адаптивной автоматизированной системой перемещения всех стоек. Платформа выполнена из сплошного прозрачного материала, и имеет отверстия 12 для отвода тепла от светодиодов и вентиляции рассады. Для полноценного освещения необходимо, чтобы однотипные защитные покрытия устанавливались над растениями одного вида и одного времени посадки.
В варианте технического решения защитное покрытие 1 снабжено верхней торцевой крышкой 11 (фиг.5) со сквозным отверстием 13 посередине. Светодиоды 6 размещены на площадке 5. Эта площадка прикреплена к трубчатому держателю 14. Крышка 12 выполнена из прозрачного материала. Внутренняя поверхность крышки может быть покрыта светоотражающим слоем (на фиг. не показан). По периметру отверстия установлен сальник 15, выполненный из губчатой резины, что необходимо для удержания трубчатого держателя в заданном положении. Токоподводящие провода (на фиг. не показаны) проходят внутри трубчатого держателя 14. Боковая поверхность защитного покрытия 1 снабжена сквозными отверстиями 16. Боковые поверхности покрытия 1 также могут быть покрыты светоотражающим слоем.
В варианте технического решения светодиоды 6 размещены на площадке, расположенной в центре плоского диска 17 (фиг.6). Внутренняя сторона диска 17 покрыта светоотражающим слоем (на фиг. не показан). Диск 17 прикреплен к трубчатому держателю 14. Растение находится в центре плоского отражателя 18, отражающая поверхность которого направлена в сторону светодиодов 6.
В варианте технического решения поверхность с растением 7 снабжена параболическим отражателем 18' (фиг.7), отражающая поверхность которого направлена навстречу световому потоку светодиодов 6. В остальных деталях конструкция осветителя аналогична фиг.6. При этом, растение 7 находится в центре отражателя 18'.
В варианте технического решения светодиоды расположены на трубчатом держателе 14 в центре параболического отражателя 19 (фиг.8), выполненного аналогично параболическому отражателю 18', находящемуся на поверхности с рассадой. Остальная часть конструкции имеет те же элементы, что и на фиг.7.
В варианте технического решения внутри защитного покрытия 1 между источником света 6 (фиг.9) и растением 7 установлена оптическая система 20, выполненная, например, на основе линзы Френеля. Для установки светодиодов 6 применен трубчатый держатель 14, аналогичный держателю, представленному на фиг.5. Устройство крышки для группы растений, выращиваемых на основе пакета аналогично устройству, описанному выше. В данной конструкции может быть использован параболический отражатель, располагаемый на поверхности с растением, аналогичный отражателю, представленному на фиг.7.
В варианте технического решения растение 7 высажено в горшок 21 (фиг.10), установленный на поверхности. При этом возможны все конструкции установки светодиодов над растением, приведенные выше. Корпус защитного покрытия 1 может содержать сквозные отверстия 22 для вентиляции. Стенки покрытия 1 могут быть выполнены из прозрачного материала.
В варианте технического решения защитное покрытие 1 со светодиодами 6 расположено над прозрачной крышкой 23 (фиг.11) корпуса 24, который закрывает растение (на фиг. не показана). Для крепления корпуса на внешней стороне верхней части защитного покрытия с двух сторон выполнены пазы 25. В пазы вставлены уголковые держатели 26, которые нижними полками прикреплены к крышке 23 корпуса 24.
Во всех приведенных вариантах технического решения корпус покрытия 1 может быть выполнен из прозрачного материала.
с
к
ж
о
уи
с
к
ж
о
уи
Электрическая схема (фиг.12) состоит из блока 27 электропитания и преобразования напряжения и блока управления 28. Вход блока управления 28 связан с регулятором частоты импульсов 29, регулятором темновых пауз 30 и регулятором спектра излучения 31. На вход блока управления подаются также сигналы от регулятора амплитуды (силы света) 32 световых импульсов. Светодиоды 6 включены на выход блока управления по последовательно-параллельной схеме и имеют различный спектр излучения, например, синий 6, красный 6, желтый 6, оранжевый 6 и т.д., а также ультрафиолетовый и инфракрасный спектр излучения 6. Светодиоды каждого спектра излучения распределены по группам. Каждая группа светодиодов включена на отдельный регулятор тока, соответственно, 33, 33, 33, 33, 33 и т.д. Между общим минусовым зажимом светодиодов и блоком управления 28 имеется общий выключатель светодиодов 34, срабатывающий по сигналам блока управления 28, в соответствии с сигналами, поступающими от регулятора частоты импульсов 29 и регулятора темновых пауз 30.
