Оценить PPFD при освещении растения белыми светодиодами просто: 1000 лк = 15 мкмоль/с/м2

    Статья «Освещение растений белыми светодиодами» вызывала живое обсуждение практических задач, и стало ясно — методы нужно упрощать.



    Как элементарно пересчитать освещенность в единицы фотосинтетической активной радиации: PPFD, YPFD и радиометрическую плотность мощности? И что из этого действительно нужно?

    Измерение и запись параметров осветительной установки


    На заглавной фотографии показана построенная детьми осветительная установка, для которой, в отличие от многих коммерческих решений, известен полный набор параметров: {0,3 м2; 50 Вт; 11000 лк; 3000 К; Ra = 98; 165 мкмоль/с/м2; 24×7}. Параметры могут быть не оптимальны, но их запись позволяет решение обсуждать, перенимать опыт, предлагать и пробовать другие варианты. Не делать такие записи в образовательном проекте некорректно и непедагогично.

    Для оценки величины освещенности растения небелым светом требуется спектрометр. Освещенность белым светом измеряется гораздо более доступным люксметром. А так как форма спектра белого света с достаточной для агротехнических целей точностью описывается обычно известными цветовой температурой и цветопередачей [1], измерение освещенности в люксах позволяет оценить фотосинтетически активную радиацию в любых других единицах.

    Когда белый свет не только оправдан, но и желателен


    Под белым светом растения эволюционировали всю историю жизни на Земле, хорошо растут под ним и в искусственной среде. Эффективность современных белых светодиодных светильников, выраженная в мкмоль/Дж в актуальном диапазоне 400…700 нм, примерно соответствует лучшим специализированным ДНаТ и незначительно уступает светодиодным фитосветильникам с обедненным спектром [1]. Что делает использование белого света энергетически оправданным.
    Проект Фитекс представил результаты эксперимента по выращиванию различных культур в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Эксперимент показал, что спектр на параметры урожая влияет. Чрезвычайно любопытно сравнить растения, выросшие под белым светом, под светом ДНаТ и узкополосным розовым (рис. 2).


    Рис. 2 Салат, выращенный в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Изображения из видеозаписи, опубликованной проектом «Фитэкс» в материалах конференции «Технологии Агрофотоники» в марте 2018г.

    По численным показателям первое место занял уникальный небелый спектр под коммерческим названием Rose, который по форме не сильно отличается от испытываемого теплого белого света высокой цветопередачи Ra=90. Сюрпризом оказалось, что еще меньше он отличается от спектра теплого белого света экстравысокой цветопередачи Ra=98 (того самого, что использован детьми в осветительной системе на заглавной фотографии). Основное различие в том, что у Rose небольшая доля энергии из центральной части удалена (перераспределена к краям):



    Перераспределение энергии излучения из центра спектра к краям либо ни к чему не приводит, либо снижает эффективность фотосинтеза листьев нижнего яруса [2]. Зато свет становится розовым.

    Розовый свет или желтый свет ДНаТ может быть использован в промышленных теплицах. Но когда люди делят общее с растениями помещение необходим белый свет. К примеру, в образовательных проектах растения должны быть наблюдаемы постоянно и нет альтернативы белому свету высокой цветопередачи, обеспечивающему зрительный комфорт человека и хорошие условия для развития растения [1].

    Сравнение различных вариантов спектров для освещения растений


    Прямое сравнение спектров источников света (рис. 3) показывает, что свет самых распространенных белых светодиодов 4000 К / Ra=80 богаче спектра ДНаТ и несколько уступает по содержанию красной компоненты типичному спектру розового света для освещения растений с прижившимся, но явно некорректным коммерческим названием «grow light full spectrum». Белый свет высокой цветопередачи по спектральному составу богаче остальных вариантов и ближе к сплошному спектру естественного света.


    Рис. 3 Сравнение спектров белого светодиодного света и основных вариантов специализированного света для выращивания растений

    По графикам видно, что рост цветопередачи белого света приводит к росту доли бесполезного для фотосинтеза света с длиной волны больше 700 нм. Но эта доля не превышает нескольких процентов и не выше, чем у «grow light full spectrum».

    Спектральные составляющие, выполняющие только сигнальную функцию, и не входящие в спектр белого светодиодного света – прежде всего 400 нм и 730 нм, могут быть добавлены к белому свету с использованием отдельных светильников с узкополосными светодиодами. Проверка целесообразности такой добавки и определение ее оптимальной интенсивности для каждой выращиваемой культуры достаточно проста. Но первым делом должна быть удовлетворена основная потребность растения в свете – энергетическая.

