Статьи

 Светодиодные фитолампы  являются чрезвычайно популярными, среди людей выращивающих растения как внутри своих домов и квартир, так и среди производителей овощных культур выращиваемых в теплицах и парниках, могут использоваться как для подсветки, так и для основного освещения  многих видов растений.

     В течение многих лет, возникало много трудностей при выращивании растений связанных  с проблемами освещения, так как для работы традиционных ламп ДНаТ,  во первых требуется много дополнительного оборудования(балласт, ИЗУ, колба, кулер для охлаждения лампы, отражатель света ), во вторых использование данных ламп требует постоянного внимания ,и в третьих использование мощных ламп ДНАТ существенно увеличивает платежи за электричество.  

     Все изменилось с появлением светодиодных ламп . Они имеют  многочисленные преимущества перед традиционными лампами   и являются наиболее быстро растущим сегментом на  рынке освещения.

Преимущества светодиодных ламп:

1. Светодиодные лампы мощностью 90Вт производят столько же света сколько и стандартные лампы ДНАТ 400Вт, при этом экономия электроэнергии составляет более 80%.

2. В отличие от  традиционных ламп, светодиодные лампы практически не производят дополнительного тепла, что позволяет экономить деньги на дополнительном оборудовании для охлаждения.

3.Светодиодные лампы не содержат химических нитей и токсичных металлов, которые не только трудно утилизировать, но которые также наносят вред окружающей среде.

4. Срок службы светодиодной лампы в разы выше, чем средний срок службы традиционных аналогов и составляет 50000 часов.

5. Нет необходимости в установке больших параболических отражателей света.

6. Нет необходимости устанавливать  балласт, что является дополнительной затратой и который также имеет ограниченный жизненный цикл. Светодиодные лампы  являются самостоятельно функционирующими единицами, не требующими никакого дополнительного оборудования!!!

7. Лампы ДНаТ, лампы накаливания и люминесцентные лампы излучают весь спектр видимого света. При этом светодиодные лампы излучают только тот спектр света, который необходим растениям для эффективного и здорового роста! Что позволяет сфокусировать весь свет производимый светодиодной лампой, конкретно, на эффективном росте Ваших растений!!!

     

Многие из садоводов-цветоводов, пробовавших выращивать рассаду, сталкивались с таким неприятным явлением, как вытягивание рассады в условиях недостаточной освещенности при посеве ранней весной. А о выращивании растений осенью или зимой говорить вообще не приходилось. С появлением эффективных светодиодных ламп появилась возможность выращивать практически все виды растений в любое время года, как в собственных квартирах, так в теплицах и парниках.

     Давайте попробуем разобраться в причинах эффективности светодиодных ламп и познакомимся с революционными разработками в области растениеводства.

 

Спектр дневного света

 

     Из школьного курса физики известно, что знаменитая формула: Каждый Охотник Желает Знать - Где Сидит Фазан  описывает очередность расположения в спектре белого цвета семи основных цветов, если перечислять их в обратной последовательности (справа - налево).    

     Количественно цвет или спектральная составляющая характеризуется длиной волны, которая измеряется в нанометрах (нм). Белый свет находится в область длин волн от 400 до 800 нм. При этом фиолетовый расположен в левой (короткие волны) части 390-420нм, а красный - в правой (длинные волны) части диапазона 630-770нм.

В левой части - переход в область ультрафиолетового излучения, в правой - в область инфракрасного излучения.

     Сразу следует отметить, что применительно к жизни растений принято красный свет делить на просто красный 630-660 нм и инфра красный от 730 нм. В чем их разница - об этом чуть ниже. Но это очень важные участки спектра.

     Совсем детский вопрос: почему днем свет - белый, а окружающий нас мир - цветной ? Почему какие-то поверхности, предметы, объекты имеют тот или иной цвет?

Ответ прост: если поверхность непрозрачного предмета (частицы, его составляющие) отражает, например, красную часть спектра, а остальные - поглощает, то мы будем видеть ее тоже красной. Аналогично и с другими цветами или их комбинациями.

 

Фотосинтез

 

     Давайте представим взрослое растущее зеленое растение.

 Главные условия его жизни: солнце, воздух, вода и питание минералами из почвы. Солнечный свет - источник энергии, углекислый газ - источник углерода (главного строительного материала) и вода - источник кислорода, на молекулярном уровне входящего в ее состав.