1
Импульсы светового потока «Ф» 35, в зависимости от времени «t», будут иметь вид, показанный на фиг.13. Частота появления импульсов зависит от уставки регулятора частоты импульсов 29. Продолжительность импульса зависит от уставки регулятора темновых пауз 30. Характер интегрального изменения ФАР, при импульсном включении светодиодов, в зависимости от времени t, будет иметь вид 36 последовательных нарастающих волн, с последующей установившейся их амплитудой.
В варианте технического решения защитное покрытие выполнено в виде отрезка тонкостенной многогранной трубы 37 (фиг.14). Количество граней зависит от заготовок, выпускаемых производителем пластмассовых труб, и варьируется от трех до бесконечности. В остальных деталях покрытие содержит те же элементы, что и конструкция, представленная на фиг.1 и 2.
В варианте технического решения спектральный состав светодиодов каждого защитного покрытия состоит, например, из красного, синего, желтого и других диапазонов, а также может включать в себя инфракрасный и ультрафиолетовый спектры излучения. По мере роста растения изменяют и спектр излучения источника света. Например, в начале роста рассады светят светодиоды с, преимущественно, синим спектром излучения, который способствует более быстрому разрастанию зеленой массы. По мере же развития растения добавляют светодиоды, преимущественно, с красным спектром излучения, что ведет к ускорению созревания растения. При импульсном режиме освещения спектральный состав включаемых источников света может чередоваться. Например, в одном периоде времени освещения включают синие светодиоды, а затем, во время освещения в нескольких других периодах времени включают красные светодиоды и т.д.
Светодиодный адаптивный, локальный облучатель растений действует следующим образом. После установки защитного покрытия 1 над ростком растения 7 и включения светодиодов 6, световой поток от них будет распределяться внутри защитного покрытия 1. Поскольку световое пятно от светодиодов не намного больше, чем площадь, занимаемая растением в начале его роста, то практически весь световой поток будет попадать на растение. Таким образом, обеспечивается почти стопроцентное использование светового потока по его прямому назначению. Это позволит в десятки раз снизить расход электроэнергии, особенно на ранней стадии развития растения.
Площадь освещаемой поверхности в нижней части защитного покрытия изменяют по мере разрастания растения так, чтобы освещать все вершки растения. Если высота растения доходит до некоторого уровня, то в дальнейшем, сообразуясь с погодными условиями, можно поднимать защитное покрытие над растением с помощью раздвижных стоек 8, 9, меняя и высоту расположения светодиодов. Если внешние стенки защитного покрытия снабжены светоотражающим слоем, то часть светового потока, отражаясь от внутренних стенок покрытия 1, будет попадать на растения с разных сторон, обеспечивая, таким образом, бестеневое освещение с высокой насыщенностью светом внутри покрытия. Это улучшит освещенность всей поверхности растения, что создаст условия для его интенсивного роста.
В варианте технического решения площадь освещаемой поверхности под покрытием изменяют путем регулирования высоты положения источника света 6 (фиг.5) над растением 7.
Способы регулирования освещаемой поверхности выбираются в зависимости от условий внешней среды, конструкции теплицы, площади посадки, вида растения и технологических возможностей. Через прозрачную крышку можно наблюдать за ростом саженца 7.
В варианте технического решения изменение площади освещаемой поверхности производят путем изменения высоты светодиодов за счет перемещения трубчатого держателя.
Предложенное устройство особенно удобно, когда выращивают растения одного вида и одного времени посадки, высаженных рядами (фиг.3). В этом случае однотипные покрытия устанавливают над каждым ростком, а площадь освещаемой поверхности изменяют одновременно для всех растений. Изменение площади освещаемой поверхности с помощью общего пакета 8 можно производить для всех указанных вариантов исполнения осветителя (фиг.1, 5, 6, 7, 8, 9).
