ЛИНЕЙНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ФИТОСВЕТИЛЬНИК
LINEAR LED FLUORESCENT LAMP

Изобретение относится к светотехнике, а именно, к светодиодным светильникам, предназначенным для искусственного освещения растений разноспектральным световым полем с эффектом фотобиологического действия.
Проблема выращивания растений в теплицах, оранжереях, зимних садах, агропромышленных комплексах, а также в домашних условиях в осенне-зимний период сводится к тому, что не хватает количества света для нормального протекания физиологических процессов, поэтому приходится растения, в частности, рассаду, дополнительно облучать.
Существуют фитосветильники, в которых используются газоразрядные лампы, содержащие пары ртути, натрия и ксенона, чтобы обеспечить растения светом синего и/или красного спектра излучения. В качестве примера можно привести газоразрядную лампу Philips GreenPower. Таким светильникам присущи следующие недостатки: большие габариты, большое энергопотребление, необходимость специальной утилизации, а также отсутствие системы охлаждения, которое приводит к ухудшению микроклимата в теплицах, оранжереях, зимних садах, агропромышленных комплексах, а также в домашних условиях из-за высокой температуры работы светильника.
С развитием науки и появлением новых технологий, в освещении 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.
Известно, что солнечный свет можно разложить на спектр с различной длинной световых волн: ультрафиолетовая часть лежит ниже 380 нм, фиолетовая - в зоне 380-430 нм, синяя - 430-490 нм, зеленая - 490-570 нм, желтая - 570-600 нм, красная и оранжевая - 600-780 нм, инфракрасная - выше 780 нм. Каждая часть спектра по-своему влияет на физиологию растений. Ультрафиолетовая часть с длинами волн менее 280 нм является губительной для растений, диапазон ультрафиолетовых лучей 315-380 нм полезен для обмена веществ и роста растений, ультрафиолетовое излучение в данном диапазоне длин волн сдерживает вытягивание стеблей. Излучение с длинами волн из диапазона 280-315 нм воздействует на растения, повышая их холодостойкость. Синяя (430-490 нм) и фиолетовая (380-430 нм) части спектра излучения сдерживают излишний рост растений. Воздействие данным излучением стимулирует образование растительных белков и клеточное деление. Эта часть спектра практически без остатка поглощается хлорофиллом, что является залогом интенсивного фотосинтеза. Зеленая часть спектра (490-570 нм) практически не поглощается листовыми пластинами растений, при их избытке растения становятся тонкими, вытянутыми. При этом фотосинтез идет, но его уровень самый низкий. На красную и оранжевую часть (600-780 нм) приходится пик фотосинтеза. Эти длины волн влияют на развитие и регуляцию всех процессов: обмена, дыхания, развития корневой системы, цветение. Наиболее важный отрезок 625-720 нм, эти лучи способствуют росту, производству углеводов, плотно поглощаясь хлорофиллом. Инфракрасные лучи так же воздействуют на растения, но воздействие их несколько специфично, они создают тепловые условия для физиологических процессов и фотосинтеза.
Таким образом, стали появляться фитосветильники на светодиодах, содержащие корпус с источниками излучения, в качестве которых используются синие и красные светодиоды, и теплоотвод, выполненный в виде радиатора, причем тепло от светодиодов передается на теплопроводящее основание, «растягивается» по всей его площади и затем передается на радиатор (патент US 20070058368, патент US 5278432). Авторы патента US 6921182 нашли, что лучшими характеристиками обладает композиция, составленная из синего, оранжево-красного (612 нм) и красного (660 нм) светодиодов. Там же было рекомендовано использовать в источнике фитоактивного освещения растений 12 красных светодиодов (660 нм), 6 оранжевых (612 нм) и только одного синего.