    LER: Luminaire Efficacy Rating


    Параметр LER[лм/Вт] имеет ту же размерность, что и световая отдача η[лм/Вт], характеризующая светильник, но обозначает световой поток в люменах, соответствующий одному ватту радиометрической мощности излучения.

    LER слабо зависит от цветовой температуры КЦТ, и имеет значимый разброс при фиксированной цветопередаче Ra (рис. 4). В качестве оценки LER можно пользоваться округленным значением LER = 300 лм/Вт.


    Рис. 4 Зависимость LER белого светодиодного света от общего индекса цветопередачи

    Зная величину LER, легко посчитать радиометрическую мощность по формуле W = F / LER и плотность радиометрической мощности W / S = E / LER, где W[Вт] — радиометрическая мощность, F [лм] — световой поток, S2] — площадь, на которую падает световой поток, E[лк] — освещенность.

    Если необходимо максимизировать радиометрическую мощность при заданном энергопотреблении, светильник может быть выбран по критерию максимального энергетического КПД, который рассчитывается по формуле: КПД = 100% · η / LER, где η[лм/Вт] — световая отдача светильника.

    Радиометрическая плотность светового потока редко используется в рекомендациях по освещению растений. Оценка LER полезна пониманием, что радиометрическая плотность потока пропорциональна освещенности в люксах, а спектральными параметрами белого света в первом приближении можно пренебречь. Также оценка LER позволяет оценить КПД осветительной установки в целом по формуле КПД = 100% · E ·S / LER / P, где E[лк] — фактическая измеренная освещенность, создаваемая на площади S2] осветительной установкой, потребляющей мощность P[Вт]. КПД — важный интегральный параметр контроля эффективности.

    Энергетическая ценность единицы света


    Энергетическая ценность света для растения определяется величиной PPF (Photosynthetic Photon Flux) в микромолях в секунду в диапазоне 400…700 нм, или более точно величиной YPF (Yield Photon Flux) с учетом поправки на кривую McCree 1972 [4]. Большинство приводимых в научной литературе данных, на которые приходится опираться при оценке осветительной системы оперируют значениями PPF, и это делает интересным анализ соотношения PPF и YPF.

    Для белого света между PPF и YPF зависимость достаточно тесна, слабо зависит от цветопередачи и определяется цветовой температурой (рис. 5).


    Рис. 5 Зависимость соотношения между PPF и YPF от цветовой температуры белого цвета

    Для практических целей достаточно учесть, что зависимость почти линейна и PPF для 3000 К больше YPF примерно на 10%, а для 5000 К — на 15%. Что означает примерно на 5% большую энергетическую ценность для растения теплого света по сравнению с холодным при равной освещенности в люксах.

    PPF и PPFD


    Для типовых значений спектральных параметров PPF и PPFD получаются следующими:



    Видно, что несколько большую энергетическую ценность для растения при равной освещенности имеет теплый свет и свет с высокой цветопередачей.

    Величины в таблице отличаются от круглого значения 15 единиц не более чем на 7%, поэтому для практических целей можно использовать правило: поток 1000 лм соответствует PPF = 15 мкмоль/с, а освещенность 1000 лк соответствует PPFD = 15 мкмоль/с/м2.
    По данным из работы [3], специализированные ДНаТ для освещения теплиц мощностью 600…1000 Вт имеют эффективность около 1,6 мкмоль/Дж, 1000 лм светового потока соответствуют около PPF = 12 мкмоль/с, а освещенность 1000 лк соответствует около PPFD = 12 мкмоль/с/м2. Таким образом белый свет для растения на четверть «калорийней» по сравнению со светом ДНаТ, и одинаковая освещенность в люксах означает больший PPF.
    Также эти данные позволяют пересчитывать для ДНаТ люксы в мкмоль/с/м2 и пользоваться опытом освещения растений в промышленных теплицах.

    Оценка коэффициента использования светового потока


    Коэффициентом использования светового потока k называется доля светового потока от осветительной установки, падающая на листья растений. Это значение может быть использовано, например, для оценки PPFD по формуле: PPFD[мкмоль/с/м2] = k·15·F[клм]/S2], где F — световой поток в килолюменах, S — освещаемая площадь в квадратных метрах.

    Неопределенность величины k увеличивает ошибку оценки. Рассмотрим возможные значения k для основных типов осветительных систем:

    1) Точечные и линейные источники

    Освещенность, создаваемая точечным источником на локальном участке, падает обратно пропорционально квадрату расстояния между этим участком и источником. Освещенность, создаваемая линейными протяженными источниками над узкими грядками, падает обратно пропорционально расстоянию.