Возможно два варианта исполнения пакета. Если известно расстояние между растениями, 7, то, заранее, на ровной поверхности, на соответствующем расстоянии друг от друга устанавливают защитные покрытия 1 с держателями и светодиодами 6. Затем производят разводку проводов (на фиг. не показаны), которые проходят по держателям 3. Провода между покрытиями соединяют в клеммах (на фиг. не показаны) в соответствии с выбранной схемой включения. После этого верхние торцы покрытий смазываются клеем и накрываются общей платформой 11. Платформа может быть выполнена из сплошного прозрачного материала, и иметь отверстия 12 для отвода тепла от светодиодов и вентиляции рассады.
В другом варианте над каждым из растений 7 устанавливается защитное покрытие со светодиодами 6, затем на месте производится соединение проводов между светодиодами всех покрытий. Дальнейшие операции аналогичны описанным выше, а вся конструкция выглядит также аналогичным образом.
Если требуется групповая система освещения нескольких растений по типу фиг.3, 4, то сальник в отверстии 13 отсутствует и трубчатый держатель 14 перемещается в отверстии крышки свободно. Все держатели объединены с общей платформой так, как это показано на фиг.3, 4, и снабжены подъемным устройством, выполненным, например, аналогично стойкам 9, показанным на фиг.3.
Одновременное изменение высоты расположения защитных покрытий по отношению к растениям обеспечивается с помощью выдвижных стоек 9. Тогда площадь освещаемой поверхности изменяют одновременно для всех растений, которые могут быть высажены несколькими рядами. Плоский 18 или параболический отражатель 18' (фиг.7), установленный вокруг растения, направляет часть светового потока, не попавшего на растение, вверх. Этот световой поток попадает на внутреннюю поверхность диска 17. Отражаясь от этой поверхности и внутренней поверхности покрытия 1, он, в конечном итоге, попадает на растение с разных сторон, не образуя тени. Таким образом, обеспечивается более полное использование светового потока по его прямому назначению, что и способствует снижению потребления электроэнергии.
При регулировании площади освещаемой поверхности изменением угла распределения светового потока с помощью линзы Френеля 20 (фиг.6) диапазон изменения высоты светодиодов 6 невелик. В зависимости от расположения источника света, линза либо концентрирует световой поток, практически до небольшого пятна, либо рассеивает его по всей поверхности дна покрытия, либо распределяет его на большом пространстве, при этом часть светового потока, отражаясь от стенок покрытия, обеспечивает бестеневую подсветку растения с разных сторон.
В варианте технического решения, по мере разрастания растения, защитное покрытие 1 вместе со светодиодами 6 поднимают так, чтобы ось симметрии покрытия совпадала с центральной частью растения. При этом образуется зазор (на фиг. не показан) между поверхностью с рассадой 7 и нижним краем покрытия 1.
В варианте, когда и светодиоды 6 располагают в центре параболического отражателя 19 (фиг.8), обеспечивается наибольшая эффективность использования светового потока за счет того, что потери на рассеяние сведены к минимуму. При этом и мощность, потребляемая светодиодами минимальна. Насыщенность светом внутри покрытия максимальна. Растение буквально купается в световом потоке, исходящим из разных направлений, и будет развиваться быстро, а качество выращенного растительного продукта будет очень высокой.
Применение сквозных отверстий в боковой поверхности защитного покрытия дает возможность, при необходимости, осуществлять вентиляцию внутри защитного покрытия, охлаждая и растения 7 и светодиоды 6. Аналогичную роль играет и обдув внешней поверхности покрытия. Очевидно, что эти два метода вентиляции можно совмещать или использовать один из них.
Наличие защитного покрытия, выполненного из прозрачного материала, дает возможность дополнительно к светодиодам, имеющимся внутри покрытия, добавлять для облучения растений и световой поток внешних источников света.
При всех изложенных способах регулирования площади освещаемой поверхности силу света светодиодов увеличивают по мере разрастания зеленой массы растений, что позволяет экономно использовать электроэнергию. При этом высокая степень бестеневой облученности растений обеспечивается на всех стадиях роста рассады.