Подобные фитосветильники на светодиодах более легкие, безопасные, имеют больший срок службы и употребляют меньше энергии. Однако таким фитосветильникам присущи следующие недостатки: большое энергопотребление, поскольку им для работы требуется преобразователь напряжения; неравномерное освещение из-за отсутствия линз на каждом светодиоде; низкий теплоотвод, поскольку тепло от светодиодов поступает на радиатор и «растягивается» по всей его площади не равномерно, что приводит к повышению температуры работы светильника, а также к неравномерному освещению.
Для улучшения теплоотвода были разработаны фитосветильники, в которых для отвода тепла от светильников вместо радиатора использовали канал для принудительного водяного охлаждения.
Известен линейный светодиодный фитосветильник (патент CN 103032769), который является наиболее близким к заявленному изобретению (прототип), содержит алюминиевый корпус, светодиодную ленту, снабженную множеством светодиодов и светопропускающее стекло, которые установлены в нижней части алюминиевого корпуса, канал для принудительного водяного охлаждения, расположенный посередине алюминиевого корпуса и уплотнительную ленту, расположенную перед светодиодной лентой в нижней части алюминиевого корпуса.
Недостатком прототипа является низкий (недостаточный) теплоотвод, поскольку канал для принудительного водяного охлаждения расположен посередине алюминиевого корпуса и предназначен для отвода тепла не только от светодиодов, но и от платы схемы управления светодиодами, расположенной с противоположной стороны канала, что в свою очередь приводит к повышению температуры работы фитосветильника, а также к неравномерному освещению. Также недостатком прототипа является неравномерное освещение, поскольку наличие светопропускающего стекла вдоль всей светодиодной ленты, вместо линз на каждом светодиоде, приводит к недостаточному освещению, необходимому для нормального протекания физиологических процессов. Еще одним недостатком прототипа является низкая герметичность фитосветильника, поскольку уплотнительная лента расположена на передней стороне светодиодной ленты и предназначена для герметизации светодиодов, при этом герметизация канала для принудительного водяного охлаждения отсутствует.
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение теплоотвода от светодиодов, повышение герметичности, а также улучшение излучающих характеристик светодиодов.
Заявленный технический результат достигается тем, что заявленный линейный светодиодный фитосветильник содержит алюминиевый корпус, светодиодную ленту, установленную в нижней части алюминиевого корпуса, и канал для принудительного водяного охлаждения, причем алюминиевый корпус выполнен в виде Ω омега профиля, в нижней, плоской, части которого установлена указанная светодиодная лента, а в верхней, закругленной, части профиля, вдоль светодиодной ленты, расположен канал для принудительного водяного охлаждения, на боковых торцах алюминиевого корпуса расположены законцовки, выполненные в виде штуцера для подачи охлаждающей воды с уплотнительными резиновыми сальниками для изоляции корпуса фитосветильника, светодиодная лента содержит светодиоды различного спектра свечения, при этом на каждый светодиод, при помощи держателя, устанавливается линза, создающая световой луч с углом 60°.
В предпочтительном варианте светодиодная лента содержит светодиоды красного спектра, синего спектра, желтого спектра и УФ-спектра.
В заявленном линейном светодиодном фитосветильнике улучшение теплоотвода от светодиодов обеспечивается за счет канала принудительного водяного охлаждения, расположенного в верхней, закругленной, части алюминиевого профиля, вдоль светодиодной ленты, который позволяет обеспечивать соответствующий теплосъем с корпуса фитосветильника, удерживая температуру светодиодов на уровне до 60°, что в свою очередь продлевает срок службы и сохраняет излучающие характеристики светодиодов. Повышение герметичности обеспечивается за счет установки на торцах алюминиевого корпуса законцовок, играющих одновременно роль штуцеров для подачи охлаждающей воды и уплотнительных резиновых сальников для изоляции корпуса фитосветильника. Улучшение излучающих характеристик светодиодов обеспечивается за счет установки на каждый светодиод линзы, которая создает световой луч с углом 60°, что в свою очередь приводит к улучшению фотосинтеза и фотостимуляции роста растений.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - общий вид линейного светодиодного фитосветильника,
фиг. 2 - линейный светодиодный фитосветильник в разрезе,
фиг. 3 - торцевой штуцер с уплотнительными резиновыми сальниками,
фиг. 4 - линейный светодиодный фитосветильник в разборном виде.