И все эти три жизненные силы объединены процессом фотосинтеза, при котором происходит образование органических веществ, благодаря энергии света при участии фотосинтезирующего пигмента - хлорофилла.

Днем, на свету вода разделяется на кислород и водород и запасается энергия. Ночью, в темноте углекислый газ благодаря соединению с запасенной энергией водорода образуют молекулы углеводов.

     Заметим, что все живое на Земле дышит выделяющимся в результате световой фазы фотосинтеза кислородом. Как же влияет на фотосинтез спектральный состав солнечного или иного света ?

     Давайте вспомним - почему лист растения зеленый? Правильно, именно потому, что его поверхность отражает (а значит - не поглощает) зеленый свет. А это свойство объясняется наличием в зеленом листе пигмента хлорофилла. Хлорофилл поглощает свет и энергию из красной и синей областей спектра дневного света.

Отсюда можно сделать вывод применительно к фотосинтезу: желто-зеленая составляющая дневного света практически бесполезна для роста и жизни растения, а нужен ему - красный и синий спектр света.

     Но давайте все же не забывать, что все сказанное про фотосинтез относится к взрослому (или достаточно подросшему) растению. А нас интересуют особенно первые дни или даже часы жизни растения, прорастающего из семени.

     И оказывается, что здесь есть свои законы, возможно даже более сложные, чем процессы фотосинтеза. Который не происходит по той простой причине, что в проростке пока еще нет хлорофилла, без которого фотосинтез, а значит, рост и сама жизнь растения - невозможны. Как же разорвать этот порочный круг ?

 И тут появляется новое понятие - фотоморфогенез.

 

Фотоморфогенез

 

     Фотоморфогенез - это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В них свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития растения. Можно провести некую аналогию с уличным светофором, автоматически регулирующим дорожное движение. Только для управления природа выбрала не "красный - желтый -зеленый", а другой набор цветов: "синий - красный - дальний красный".

     И первое проявление фотоморфогенеза возникает в момент прорастания семени.

Про строение семени и особенности прорастания я уже рассказывал в статье про рассаду . Но там были опущены подробности, связанные с сигнальным действием света.Восполним же этот пробел.

     Итак, семя проснулось от спячки и начало прорастать, находясь при этом под слоем почвогрунта, т.е в темноте. Замечу сразу, что мелкие семена, посеянные поверхностно и не присыпанные ничем, тоже прорастают в темноте ночью.

     Кстати, по  наблюдениям, вообще вся рассада, стоящая в светлом месте, прорастает ночью, а  массовые всходы можно увидеть утром.

    Но вернемся к нашему проклюнувшемуся семени. Проблема заключается в том, что даже появившись на поверхность почвы, росток об этом не знает и продолжает активно расти, тянуться к свету, к жизни, пока не получит специального сигнала: стоп, можно дальше не спешить, ты уже на свободе и будешь жить.

      И такой синал он получает не от воздуха, не от влаги, не от механического воздействия, а от кратковременного светового излучения, содержащего красную часть спектра .

     А до получения такого сигнала проросток находится в так называемом этиолированном состоянии. В котором он имеет бледный вид и крючковатую согбенную форму. Крючок - это вышедший наружу эпикотиль или гипокотиль, нужный для защиты почечки (точки роста) при прорастании через почву к свету, и он сохранится, если рост продолжится в темноте и растение будет оставаться в этом этиолированном состоянии.

 

 Таблица

 

Красный свет

 

     Почему это происходит - еще немного теории. Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один пигмент, который называется - фитохром. (Пигмент - это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света).

Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с разными свойствами под воздействием красного света длиной спектра 660 нм. и инфра красного света длиной световой волны 730 нм, т.е. он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение "ВКЛ-ВЫКЛ", т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия.

Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость  или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов. И, наконец, самое главное  цветением растений также управляет фитохром!

     А пока вернемся все же к нашему проростку. Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. В процессе прорастания семян участие фитохрома для некоторых видов растений таково: красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а инфра красный подавляет прорастание семян (возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью). Хотя, это и не является закономерностью для всех растений.