Предлагаемое устройство имеет достоинства в случаях, когда растение высаживается в горшок. В период времени, когда температура окружающей среды достаточно высока, защитное покрытие можно снять, а при снижении температуры снова его поставить. На определенной стадии роста защитное покрытие убирается, и растение продолжит свое развитие при естественном освещении.
При использовании корпуса 24 с прозрачной крышкой 23 (фиг.11) светодиоды оказываются изолированными от пространства, в котором высажены растения. Это позволяет устранить нагрев растения и оградить источник света от конденсата влаги, имеющейся под корпусом. Защитное покрытие можно крепить к крышке шурупами - саморезами или приклеивать скотчем. Регулирование площади освещаемой поверхности производится путем дополнительного включения светодиодов.
Выбор вида защитного покрытия определяется, в основном, стоимостью и размерами многогранных или круглых труб. При этом, при прочих равных условиях, следует отдавать предпочтение круглым трубам, так как в них проще устанавливать, например, линзовую систему 20 или отражатели 18' и 19. В то же время многоугольное защитное покрытие обладает большей жесткостью.
В основу теории, описывающей влияние света на растения, положен процесс фотосинтеза и другие фотобиологические процессы, которые избирательны к различным длинам волн. Изменяя суммарный спектр излучения можно регулировать рост и созревание растений. Различными опытами установлено, что красный свет способствует разрастанию зеленой массы растения, а синий световой поток необходим для полноценного развития и созревания.
Практика растениеводства показывает, что для получения оптимального уровня метаболических процессов на разной стадии развития растений необходимо изменять частоту световых импульсов, спектральный их состав, амплитуду, скважность, т.е. соотношение световой и темновой пауз.
В электрической схеме (фиг.11) блок 27 преобразует переменный ток сети в постоянный с соответствующим напряжением для питания светодиодов 6 и обеспечивает его стабилизацию. С помощью регулятора частоты импульсов 29 устанавливается частота "f" включения светодиодов, которая может варьироваться в широком диапазоне от f=0-150 кГц. Регулятором темновых пауз 26 варьируется время включенного состояния светодиодов в пределах периода Т=1/f путем периодического включения, выключения выключателя 30. При этом растения получают порции светового потока (фиг.12), который возбуждает в растениях фотоактивные молекулы, формирующие процесс фотосинтеза, идет анаболический процесс, вызывающий рост растений с выделением кислорода. Во время темновых пауз имеет место биологический отдых растения с выделением углекислого газа. Этот процесс можно сравнить с дыханием живых организмов. Светодиодный адаптивный локальный облучатель растений позволяет в широком диапазоне изменять амплитуду световых вспышек регулятором 32.
Предложенное устройство позволяет опытным путем определять, а затем и формировать оптимальный коэффициент скважности, время экспозиции, спектральный состав и амплитуду светового потока для обеспечения максимального урожая данного вида растений. При этом, выращивание растений в светоимпульсном режиме освещения может производиться круглосуточно, а потребление электроэнергии сократиться в сотни раз.
Спектральный состав освещения изменяется с помощью регулятора спектра излучения 31. Эта регулировка может производиться вручную или по определенной программе и сопровождается изменением тока, потребляемая светодиодами 6. Спектральный состав излучения изменяется вручную путем воздействия на отдельные регуляторы 33.
Светодиоды могут различаться, как по спектру излучения, так и по углу распределения светового потока. Тогда в начале роста растения будут включаться световые приборы с небольшим углом распределения, например, излучающие красный свет. А по мере разрастания добавятся светодиоды, например, с синим спектром.
Конструкция облучателя предельно проста, выполняется из легких, относительно дешевых материалов, легко монтируется, рассчитана на многократное длительное использование. Таким образом, предложенный светодиодный, адаптивный, локальный облучатель растений и набор дополнительных факторов, воздействующих на растения, позволяет потребителю получить комплексное осветительное устройство с широкими возможностями по выращиванию различной сельскохозяйственной продукции круглосуточно и в любое время года. При выращивании растений с использованием предложенного светодиодного устройства конструкцию парника или теплицы можно существенно упростить, а в некоторых случаях и просто ограничиться использованием предложенного трубчатого защитного покрытия.