    Падение освещенности происходит не из-за того, что свет «слабеет» с расстоянием, а из-за того, что с увеличением расстояния все большая доля света попадает не на листья. Это делает крайне невыгодным освещение одиночных растений или одиночных протяженных грядок высоко подвешенными светильниками. Сужающая световой поток оптика позволяет направить на растение большую долю светового потока, но в общем случае неизвестно какую.

    Сильная зависимость освещенности от расстояния и неопределенность эффекта применения оптики не позволяют определить коэффициент использования k в общем случае.

    2) Отражающие поверхности

    При использовании закрытых объемов с идеально отражающими стенками весь световой поток попадает на растение. Однако реальный коэффициент отражения зеркальных или белых поверхностей меньше единицы. И это приводит к тому, что от отражательных свойств поверхностей и геометрии объема доля светового потока, падающего на растения, все же зависит. И определить k в общем случае невозможно.

    3) Большие массивы источников над большими посадочными площадями

    Большие массивы точечных или линейных светильников над большими площадями посадок энергетически выгодны. Квант, излученный в любом направлении, на какой-то лист да попадет, коэффициент k близок к единице.

    К примеру, «детская» осветительная система на заглавной фотографии сочетает преимущества большого массива источников света (закрепленные на гладкой основе канцелярским скотчем светодиодные ленты) и отражающих поверхностей (покрашенные белой водно-дисперсионной краской стенки), фактическое значение коэффициента использования светового потока для него k>0,9.

    Промежуточный вывод: для всех рассмотренных геометрий осветительной установки неопределенность доли света, идущего на растения, выше разницы между PPFD и YPFD, и выше погрешности, определяемой неизвестностью цветовой температуры и цветопередачи. Следовательно, для практической оценки интенсивности фотосинтетически активной радиации целесообразно выбирать достаточно грубую методику оценки освещенности, не учитывающую эти нюансы. И при возможности замерять фактическую освещенность люксметром.

    Ошибка измерения освещенности


    При прямых измерениях необходимо принять во внимание неравномерность освещенности, создаваемой осветительной установкой. Характерный пример: стандарт EN 12464-1 «The Lighting of Workplaces» требует отношение минимальной освещенности к средней не более 0,7. Что на практике означает разницу освещенностей различных участков до 30% и значимую ошибку средней величины при небольшом количестве измерений.

    Кроме того, на несколько процентов от истинных значений могут отличаться показания люксметра в соответствии с его классом точности. Так ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности» требует использовать люксметры с погрешностью не более 10%, а наиболее распространенные в РФ модели люксметров «еЛайт02» и «ТКА-ПКМ» имеют погрешность 8%.

    Влияние ошибки в значении PPFD на результат


    В соответствии с законом ограничивающего фактора («Бочка Либиха») дефицитный фактор, которым может быть свет, влияет на урожай линейно. Однако оптимальный уровень PPFD обычно выбирается по критерию максимизации урожайности, а значит, на границе или за границей линейной зависимости. К примеру, в работе [5] определена оптимальная интенсивность освещения китайской капусты PPFD = 340 мкмоль/с/м2, и в качестве критерия использовался аргумент, что при больших уровнях освещенности урожайность с ростом освещенности растет настолько слабо, что увеличение освещенности экономически нецелесообразно. В частном сообщении авторы этой работы указали, что при усовершенствованной методике выращивания той же культуры линейный рост урожайности наблюдался при освещенностях вплоть до 500 мкмоль/с/м2.

    Таким образом, ситуация значимого влияния уровня PPFD на урожайность сама по себе является признаком недостаточности уровня освещенности. Достаточное количество света нивелирует значимость ошибки в определении уровня освещенности и делает неоправданным использование высокоточных оценок.

    Заключение


    Наиболее адекватная оценка фотосинтетически активного потока белого света достигается, если измерить освещенность E с помощью люксметра, пренебречь влиянием спектральных параметров на энергетическую ценность света для растения, и оценивать PPFD белого светодиодного света по формуле:

    $PPFD \left [мкмоль/с/м^{2} \right ] = 15·E\left [ клк \right ]$


    Благодарности


    Автор выражает благодарность за помощь в подготовке статьи сотруднику ГНЦ РФ-ИМБП РАН к.б.н. Ирине О. Коноваловой; техническому директору Gorshkoff.ru Николаю Н. Слепцову; специалисту компании CREE Михаилу Червинскому; светотехнику Анне Г. Савицкой; старшему научному сотруднику ИРЭ РАН к.ф.-м.н. Александру А. Шаракшанэ, ведущему сотруднику ИРЭ РАН и профессору МГМУ им И.М. Сеченова д.ф.-м.н. Андрею А. Аносову.