     Но предположим, что нашему семечку повезло и оно проросло, появившись на поверхности в этиолированном виде. Теперь достаточно кратковременного освещения проростка, чтобы запустить процесс деэтиоляции: скорость роста стебля снижается, крючок распрямляется, начинается синтез хлорофилла, семядоли начинают зеленеть.

 И все это, благодаря красному свету. В дневном солнечном свете обычных красных лучей больше, чем инфра красных, поэтому днем высока активность растения, а ночью оно переходит в пассивную фазу.

     Как же различить эти два близких участка спектра "на глаз" для источника искуственного освещения ? Если принять во внимание, что красный участок граничит с инфракрасным, т.е. тепловым излучением, то можно сделать предположение, что чем теплее "на ощупь" излучение, тем больше в нем инфракрасных лучей. Разницу можно почувствовать подставив руку под обычную лампочку накаливания или люминесцентную лампу дневного света.

 

Синий свет

 

     Ну вот, с красным светом немного разобрались. А теперь вернемся к фазанам из знаменитой формулы, которые олицетворяют собой сине-фиолетовую область спектра. И разберемся, как же влияет на жизнь ростка синий свет. Заметим, что желто-зеленая часть спектра не оказывает практически никакого влияния.

     Итак, в чем польза синего света. На самом деле - синий спектр играет также важную роль в жизни растений, благодаря другому пигменту - криптохрому, который реагирует на синий спектр в диапазоне от 390 до 480 нм.

Для взрослых растений синий спектр, в частности, регулирует ширину устьиц листьев, управляет движением листьев за солнцем, угнетает рост стеблей.

     Применительно к прорастающему растению очень важна роль синего света в сдерживании роста стебля и гипокотиля, т.е. в ограничении "вытягивания" рассады. Синий свет также угнетает прорастание семян.

Кроме того, синий свет управляет изгибом проростка и стебля: со стороны источника синего света рост клеток тормозится, поэтому стебль изгибается в сторону источника света. Наверное, все наблюдали рассаду, согнутую в сторону окна - это из-за синего света. Название этого явления - фототропизм.

Синий свет , к которому можно отнести и ультрафиолетовую часть спектра, стимулирует деление клеток, но тормозит их растяжение. Именно поэтому для альпийских растений, растущих на высокогорных лугах с большим процентом ультрафиолета, характерна розеточная, низкорослая форма. А при дефиците синего света (например, в загущенных посадках или под стеклом) растения вытягиваются.

     Из которого следует, что Красный, Фиолетовый и Синий цвета очень нужны растениям, а Зеленый и Оранжевый - практически бесполезны.

 

LED освещение

 

      Технология выращивания растений  светодиодными светильниками является революционно новым способом освещения, значительно отличающимся от других источников света, применяемых в растениеводстве, например таких, как лампы ДРИ и ДНаТ. Светодиодные светильники состоят из большого количества светодиодов  малой мощности, которые распределяются по панели лампы, объединяясь в единый световой поток, в то время как привычные ДНаТ и ДРИ это одиночные лампы большой мощности, рассеивающие свет широко по поверхности. В светодиодных LED лампах наиболее часто используются светодиоды мощностью 1-5 Ватт, в то время как в светильниках ДНаТ и ДРИ используются лампы мощностью 400, 600 и 1000 Ватт.

      Принцип эффективности светодиодных ламп основывается на четко подобранном сочетании спектральных характеристик и интенсивности света.

      Диод, излучающий свет, это изначально алюминиевый чип в силиконовой оболочке с импрегнированными анодом и катодом. Электрический поток проходит через чип и высвобождает так называемую электро-люминисцентную энергию.

      Светодиоды излучают свет определенных длин волн, измеряемый в единицах, называемых нанометрами. Эти цифры находятся в зоне фотосинтетически активного излучения, между показателями 390 и 700 нм (видимая область спектра). Светодиоды определяются по пикам нанометрической интенсивности, и могут излучать свет большей или меньшей частоты. Например если длина волны светодиода номинально оценивается в 660 нм, этот показатель будет считаться пиком его интенсивности, но так или иначе будет находится в диапазоне длин волн 640 – 680 нм. Светодиоды  способны производить световые волны любой длины.

     В тоже время когда вы используете LED светильник, он излучает до 100% света, попадающего в фотосинтетический спектр. Это означает, что LED технология наиболее эффективна для выращивания растений.