СВЕТОДИОДНАЯ СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ РАСТЕНИЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к растениеводству, может быть использовано в теплицах.
Известна система выращивания растений, включающая высаживание растений в лотки, освещение их искусственным светом, снабжение растений питательным раствором в процессе перемещения ветвей конвейера и сбор урожая, в котором освещение растений производят импульсно посредством подвижно и реверсивно перемещающихся вдоль ярусов конвейера светодиодов с длительностью темновой фазы, большей, чем продолжительность светового импульса, и со спектральным составом, содержащим преимущественно синий и красный спектры излучения, при этом снабжение растении питательным раствором и фитогормонами производят при определенном положении лотков на конвейере с учетом стадии развития растений, а воду для растворов предварительно обрабатывают с помощью электромагнитных облучателей (патент РФ №2 332 006. Бюл. №24 от 28.08.2008).
Известен облучатель для растениеводства, содержащий корпус, матрицу светодиодов. максимумы которых в спектре излучения лежат в области 450-480 и 660-690 нм, блок управления рабочими токами светодиодов с синим и красным цветом свечения, в котором матрица включает светодиоды с углом излучения не превышающим 30° (патент РФ №59206 Бюл. 34 от 10.12.2006).
Недостатком этих изобретений является то, что используется не весь спектр облучения, необходимый растениям.
Известен светодиодный адаптивный локальный облучатель 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 (патент РФ №91250 Бюл. №4 от 10.02.2010).
Известно устройство для выращивания растений, включающее ряд размещенных по вертикали открытых емкостей, нижняя из которых выполнена с днищем, а остальные без днища, при этом вегетационные емкости размещены одна в другой в виде телескопического соединения, и размер поперечных сечений емкостей увеличивается от нижней емкости к верхней, оно также снабжено съемной крышкой, соединенной с нижней вегетационной емкостью и содержащей ряд размещенных по вертикали открытых емкостей из светопрозрачного материала, верхняя из которых выполнена с днищем, а остальные без днища, причем емкости размещены одна в другой в виде телескопического соединения, и размер поперечных сечений емкостей увеличивается от верхней емкости к нижней, отличающееся тем, что нижняя вегетационная емкость заполнена почвенно-подобным субстратом и выполнена сплошной, над днищем верхней крышки расположен облучатель, состоящий из светодиодов, а снаружи нижней вегетационной емкости расположено программирующее устройство (патент РФ №90968, бюл. №3 от 27. 01.2010).
Недостатками этих изобретений является использование светодиодов различного спектра излучения в узком диапазоне, в результате чего появляются промежутки с неиспользуемым спектром.
Основная часть солнечной энергии достигает земли в качестве видимого света и инфракрасного излучения и небольшая часть (7…13%) в виде ультрафиолетового излучения.
Большинство тепличных хозяйств используют для освещения площадей экономичные натриевые лампы, и светодиодные светильники красного и синего спектра излучения, однако их спектр лишь частично заменяет естественный солнечный спектр, необходимый для роста и развития растений. Расширение спектра источников света в область УФ излучения в растениеводстве может позволить достичь повышения урожайности и повысить качественные характеристики продукции.
Синяя и красная часть спектра нужны растениям для развития корневой системы, созревания плодов и увеличения зеленой массы, зеленая часть спектра полезна для фотосинтеза плотных листьев и листьев нижнего яруса, (журнал «Современные технологии автоматизации» №2 2010) ультрафиолетовое излучение участвует как в процессе фотосинтеза, так и в гормональном и ферментативном регулировании основных процессов в растении, причем на разных этапах развития растений необходимый спектр излучения различный.