    Литература
    Литература
    [1] Sharakshane A., 2017, Whole high-quality light environment for humans and plants. Life Sci. Space Res. doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
    [2] Avercheva, O.V., Berkovich, Yu.A., Konovalova, I.O., Radchenko, S.G., Lapach, S.N., Bassarskaya, E.M., Kochetova, G.V., Zhigalova, T.V., Yakovleva, O.S., Tarakanov, I.G., 2016. Optimizing LED lighting for space plant growth unit: joint effects of photon flux density, red to white ratios and intermittent light pulses. Life Sci. Space Res. dx.doi.org/10.1016/j.lssr.2016.12.001
    [3] Sharakshane A., 2017, White LED Lighting for Plants. Biorxiv.org, doi.org/10.1101/215095
    (в русском переводе опубликовано по адресу: geektimes.ru/post/293045)
    [4] McCree, K.J. (1972) Action Spectrum, Absorptance and Quantum Yield of Photosynthesis in Crop Plants. Agricultural Meteorology, 9, 191-216. http://doi.org/10.1016/0002-1571(71)90022-7
    [5] Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние параметров светового режима на накопление нитратов в надземной биомассе капусты китайской (Brassica chinensis L.) при выращивании со светодиодными облучателями. Агрохимия. 2015. № 11. С. 63–70.
    Этот пост является адаптированным авторским переводом статьи "An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs: 1000 lx = 15 μmol/s/m2". Методы и подробности вычислений на русский язык не переводились. Но язык проще, добавлены примеры и картинки.
    Поделиться публикацией

    Похожие публикации

    Комментарии 41
      0
      как и ожидалось, хороший эффект при максимально приближенности к солнечному спектру?
        0
        Да. Однако главный месседж в том, что цифры — это не только полезно, но и просто.
          0
          попробуйте скомбинировать разные диоды для приближения к солнечному спектру, можно добавить узкополосных. Если есть спектрометр это не сложно. Одним видом тут не обойдешься.
          Можно рассчитать сколько и каких нужно, будет очень полезно
            0
            Такую техническую задачу я решал пять лет назад. Это сложно, трудно добиться стиабильности спектра, полезно для понимания вопроса, но мало кому нужно. Сейчас совсем не нужно, есть доступные диоды с Ra=98, и даже Sunlike.
            +1
            Не все так однозначно:
            Заголовок спойлера

            начинается с 24m20s
              0
              Спасибо. Смотрел этот ролик Горшкофф.тв, но почему-то не обратил внимание на эту гистограмму, она важна.
          0
          Цифры это хорошо и прекрасно, но может есть простой рецепт в стиле — «бери такие то лампы и будет счастье» или «сочетание вот этих, этих и этих ламп даст желаемое»?
          От и до разбираться в теме желания нет, а вот помочь маме с несколькими требовательными растениями хотелось бы.
            0
            Может быть вы выложите сюда название растений и фотографию, чтобы геометрия того что освещаем и возможности фиксации светильника была видна. Будем думать.
              0
              Адениумы. По размещению освещения вообще не критично, в плане организовать крепление — не проблема.
              Сейчас стоят на тёплом подоконнике, но на цветение даже намёка нет, а давно пора бы.
                0

                Стресса им не хватает: потепления похолодания влажности освещенности, в общем ритма жизни.

                  +1
                  Вы задали очень сложный вопрос.
                  В описанном эксперименте, и во многих других исследуется влияние спектров на салаты и прочую зелень потому, что это просто. То, что цветет и плодоносит — сложнее на порядок. Может не зацвести если, например, не было у растения периода покоя в несколько месяцев при слабом свете, или световой день не удлинняется или не укорачивается. И из-за многих причин к свету не имеющих отношения. Нужно изучать опыт выращивания конкретно адениумов.
                  Если вы считаете, что не хватает света, можно попробовать на одном растении через таймер, например, вот такую досветку.
                  www.ikea.com/ru/ru/catalog/products/30382489
                  www.ikea.com/ru/ru/catalog/products/40363230
                  Трудно оценить освещенность, пучок у этой лампы узкий (@lamptest его еще не измерял), 600лм в пятне, например 0,1м2 дадут 6000лк или 90 мкмоль/с/м2. Не факт, что для тропического растения это будет много, но если у него действительно недостаток света, то уже неплохо.
                  По цене тоже не оптимальный комплект, но для адениумов мамы главное не оптимальность, а чтобы на подоконник встал.
              0

              Весь салат фотографировался под одним светом или под фактическим каким освещался?