На фиг. 1 представлен общий вид линейного светодиодного фитосветильника, который предназначен для искусственного освещения разноспектральным световым полем растений в теплицах, оранжереях, зимних садах, агропромышленных комплексах, а также в домашних условиях.
Заявленный линейный светодиодный фитосветильник, как показано на фиг. 2, содержит алюминиевый корпус 1, одну светодиодную ленту 2, и канал для принудительного водяного охлаждения 3. Алюминиевый корпус 1 выполнен в виде Ω омега профиля, в нижней, плоской, части которого установлена указанная светодиодная лента 2, а в верхней, закругленной, части профиля, расположен канал для принудительного водяного охлаждения 3. При этом канал для принудительного водяного охлаждения 3 располагают вдоль всей светодиодной ленты 2, что позволяет путем управляемого расхода воды обеспечивать соответствующий теплосъем с алюминиевого корпуса фитосветильника, удерживая при этом температуру светодиодов на уровне до 60°. Указанное выше расположение канала для принудительного водяного охлаждения, а также отсутствие в корпусе дополнительных элементов конструкции, выделяющих тепло, позволяет обеспечивать соответствующий микроклимат в теплицах, оранжереях, зимних садах, агропромышленных комплексах, а также в домашних условиях, из-за высокой температуры работы светильника. Корпус фитосветильника, предпочтительно, имеет следующие размеры: длина от 1090 до 1110 мм., ширина 30 мм., высота 30 мм.
Светодиодная лента 2, расположенная в нижней части алюминиевого корпуса, содержит впаянные светодиоды различного спектра свечения и кабель питания, закрепленный в проделанной в конструкции штуцера прорези (на чертежах не показан). Светодиодная лента 2 содержит 28 светодиодов, в том числе: светодиодов красного спектра - 15 шт., синего спектра - 5 шт., желтого спектра - 5 шт., УФ-спектра - 3 шт. При этом на каждый светодиод с устанавливается держатель с линзой, которая создает световой луч с углом 60° (фиг. 4). В фитосветильнике, предпочтительно, применяются светодиоды типа «emitter», суммарная мощность которых 50 Ватт. Питание фитосветильника осуществляется, предпочтительно, преобразователем напряжения 220V/54-84V.
Для герметизации (изоляции) корпуса фитосветильника на боковых торцах алюминиевого корпуса 1 устанавливают законцовки 4 (сальник-штуцеры). Как показано на фиг. 3 законцовки 4 выполнены в виде штуцера с уплотнительными резиновыми сальниками, которые играют одновременно роль для подачи охлаждающей воды и для изоляции корпуса 1 фитосветильника, соответственно.
На фиг. 4 показан линейный светодиодный фитосветильник в разборном виде, где слева направо - корпус в виде алюминиевого Ω омега профиля 1, светодиодная лента 2 с собранными линзами, светодиодная лента 2 до установки линз.
Заявленный линейный светодиодный фитосветильник работает следующим образом.
Линейный светодиодный фитосветильник размещают над поверхностью площадки с выращиваемыми растениями, устанавливая его на выбранной высоте. При подаче электропитания на светодиодную ленту все 28 светодиодов излучают свет соответственно красного, синего, желтого и УФ-спектра свечения, при смешении которых вырабатывается комбинированный световой поток, обладающий фитобиологической активностью. В зависимости от выбираемой поверхности площадки для выращиваемых растений (теплицы, оранжереи, зимние сады, агропромышленные комплексы, или домашние условия) выбирают необходимое количество фитосветильников. Отвод тепла от светодиодов в линейном светодиодном фитосветильнике осуществляется с помощью канала для принудительного водяного охлаждения 3 регулируемого либо вручную, либо с применением автоматики, в зависимости от суммарного выделения тепла и выбранного размера помещения, в котором они работают.