Как показывают исследования ученых (В.М.Леман, монография Культура растений при электрическом свете, 1971 г, Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисовский Г.П., Светокультура растений, Новосибирск, 2000 г.) для растений наиболее благоприятным является солнечный - непрерывный спектр, а также исследования ученых (Wamngton, Mitchell Halligan/ Comparisons of plant growth under four different lamps combinations and various temperature and irradiance levels/ Agricultural meteorology/ 1976. V16. N2. P231, Wamngton, Mitchell/ The influence of blue and red biosed light spectra on the growth and development of plants/ Agricultural meteorology/ 1976. V16. N2. P.247/ HH Протасова, Дж.М.Уеллс, М.В.Добровольский, Л.Н.Цоглин. Спектральные характеристики источников света и особенности роста растений в условиях исскуственного освещения. Физиология растений. Том 37, вып.2. 1990 г.) показали что растениям нужен непрерывный равноэнергетический спектр. Поэтому наилучшими по спектральному составу являются металогалогеновые лампы. Недостатком этих ламп является низкий срок службы и высокие эксплуатационные затраты. Наиболее экономичным источником света с непрерывным спектром во всем видимом световом диапазоне являются белые светодиоды на основе карбида кремния или аналогичные (Исследование параметров семейства светодиодов CREE XLAMP. Компоненты и технологии. №11. 2006 г.).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является универсальный светодиодный осветитель с микроапрцессорным управлением который содержащий плафон с источником света, состоящим из групп светодиодов с различными спектрами излучения, корпус с микропроцессорной системой управления и коммутатором групп светодиодов, датчик освещенности и блок электрического питания, а так же плафон шарнирно установлен на держателе, а корпус и держатель прикреплены к подставке, расположенной на освещаемой поверхности (патент RU 39183 20.07.2004).
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение урожайности при снижении затрат на производство.
В результате использования предлагаемой системы облучения появляется возможность создать светильник с расширенным непрерывным спектром и возможностью регулирования спектрального состава облучателя, что позволяет менять характеристики облучателя в зависимости от фазы роста растений.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что светодиодная система освещения растений включающая светодиоды красные, синие, зеленые и ультрафиолетовые и блок управления с отдельными выходами регулирования уровня излучения светодиодов каждого спектра отдельно в зависимости от этапа развития и вида растений содержит светодиоды белого спектра.
В другом варианте светодиодная система освещения растений включающая светодиоды и блок управления уровнем освещенности и выдержки в зависимости от этапа развития и вида растений содержит светодиоды белого спектра и дополнительные ультрафиолетовые светодиоды, в котором мощность излучения ультрафиолетовых светодиодов составляет 5…15% от белых, при чем белые и ультрафиолетовые светодиоды работают или одновременно или поочередно, с разными промежутками времени.
В другом варианте светодиодная система освещения растений включающая светодиоды и блок управления уровнем освещенности и выдержки в зависимости от этапа развития и вида растений в качестве источника света содержит светодиоды белого спектра.
Наиболее энерго-экономичным способом создания широкополосного источника света является применение светодиодов непрерывного белого спектра, в связи с тем, что белые светодиоды обладают большей светоотдачей по сравнению с цветными светодиодами и имеют непрерывный спектр во всем видимом диапазоне, при этом вместе с белыми светодиодами могут применяться цветные и ультрафиолетовые для усиления отдельных участков спектра.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг.1, фиг.2. и фиг.3.
На фиг.1, светодиодная система освещения растений содержит светодиоды красного 1, зеленого 2, синего 3, ультрафиолетового 5 спектра, блок управления 5 и светодиоды белого непрерывного спектра 6.
На фиг.2, светодиодная система освещения растений содержит светодиоды ультрафиолетового 5 спектра, блок управления 5 и светодиоды белого непрерывного спектра 6.
На фиг.3, светодиодная система освещения растений содержит блок управления 5 и светодиоды белого непрерывного спектра 6.
Предлагаемая система освещения растений (фиг.1) работает следующим образом: от блока управления 5 питаются светодиоды различных спектров излучения красного 1, зеленого 2, синего 3, ультрафиолетового 4, и белого спектра 6, при этом мощность излучения светодиодов каждого спектра регулируется отдельно в зависимости от вида и этапа развития растений отдельно при этом цветные и ультрафиолетовые светодиоды дополнительно усиливают необходимую часть спектра светильника.
Предлагаемая система освещения растений (фиг.2) работает следующим образом: от блока управления 5 питаются светодиоды различных спектров излучения белого 6 и ультрафиолетового 4, при этом мощность излучения светодиодов каждого спектра регулируется отдельно в зависимости от вида и этапа развития растений отдельно, при этом белые и ультрафиолетовые светодиоды работают или одновременно или поочередно с различными промежутками времени. Мощность излучения ультрафиолетовых светодиодов составляет 5…15% от белых. В случае работы белых и ультрафиолетовых светодиодов поочередно уменьшается эффект фотореактивации ультрафиолетового спектра на фоне более мощного белого.
В предлагаемой системе освещения растений (фиг.3) блок управления регулирует уровень излучения белых светодиодов в зависимости от этапа развития и вида растения.
В предлагаемой системе освещения растений применяются белые светодиоды на основе карбида кремния или аналогичные, которые имеют непрерывный спектр во всем видимом световом диапазоне, например MCE4WT фирмы CREE.