                +1
                Это кадры из ускоренной съемки, то есть под тем светом, каким освещался. Но про цветовой баланс и автобаланс камер информации нет.
                0

                Тут нет ошибки PPFD=15e? Разве не PPFD=e/15?

                  +1
                  Освещенность в килолюксах. Допустим вам нужно 300 мкмоль/с/м2. Это значит освещенность белым светом должна быть 20 000 люкс.
                  0

                  Понятно, спасибо. Ещё момент — в тексте говорится, что белый led "каллорийней" жёлтого ДНАТ и также сказано, что жёлтый свет несёт больше энергии, чем белый. Получается, что при той же освещенности жёлтый led гораздо эффективнее такого же ДНАТ?

                    +1
                    На 2018г LED и ДНаТ 600...1000Вт имеют один порядок КПД (излучаемую светом энергию на один потребленный из сети джоуль).
                    ДНаТ узкополосный, им освещают все дороги и улицы потому, что его полоса удачно совпадает с максимумом чувствительности глаза человека и получается много люменов из мало джоулей. У светодиодов по тем же причинам меньше люменов с одного джоуля, особенно у теплых.
                    Но микромолей с одного джоуля у LED и ДНаТ получается примерно одинаково. В результате выходит, что один люкс LED, особенно теплого, особенно с высокой цветопередачей, соответствует большему PPFD, чем один люкс ДНаТ.
                    Термин «калорийней» не очень точен, скорее популисткий, простите.
                      0
                      Меня в этой истории крайне смущает тот факт, что коррелятор спектра ДНаТ и «grow light» навскидку, т.е. без вычислений, в синей части порядка процента, в красной — порядка десяти. Вызывает некоторые сомнения в экспериментальных данных или их обработке. Ещё хочу обратить внимание на Рис. 14 из Вашей прошлой статьи — либо компания Фитэкс изобрела машину времени, либо график нарисован ручками. Особенно бросается в глаза отскок влево на голубой кривой, но они есть и на остальных. Я не знаю ни одной программы обработки данных, дающей такой артефакт, в отличие от графических редакторов.
                        0
                        1. Ошибки возможны. Несмотря на то, что тщательно все проверял и просил проверить коллег. За указание на фактическую ошибку буду благодарен, учту, постараюсь исправить.
                        2. Если вы будете обвинять меня в намеренных подтасовках, мне придется без комментариев прекратить диалог.
                        3. По рисунку 14 из предыдущей статьи: Он построен в MS Excel. Если снять галочку «сглаженная линия» график будет выглядеть вот так. Если бы точек было втрое больше, выглядело бы лучше и сглаживать не было бы нужды.
                        4. Фразу " коррелятор спектра ДНаТ и «grow light» навскидку, т.е. без вычислений, в синей части порядка процента, в красной — порядка десяти" прошу разъяснить, с указанием позиции обсуждаемого места в тексте поста. Прочитал, подумал, и не понял.
                          0
                          У меня претензии не к Вам, а к экспериментальным проверкам, Вас я ни в чём обвинять не собирался. Третий пункт принят, спасибо! По поводу коррелятора: в простейшем случае это среднее от произведения спектров делить на произведения средних — стандартная вещь для оценки степени схожести спектров. В статье обсуждаются отличия на проценты крайне схожих спектров, но отличия спектра натриевой лампы ото всех остальных просто глобальны. Если согласиться с тем, что пики в синьке и красноте так важны, то спектр натриевой должен быть абсолютно непригоден для растений. А по факту именно он и используется повсеместно. Тогда возникают сомнения более глобального плана.
                          И последнее: большое спасибо за статью. Мне как раз сегодня заказали выбрать фитолампу. Прочитал две статьи, прошёлся по ссылкам и купил светодиодную — в десять раз дешевле, а, судя по всему, работать должна примерно также. Осталось только убедить в этом старшее поколение (жаль, что с дискуссии про ГМО маловато времени прошло — будет сложно).
                            0
                            Да, коррелятором, как инструментом я не пользовался. Могу освоить, но, полагаю, в этой теме это не нужно — наоборот, нужно научиться «на глазок», то есть с использованием собственных глаз и здравого смысла, выделять главное и пренебрегать незначимым.
                            ДНаТ 600Вт — высокоэффективная лампа, светодиоды догнали ее по КПД только сейчас. Несколько десятилетий ей не было альтернативы, и вынужденно все промышленные теплицы работают только на ней. Диоды пока якобы дороги (на самом деле уже не дороги, просто есть некоторая инерционность мышления).
                            Несколько лет мы будем наблюдать поворот в сторону светодиодов. Но то, что промышленные теплицы на светодиды однозначно перейдут сомнений не вызывает — достаточно посмотреть на рис. 2.
                        0

                        Получается, что при одинаковой мощности в ледах меньше люменов, но столько же ФАР как и в ДНаТ? Я правильно понял?

                          0
                          Регулируя нагрузку на диод (количество диодов на 1Вт мощности светильника) можно сделать светодиодный светильник более или менее эффективным. Если взять ДНаТ с, например, 40% КПД, и отрегулировать светодиодный светильник, чтобы он тоже имел ровно 40% КПД, то да, примерно так.
                      0

                      Я года три выращиваю огородную рассаду под светодиодными лампами "магического" спектра (красный, синий и полный спектр) и уже точно знаю, что разные растения реагируют по-разному. Например, рассада цветов, выращенная под grow led лампами, растёт лучше и очень хорошо переносит перепады температуры в открытом грунте. То же самое относится к перцу.
                      А вот помидорам этот свет по барабану и они лучше растут на подоконнике "южного" окна.
                      К чему я всё говорю. Растениям нужно тепло, полив, подкормка и свет. Делать выводы, что какой-то свет лучше для растений, основываясь только на салате, — в корне не верно.

                        0
                        Речь идет об энергетической ценности света в целом, а не о спектре для конкретной культуры
                        0

                        Хорошая статья и вроде формулы несложные, но я гуманитарий, хотя надеюсь всеже разобраться.
                        Подскажите пожалуйста, правильно ли я понимаю, что широко теражиемуе лампы с пиками в 440, 660 нм в итоге оказались безграмотностью и маркетингом? Сейчас собираюсь устраивать досветку северного окна подаконника использовать собирался ИКЕИвские лампы Ледаре 1800 лм. Насколько это будет эффективно, есть ли какие-то альтернативы или что-то лучше?
                        Тест лампы: http://lamptest.ru/review/01554-ikea-ledare-60361471-led1513g22/
                        Нет ли приложения для телефона или таблички в икселе, для подсчета?

                          +1
                          Примерно так, да.
                          Если грамотный инженер сделает лампу с пиками 450+660нм, она будет потреблять несколько меньше электроэнергии (на десятки процентов) на один микромоль. Но затем начнутся проблемы, что далеко не все растет, а что растет то накапливает кратно больше нитратов.
                          Поэтому сейчас промышленность идет по пути смешивания белого света и 660нм. И проблем меньше, но и энергетическая выгода меньше. Но тенденция такая — белый свет высокой и экстравысокой цветопередачи бьет все остальные варианты.
                          Впереди еще освоение сигнальных функций света, тех частей, что не входят в основную полосу, закрываемую обычным белым светом для человека. Возможно будет требоваться добавлять 400нм перед срезкой салатов или 730нм в период роста томатов и т.д.
                            +1
                            Допускаю, что под конкретную культуру, проведя необходимые исследования, можно создать спектр и светильник, который будет несколько эффективней. Но если смотреть на вопрос комплексно, то все пока сложно и грустно.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            0
                            Собирать что-то сложное специальное тяжело, проще воспользоваться готовым массовым решением. В порядке приближения к солнышку — светодиоды Ra=80, Ra=90, Ra=98, Sunlike с аналогами.
                            0
                            Мысли вслух. Можно попробовать оценить спектральную диаграмму поглощения — светить белым цветом, и снимать спектр с листа растения (отраженный свет). Таким образом можно построить спектральный профиль поглощения конкретного растения.
                            Вероятно такое уже делали. Интересно, если из этого можно сделать какие-то выводы.
                              +1
                              Какие можно сделать выводы не очень понятно, хотя биологи какие-то выводы делают, по крайней мере картинок по запросу «green leaf reflectance» в гугле много.
                              0
                              А если не секрет, какие диоды тут используются? 11000/50=220 Лм/Вт. с CRI 98?
                              Пока для меня из обычных были самыми высокоэффективными 190 Лм/Вт с CRI 90. 5000K
                              А из фито 160Лм/Вт. CRI 95. 2800K/
                              Тоже хочу сделать свой эксперимент.
                                0
                                Посмотрим еще раз на набор параметров: {0,3 м2; 50 Вт; 11000 лк; 3000 К; Ra = 98; 165 мкмоль/с/м2; 24×7}. А также на примечание в конце текста, что k>0.9 (примем для определенности, что k=0.9).
                                Чтобы создать на площади 0,3м2 освещенность в 11000лк при коэффициенте использования светового потока к=0,9, необходимо 11000лк*0,3м2/0,9=3660лм, что соответствует световой отдаче 3600лм/50вт=73лм/Вт. Допустим, источник питания 24В имеет КПД=85%, тогда эффективность собственно источника 73лм/Вт/0,85=86лм/Вт.
                                Источник — обычная светодиодная лента 24в с 6 диодами на сегмент. Допустим на диоде падает 3в или 18в на 6 диодах или 75% от полной мощности. Остальное выделяется на токозадающих резисторах. Это значит, что эффективность самих диодов 86лм/Вт/0,75=115лм/Вт.
                                Резюме: эффективность диодов 115лм/Вт при 3000К и Ra=98. Похуже, чем у вас, но уж что есть.
                                А что это за фито с CRI 95, 2800K? Это белый диод, тогда почему он фито? А если небелый как он может иметь Ra=95? Цветопередача для небелого света неопределена.
                                0
                                Оу! спасибо за математический расписанный ответ на мой вопрос все более менее стало ясно для меня. Модель я сейчас не смогу написать, так как информация по ним на работе. Единственное не 160 лм/вт а 130лм/вт прошу не пинать ошибся. По ним тут даже статья была.
                                  0
                                  Так а в итоге при пересчёте на электрическую мощность что выгоднее? В картинке с 6 сравнениями что было инвариантом? Нормировка по максимуму плотности энергии в спектре (как на картинках далее), мощность «видимого» света или потребляемая мощность?
                                    +1
                                    1. В пересчете на электрическую мощность выгоднее чистый красный свет 660нм, но растения погибают. Если добавить к карсному 450нм, растения погибать перестают, но развиваются плохо. Если добавить зеленый, начинают эффективней фотосинтезировать. Если добавить дальний красный — начинают интенсивней расти. Если добавить коротковолновый синий — появляется антоциановая окраска и листья становятся более плотными. Короче, я не знаю как ответить на вопрос «что выгоднее в пересчете на электрическую мощность?».
                                    2. Инвариантом в эксперименте был PPFD.
                                    3. На картинках все кривые по отдельности нормированы на единицу. Обсуждалось как нормировать. Был вариант нормировать на 1 мкммоль, но тогда ДНаТ незаслуженно выглядит выигрышней всех, так как имеет самый высокий и острый пик, что не соответствует фактическому положению дел. Принято решение для объективности нормировать на единицу.
                                    0
                                    Например компания CREE предлагает White LED XLamp XP-G3 White 4000 K, 70 CRI (XPGDWT-B1-0000-00L5E) + XP-E HE Photo Red (XPEEPR-L1-0000-00B01) где можем взять и посмотреть что и как и сравнить с чем-то новым!
                                    Можете поточнее указать какой светодиод вы использовали, помимо 3000 К; Ra = 98 этих данных? зачем это нужно-

                                    Тема очень интересная, но мне кажется, как потребителю, нужно от чего-то конкретного отталкиваться для сравнения и понимания. Допустим я хочу выращивать зелень(укроп, петрушка, лук, чеснок, может ещё что то) у себя на подоконнике. Какие светодиоды (Конкретные) мне купить? Мы не говорим про прям идеальные условия для конкретной культуры, я говорю что сейчас у потенциального потребителя нет вообще досвета никакого, а определиться нужно!

                                    Очень прошу, давайте исходить сначала из вашего практического (конкретного) опыта, а потом уже рассуждать о изменениях в ту или иную сторону, что хорошо, а что ещё лучше.
                                    Например, вместо указанных мною выше 4000 K, 70 CRI может целесообразнее установить 3000 K 90 CRI Minimum (XPGDWT-U1-0000-00E7E) или 4000 K 90 CRI Minimum (XPGDWT-U1-0000-00FE5) или «такой же», но дешевле на 30% (XPGDWT-U1-0000-00F5E) + XP-E HE Photo Red. Учитывая что в даташите данные не полные, было бы очень интересно увидеть ваши перерасчёты в ФАР и другие полезные данные на конкретных светодиодах.

                                    Не только Я вам точно буду благодарен! Спасибо большущее за вашу работу!
                                      0
                                      Я пишу о том, как влияет цветовая температура и цветопередача белого света на растение, и о том, что не стоит закапываться в подробности, если вам нужен только фотосинтез. Если нужен не только фотосинтез, все сложнее, но опять же не о выборе диода речь, до этого просто не дойдет.
                                      Брать диод и что-то творить — увлекательно, но абсолютно бесполезная затея. Я говорю это как человек с опытом работы главным конструктором двух крупнейших светотехнических компаний в РФ.
                                      CREE — хорошие диоды, и их использовать привлекательно. Но привлекательно либо для большой компании с отлаженным техпроцессом, либо для каких-то вещей вроде хорошего фонарика. Представьте, что вам нужно 200Вт на 1м2 посадки, учтите, что нужно покупать печатные платы, заказывать SMD-монтаж (я дома иногда паяю на кухонной плите, но это неправильно), нужен конструктив светильника, нужна оптика, нужно чтобы было аккуратно. Вы в это влезете, потратите гору денег и времени, но даже ваша девушка увидит, что проще и дешевле было купить светильник, и он был бы лучше.
                                      Просто купите наибоолее привлекательный для вас светильник. Времена, когда на светильниках можно было заработать, прошли. Светильники стоят дешево, маржинальность низкая, хорошо, если не отрицательная. Многие ринулись в фитосвет, предполагая, что там особенные светильники и заработать еще можно попытаться. Но мой месседж как раз в том, что в фитосвете специальные решения не нужны — достаточно обычных «человеческих» светильников. Если вы выращиваете — для вас это хорошая новость, если вы хотите производить светильники — вам конец.
                                      Если вам светильник нужен для себя, купите тот, что вам понравится по сумме параметров. В том числе, если вас интересуют не абстрактрые для растения лм/Вт, а PPFD, в первую очередь думайте о светораспределении, об оптике, о геометрии установки, это не менее увлекательно, зато никто кроме вас для вашей установки этого не сделает и это даст больший эффект чем выбор диода.
                                      Мои диоды — нонейм, это китайская светодиодная лента для интерьерной подсветки.
                                      У меня к вам очень большая убедительная просьба. Перед тем как пытаться собрать светильник, соберите на покупных компонентах с покупным светом маленький гроубокс и вырастите себе зелени. Салатиков, петрушки, базилика, и т.д. — что нравится. Чтобы продукции получилось хотя бы на 1000р по ценам ближайшего магазина. Просто сделайте это, а затем поговорим о бинах диодов.
                                      0
                                      Моя задача отойти от покупок продуктов питания в супермаркете, по причине, что я не хочу потреблять то не качественное что там предлагают, но красивое. Либо очень дорогое.
                                      — Тоже касается и производителей ламп, из их описания, я понятия не имею что они туда запихнули и какой результат будет в конце. всё что они говорят это: «мы используем леды с длиной волны 445 и 660 нм на 30Вт потребления или all waves» всё остальное у них философия. — как мне их проверить, как обычному потребителю? как мне что-то изменить в будущем к лучшему, если я понятия не имею что мне продали!?
                                      — Другой из вариантов общения: «мы сделаем вам лампу, но вы скажите какие и сколько ледов вам поставить! » — поэтому я и хочу разобраться, какие леды мне подойдут и заказать, основываясь на практическом опыте других людей, не заинтересованных в впаривании.
                                      — Мне не нужна зелень, которая растёт за 5 минут и красивая, мне нужна Качественная зелень для себя, выращенная в возможных мною «идеальных для неё условиях» подконтрольных мне. Я склоняюсь к полному спектру, но на практике, белых разных по спектру и не только, светодиодов туча, а определиться нужно.

                                      Когда я участвую на тематических конференциях, например про сыры, участники начинают рассказывать какие у них сыры, как бережно они его делают, что модернизируют и тд. Первый вопрос сразу после начала — (1)какой результат достигнут? (2)конкретно какие породы овец у вас, где закуплены, где и сколько они прожили, что едят...? а потом вы уже расскажите как делаете свои сыры! тоже самое про орехи, грибы, виноград, малину… Кто это спрашивают?- люди которые занимаются этим всю свою жизнь и которым за 70 лет, которые ездят по конференциям в поисках новых методов решения проблем при производстве. Что они говорят, когда слышат, что молоко производитель собрал по деревне?
                                        0
                                        При использовании для растений светильников белого света самые сложные вопросы — это оптика, конструктив и крепление. Хотя бы о вопросах спектра можно не думать.
                                        Берите светильник промышленного или бытового назначения какой по оптике, конструктиву и креплению подойдёт вашей задаче – вот мой месседж. Почти все светильники 2018г.в. на голову лучше любых светильников 2016г.в. Если надо совсем дешево, заказывайте на китайской площадке COB AC 220V. Про небелый свет не ко мне. Про выбор диодов тоже не ко мне, это с моей точки зрения скучно и бесперспективно.
                                        А вот про для начала вырастить на 1000р зелени хоть бы как (качество можно будет выкручивать следующим этапом) вы меня не услышали, а жаль. У меня этот опыт есть и поэтому мы друг друга не понимаем.
                                        Все, разрешите откланяться.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое