RU2660245C1 - Luminaire - Google Patents
Luminaire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660245C1 RU2660245C1 RU2017115574A RU2017115574A RU2660245C1 RU 2660245 C1 RU2660245 C1 RU 2660245C1 RU 2017115574 A RU2017115574 A RU 2017115574A RU 2017115574 A RU2017115574 A RU 2017115574A RU 2660245 C1 RU2660245 C1 RU 2660245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leds
- spectrum
- light
- radiation
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к осветительным устройствам, обеспечивающим освещение светом максимально соответствующим спектру солнечного света за счет использования светоизлучающих диодов.The invention relates to lighting devices that provide illumination with light maximally corresponding to the spectrum of sunlight due to the use of light emitting diodes.
Известен светильник, содержащий набор светодиодов с разными спектрами излучения, снабженных драйверами, при этом в составе светильника использованы двенадцать красных светодиодов с длиной волны 660 нм, шесть оранжевых светодиодов с длиной волны 612 нм и один синий светодиод с длиной волны 470 нм (см. US № 6921182).A well-known lamp containing a set of LEDs with different emission spectra equipped with drivers is used, twelve red LEDs with a wavelength of 660 nm, six orange LEDs with a wavelength of 612 nm and one blue LED with a wavelength of 470 nm (see US No. 6921182).
Известен также светильник, содержащий набор известных светодиодов с разными спектрами излучения, лежащими в диапазоне порядка 400-800 нм, снабженных драйверами (см. RU № 2504143, 2014). При этом, в составе светильника использованы по меньшей мере, два типа светодиодов, причем, светодиоды первого типа излучали в области синего цвета с длиной волны 400-500 нм, а светодиоды второго типа излучали в области красного цвета с длиной волны 600-700 нм, причем, свет, излучаемый первой группой светодиодов, состоит приблизительно из 80%-90% красного света и 10%-20% синего света.Also known is a lamp containing a set of known LEDs with different emission spectra lying in the range of about 400-800 nm, equipped with drivers (see RU No. 2504143, 2014). At the same time, at least two types of LEDs were used in the luminaire, moreover, the first type of LEDs were emitted in the blue region with a wavelength of 400-500 nm, and the second type of LEDs were emitted in the red region with a wavelength of 600-700 nm, moreover, the light emitted from the first group of LEDs consists of approximately 80% -90% red light and 10% -20% blue light.
Все перечисленные решения были направлены на получение оптимального сочетания длин волн для усиления темпов роста растений, а также снижение энергопотребления и увеличение срока службы светильников, при их технической реализации по сравнению с существующими свето-выращивательными технологиями, но не обеспечивают спектр излучения близкий к спектру солнца. Кроме того, сочетание длин волн, выбранных для усиления роста растений в существующих технических решениях непривлекательно для людей, наблюдающих освещенное растение, и часто вредно для глаз.All of these solutions were aimed at obtaining the optimal combination of wavelengths to enhance plant growth rates, as well as reducing energy consumption and increasing the life of the lamps, with their technical implementation compared to existing light-growing technologies, but do not provide a radiation spectrum close to the spectrum of the sun. In addition, the combination of wavelengths selected to enhance plant growth in existing technical solutions is unattractive to people observing an illuminated plant, and is often harmful to the eyes.
Задача, на решение которой направлено изобретение - обеспечение в светильнике спектра излучения соответствующего спектру солнечного света в моделируемом диапазоне.The problem to which the invention is directed is to provide in the lamp a radiation spectrum corresponding to the spectrum of sunlight in the simulated range.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении для светильника спектра излучения близкого к спектру излучения солнечного света в моделируемом диапазоне, при минимизации общего количества используемых светодиодов.The technical result, which manifests itself in solving the problem, is to provide the lamp with a radiation spectrum close to the spectrum of sunlight in the simulated range, while minimizing the total number of LEDs used.
Для решения поставленной задачи, светильник, содержащий набор известных светодиодов с разными спектрами излучения, лежащими в диапазоне частот фотосинтетически активной части солнечного спектра, снабженных драйверами питания, отличается тем, что в нем использованы светодиоды, спектры излучения которых находятся в диапазоне 400-730 нм, при этом, спектры использованных светодиодов перекрывают друг друга в разных спектральных участках диапазона, предпочтительно, на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды на центральной частоте излучения, причем, использованы девять типов светодиодов разного спектра мощностью от 0,1 до 200 Вт и более каждый, а излучаемый спектр включает спектры излучения таких светодиодов, как Теплый белый, Фиолетовый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый, Глубокий красный, Инфракрасный и Растительный свет, с возможным отклонением от центральной частоты на ± 15 нм, при этом, драйверы названных светодиодов, выполнены с возможностью подачи энергии питания такой величины, чтобы уровень светового потока от соответствующих светодиодов был равным 1,19; 0,95; 0,24; 0,85; 0,99; 1,08; 0,38 и 1,03 от уровня светового потока, излучаемого светодиодом Растительный свет, с возможным отклонением указанных значений энергии на ± 30%. Кроме того, тип спектра сформирован набором однотипных светодиодов, с возможностью генерирования мощности светового потока одинаковой для каждого отдельного типа спектра. Кроме того, названные светодиоды имеют максимальное излучение, на частотах, соответственно, 587, 413, 437, 460, 490, 524, 664, 720 и 650 нм.To solve this problem, a luminaire containing a set of known LEDs with different emission spectra lying in the frequency range of the photosynthetically active part of the solar spectrum equipped with power drivers is characterized in that it uses LEDs whose emission spectra are in the range 400-730 nm, at the same time, the spectra of the LEDs used overlap in different spectral parts of the range, preferably at a level of 0.4-0.6 of the maximum amplitude at the central radiation frequency, at than nine types of LEDs of different spectra with power from 0.1 to 200 W and more each were used, and the emitted spectrum includes emission spectra of LEDs such as Warm White, Purple, Royal Blue, Blue, Cyan, Green, Deep Red, Infrared and Plant light, with a possible deviation from the center frequency of ± 15 nm, while the drivers of these LEDs are configured to supply power energy of such a magnitude that the light flux from the corresponding LEDs is 1.19; 0.95; 0.24; 0.85; 0.99; 1.08; 0.38 and 1.03 of the level of the light flux emitted by the Plant Light LED, with a possible deviation of the indicated energy values by ± 30%. In addition, the type of spectrum is formed by a set of the same type of LEDs, with the possibility of generating a luminous flux power of the same for each individual type of spectrum. In addition, these LEDs have maximum radiation at frequencies, respectively, 587, 413, 437, 460, 490, 524, 664, 720 and 650 nm.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
При этом совокупность признаков отличительной части формулы изобретения обеспечивают светильнику спектр излучения соответствующего солнечному свету, причем отличительные признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение нижеследующего комплекса функциональных задач.Moreover, the set of features of the distinctive part of the claims provide the lamp with a radiation spectrum corresponding to sunlight, and the distinctive features of the distinctive part of the claims provide a solution to the following set of functional tasks.
Признаки «использованы светодиоды, спектры излучения которых находятся в диапазоне 400-730 нм» обеспечивают максимально полное приближение к спектру солнечного от максимальной амплитуды на центральной длине волны излучения, причем, использованы девять типов светодиодов разного спектра мощностью, обеспечивающей формирование светильником спектра излучения, близкого к солнечному свету, а излучаемый спектр включает спектры излучения таких светодиодов, как Теплый белый, Фиолетовый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый, Глубокий красный, Инфракрасный и Растительный свет, с возможным отклонением от центральной длины волны на ± 15 нм, при этом, драйверы названных светодиодов, выполнены с возможностью подачи энергии питания такой величины, чтобы уровень светового потока от соответствующих светодиодов был равным 1,19; 0,95; 0,24; 0,85; 0,99; 1,08; 0,38 и 1,03 от уровня светового потока, излучаемого светодиодом Растительный свет, с возможным отклонением указанных значений энергии на ± 30%. Кроме того, тип спектра сформирован набором однотипных светодиодов, с возможностью генерирования мощности светового потока одинаковой для каждого отдельного типа спектра. Кроме того, максимальные амплитуды излучения названных светодиодов имеют максимальное излучение на длинах волн, соответственно, 587, 413, 437, 460, 490, 524, 664, 720 и 650 нм.The signs “LEDs are used whose emission spectra are in the
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
При этом совокупность признаков отличительной части формулы изобретения обеспечивает светильнику спектр излучения соответствующего солнечному свету, причем отличительные признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение нижеследующего комплекса функциональных задач.Moreover, the set of features of the distinctive part of the claims provides the lamp with a radiation spectrum corresponding to sunlight, and the distinctive features of the distinctive part of the claims provide a solution to the following set of functional tasks.
Признаки «использованы светодиоды, максимальные амплитуды излучения которых находятся в диапазоне 400-730 нм» обеспечивают максимально полное приближение к спектру солнечного света в указанном диапазоне, при минимальном количестве используемых типов светодиодов.The signs "LEDs are used, the maximum radiation amplitudes of which are in the range 400-730 nm" provide the most complete approximation to the spectrum of sunlight in the specified range, with a minimum number of LED types used.
Признаки «спектры использованных светодиодов перекрывают друг друга в разных спектральных участках диапазона» способствуют выравниванию (снижению волнистости) суммарного спектра светильника.The signs “the spectra of the used LEDs overlap each other in different spectral parts of the range” contribute to the alignment (reduction of waviness) of the total spectrum of the luminaire.
Признаки, указывающие что спектры, составляющие набор светодиодов перекрывают друг друга «предпочтительно, на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды на центральной длине волны излучения» также способствуют снижению волнистости суммарного спектра светильника.Signs indicating that the spectra that make up the set of LEDs overlap each other “preferably at a level of 0.4-0.6 of the maximum amplitude at the central radiation wavelength” also contribute to reducing the waviness of the total spectrum of the luminaire.
Признаки, указывающие что «использованы девять типов светодиодов разного спектра мощностью, обеспечивающей формирование светильником спектра излучения, близкого к солнечному свету, а излучаемый спектр включает спектры излучения таких светодиодов, как Теплый белый, Фиолетовый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый, Глубокий красный и Растительный свет» обеспечивают формирование светильником спектра излучения близкого к солнечному свету.Signs indicating that “nine types of LEDs of different power spectra were used to ensure that the lamp forms a spectrum of radiation close to sunlight, and the emitted spectrum includes emission spectra of LEDs such as Warm White, Purple, Royal Blue, Blue, Blue, Green, Deep Red and Plant light ”ensures the formation of a lamp spectrum of radiation close to sunlight.
Признаки, указывающие что возможно отклонение излучаемого светодиодами спектра «от центральной длины волны на ±15 нм», задают параметры, обеспечивающие компоновку линейки или матрицы светодиодов.Signs indicating that it is possible that the spectrum emitted by the LEDs may deviate from the “center wavelength of ± 15 nm” sets the parameters that ensure the layout of the ruler or matrix of LEDs.
Признаки, указывающие что «драйверы названных светодиодов, выполнены с возможностью подачи энергии питания такой величины, чтобы уровень светового потока от соответствующих светодиодов был равным 1,19; 0,95; 0,24; 0,85; 0,99; 1,08; 0,38 и 1,03 от уровня уровне примерно 0,4-0,6 и тогда они, суммируя свои энергетические параметры, будут формировать спектр излучения соответствующий солнечному свету (см. фиг. 2). Таким образом, если известен моделируемый диапазон спектра солнечного излучения, то подбирая различные светодиоды с разным спектром и задавая им разную интенсивность излучения, можно получить источник света очень похожий по своему спектру на солнечное излучение. Трудность заключается в том, что светодиоды имеют очень узкий спектр генерирования излучения определенной частоты и непостоянный уровень мощности излучения при одних и тех же номиналах выпускаемой продукции у разных производителей и даже в пределах одной партии у одного и того же производителя. Поэтому для перекрытия всего диапазона фотосинтетически активной радиации солнечного спектра требуется большое количество разных типов светодиодов. Однако, чем больше количество используемых светодиодов, тем труднее подобрать их точные, мощность, частоту и режимы питания по току, чтобы синтезируемая полоса частот в точности соответствовала солнечному спектру.Signs indicating that “the drivers of these LEDs are configured to supply power energy of such a magnitude that the luminous flux from the respective LEDs is 1.19; 0.95; 0.24; 0.85; 0.99; 1.08; 0.38 and 1.03 from the level level of about 0.4-0.6 and then they, summing up their energy parameters, will form a radiation spectrum corresponding to sunlight (see Fig. 2). Thus, if the simulated range of the spectrum of solar radiation is known, then selecting various LEDs with different spectra and setting them different radiation intensities, you can get a light source very similar in its spectrum to solar radiation. The difficulty lies in the fact that LEDs have a very narrow spectrum for generating radiation of a certain frequency and a variable level of radiation power at the same output ratings from different manufacturers and even within the same batch from the same manufacturer. Therefore, to cover the entire range of photosynthetically active radiation of the solar spectrum, a large number of different types of LEDs are required. However, the greater the number of LEDs used, the more difficult it is to select their exact power, frequency, and current power modes so that the synthesized frequency band exactly matches the solar spectrum.
Для того, чтобы спектр светового излучения получившегося светильника не имел волнообразный характер, а был бы равномерным, надо чтобы спектры отдельных светодиодов были бы примерно одинаковой формы (ширины) и пересекались друг с другом на уровне 0,4-0,6 от максимума. Если, например, есть два зеленых (Green) светодиода каждый из которых излучает максимум световой энергии на частоте 523 нм, а на уровне 0,5 ширина полосы излучения первого будет 37 нм («Green F»), а второго 70 нм («Green W»), то при суммировании с соседними светодиодами (Cyan и Warm White) появится неравномерность (волнообразный характер), что приводит к отличию полученного спектра от спектра солнца (в данном случае в диапазоне частот 480-580 нм), хотя в среднем энергия будет такая же. На (Фиг. 3) изображены спектры излучения трех типов светодиодов по отдельности (Cyan, Green, Warm White) и их суммарный спектр при различной ширине полосы излучения Green светодиода. Светло-зеленой сплошной линией изображен спектр излучения светодиода Green с широкой полосой излучения на уровне 0,5 от максимума равной 70 нм (обозначение «Green W»). Светло-зеленым пунктиром изображен спектр излучения светодиода Green с узкой полосой излучения на уровне 0,5 от максимума равной 37 нм (обозначение «Green F»). При суммировании энергии излучения двух светодиодов Cyan и Warm White с одним из «Green W» или «Green F» получается суммарный спектр, изображенный на фиг. 3 темно-зеленым цветом, причем сплошная линия – суммарное излучение включает «Green W», а темно-зеленый пунктир - суммарное излучение включает «Green F». Хорошо видно, что широкие спектры отдельных светодиодов способствуют получению гладкого равномерного характера спектра суммарного излучения, в то время как узкие спектры отдельных светодиодов приводят к неравномерному (волнообразному характеру) суммарного спектра и увеличению ошибки воспроизведения заданного солнечного спектра.In order for the light spectrum of the resulting luminaire not to have a wavy character, but to be uniform, it is necessary that the spectra of individual LEDs be approximately the same shape (width) and intersect each other at a level of 0.4-0.6 from the maximum. If, for example, there are two green (Green) LEDs, each of which emits a maximum of light energy at a frequency of 523 nm, and at a level of 0.5, the emission bandwidth of the first will be 37 nm ("Green F"), and the second 70 nm ("Green W ”), then when summing with adjacent LEDs (Cyan and Warm White), unevenness (wave-like character) will appear, which leads to a difference in the spectrum obtained from the spectrum of the sun (in this case, in the frequency range 480-580 nm), although the average energy will be the same. On (Fig. 3) the emission spectra of the three types of LEDs separately (Cyan, Green, Warm White) and their total spectrum at different emission bands of the Green LED are shown. The light green solid line shows the emission spectrum of the Green LED with a wide emission band at the level of 0.5 of the maximum equal to 70 nm (designation "Green W"). The light green dotted line shows the emission spectrum of the Green LED with a narrow emission band at the level of 0.5 from the maximum equal to 37 nm (designation "Green F"). By summing the radiation energy of two Cyan and Warm White LEDs with one of “Green W” or “Green F”, the total spectrum shown in FIG. 3 in dark green color, with a solid line - the total radiation includes "Green W", and a dark green dotted line - the total radiation includes "Green F". It is clearly seen that the wide spectra of individual LEDs contribute to a smooth uniform nature of the spectrum of the total radiation, while the narrow spectra of individual LEDs lead to an uneven (wavy) nature of the total spectrum and an increase in the reproduction error of a given solar spectrum.
По каждому типу светодиодов спектрофотометром «ТКА-Спектр» были сняты спектральные и энергетические параметры (фиг. 1 и фиг. 6), которые позволили сформировать излучение светильника близкое к солнечному спектру (фиг. 2).For each type of LEDs, spectral and energy parameters (Fig. 1 and Fig. 6) were taken by a TKA-Spectr spectrophotometer, which made it possible to form a lamp radiation close to the solar spectrum (Fig. 2).
Моделируемый диапазон 400-730 нм из диапазона фотосинтетически активной радиации солнечного спектра, составляющего 400 - 800 нм реализуется набором из девяти типов светодиодов имеющих разную мощность. Например, из этого набора есть три светодиода мощностью 10 Вт следующего состава: WW - тёплый белый, GR - зеленый и FS - полный спектр, и шесть светодиодов мощностью 3 Вт следующего состава: Violet - фиолетовый, Royal Blue - королевский синий, Blue - синий, Cyan - голубой, Deep Red - глубокий красный, InfraRed - инфракрасный (см. фиг. 6). На фиг. 6 видно, что максимальные значения плотности мощности излучения, измеренные прибором спектрофотометром «ТКА-Спектр» на расстоянии 50 см от центра светодиодов, по их оси, имеют разную амплитуду и разные пики излучения. В данном случае на все 10 Вт светодиоды подавался один и тот же ток 900 мА, а на все 3 Вт светодиоды - ток 600 мА (Табл. 1). Если просто просуммировать мощности всех спектров излучения указанных светодиодов, то суммарный спектр будет иметь форму далекую от спектра солнечного света (на фиг. 6 кривая «Сумма» красного цвета).The simulated range of 400-730 nm from the range of photosynthetically active radiation of the solar spectrum, comprising 400 - 800 nm, is implemented by a set of nine types of LEDs with different power. For example, from this set there are three LEDs with a power of 10 W of the following composition: WW - warm white, GR - green and FS - a full range, and six LEDs with a power of 3 W of the following composition: Violet - purple, Royal Blue - royal blue, Blue - blue , Cyan - blue, Deep Red - deep red, InfraRed - infrared (see Fig. 6). In FIG. Figure 6 shows that the maximum values of the radiation power density measured by the instrument with a TKA-Spectr spectrophotometer at a distance of 50 cm from the center of the LEDs, along their axis, have different amplitudes and different radiation peaks. In this case, the same current of 900 mA was supplied to all 10 W LEDs, and a current of 600 mA to all 3 W LEDs (Table 1). If you simply sum up the powers of all the emission spectra of the indicated LEDs, then the total spectrum will have a shape far from the spectrum of sunlight (in Fig. 6 the “Sum” curve is red).
Для того чтобы из этого набора светодиодов получить спектр солнца в диапазоне частот 400-730 нм необходимо привести все пики излучения к одной и той же величине, т.е. пронормировать. Для этого существует два способа: первый - регулировка осуществляется изменением тока питания с помощью токовых драйверов питания у каждого светодиода; второй - регулировка осуществляется подбором количества однотипных по частоте излучения светодиодов, работающих в номинальном рабочем режиме, но которые имеют разную мощность излучения, т.е. разный паспортный номинал мощности. После приведения уровня излучения всех типов светодиодов к одной и той же величине, спектр излучения всех светодиодов примет вид, изображенный на фиг. 1. При этом названные области спектров излучения светодиодов перекрывают друг друга в разных спектральных участках моделируемого диапазона излучения, где-то, на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды.In order to obtain the sun spectrum from this set of LEDs in the frequency range 400-730 nm, it is necessary to bring all the radiation peaks to the same value, i.e. to normalize. There are two ways to do this: first - adjustment is carried out by changing the supply current using the current power drivers for each LED; the second - adjustment is carried out by selecting the number of LEDs of the same type in terms of frequency of radiation, operating in the nominal operating mode, but which have different radiation powers, i.e. different rated power rating. After reducing the radiation level of all types of LEDs to the same value, the radiation spectrum of all LEDs will take the form shown in FIG. 1. At the same time, the indicated areas of the emission spectra of the LEDs overlap each other in different spectral regions of the simulated emission range, somewhere at the level of 0.4-0.6 of the maximum amplitude.
Таблица 1Table 1
Параметры питания и максимальные амплитуды излучения светодиодовPower parameters and maximum amplitudes of LED radiation
Желтым фоном на фиг. 2 выделена область моделирования солнечного спектра в диапазоне частот 400-730 нм. В таблице 2 приведены параметры семи типов светодиодов (или наборов светодиодов одного и того же типа) моделирующих диапазон 400-730 нм солнечного спектра после их приведения к одной и той же плотности излучения и нормирования.The yellow background in FIG. 2, the region of modeling the solar spectrum in the
Из табл. 2 видно, что у двух светодиодов имеется два спектральных пика мощности излучения: один из которых Warm White - на частоте 587 нм (максимальная амплитуда равна 1), а на частоте 447 нм - 0,44; другой светодиод Growing Light с максимальной амплитудой на частоте 650 нм - 1, а на частоте 447 нм - 0,47. Все остальные светодиоды имеют один пик излучения. Измерения проводились спектрофотометром «ТКА-Спектр», на расстоянии 500 мм от центра светодиодов по их оси.From the table. Figure 2 shows that two LEDs have two spectral peaks of radiation power: one of which is Warm White - at a frequency of 587 nm (maximum amplitude is 1), and at a frequency of 447 nm - 0.44; another Growing Light LED with a maximum amplitude at a frequency of 650 nm - 1, and at a frequency of 447 nm - 0.47. All other LEDs have one peak emission. The measurements were carried out with a TKA-Spectr spectrophotometer at a distance of 500 mm from the center of the LEDs along their axis.
Таблица 2table 2
Параметры светодиодов моделирующих диапазон 400-730 нм солнечного спектра.Parameters of LEDs simulating the range of 400-730 nm of the solar spectrum.
Если каждый светодиод будет излучать световую энергию измеренную в Вт/ м2, в пропорциях соответствующих коэффициентам приведенными в табл. 3, то получится суммарный спектр мощности излучения светильника, показанный на фиг. 2. (кривая Sun 9 Реш) который хорошо совпадает со спектром мощности излучения Солнца в этом диапазоне.If each LED will emit light energy measured in W / m 2 , in the proportions corresponding to the coefficients given in table. 3, the total emission power spectrum of the lamp shown in FIG. 2. (curve Sun 9 Resh), which coincides well with the spectrum of the solar radiation power in this range.
В этом случае все светодиоды должны получать энергию от токовых драйверов питания таким образом, чтобы их излучение соответствовало коэффициентам таблицы 3. В результате будет сформирован суммарный спектр излучения светильника, практически полностью повторяющий спектр излучения солнечного света (фиг. 2, розовый цвет кривой). Спектр мощности солнечного света измерялся спектрофотометром марки «ТКА-Спектр» во Владивостоке 11.02.2017 в 10-38 местного времени.In this case, all the LEDs should receive energy from the current power drivers so that their radiation corresponds to the coefficients of table 3. As a result, the total emission spectrum of the luminaire will be formed, which will almost completely repeat the emission spectrum of sunlight (Fig. 2, pink color of the curve). The power spectrum of sunlight was measured with a TKA-Spectr spectrophotometer in Vladivostok on 11/02/2017 at 10-38 local time.
Таблица 3Table 3
Параметры коэффициентов мощности излучения светодиодов.Parameters of power factors of radiation of LEDs
В процессе работы была сформирована действующая матрица светодиодов (фиг. 4), в которой каждый светодиод был запитан током с помощью токового драйвера таким образом, чтобы мощность излучения каждого типа светодиода, измеренная на расстоянии 50 см от светодиодов, давала вклад в суммарное излучение в соответствии с режимами в табл. 3. При включении всех светодиодов с указанными режимами спектр мощности излучения светильника характеризовался зависимостью, показанной на фиг. 5. Полученная плотность мощности излучения равная 20 мВт/м2 в диапазоне частот 400-730 нм на расстоянии 50 см от светильника и имеет гладкий характер, практически полностью соответствует солнечному спектру со среднеквадратичной ошибкой отклонения не превышающей 11,2%.In the process, an active matrix of LEDs was formed (Fig. 4), in which each LED was energized using a current driver so that the radiation power of each type of LED, measured at a distance of 50 cm from the LEDs, contributed to the total radiation in accordance with the modes in the table. 3. When all LEDs with the indicated modes are turned on, the radiation power spectrum of the lamp was characterized by the dependence shown in FIG. 5. The resulting radiation power density equal to 20 mW / m 2 in the frequency range 400-730 nm at a distance of 50 cm from the luminaire and has a smooth character, almost completely corresponds to the solar spectrum with a standard deviation error not exceeding 11.2%.
Очень важно отметить, что коэффициенты в табл. 3 относятся к плотности мощности излучения света, или к спектральной облученности, измеренной на одном и том же расстоянии одним и тем же прибором спектрофотометром. При этом, приведенные в табл. 3 коэффициенты никак не характеризуют потребляемую светодиодами энергию или величину тока, протекающую через светодиоды. Это связано с тем, что к.п.д. у каждого светодиода разный и режимы питания тоже все разные. Если есть два светодиода одинакового типа, но с разными к.п.д., например 15% и 30%, то спектральная облученность, полученная на одном и том же расстоянии у первого светодиода будет в 2 раза меньше при одном и том же питании по току или потребляемой мощности чем у второго. И если их запитать по току в соответствии с таблицей 3, то суммарный спектр всех светодиодов будет очень сильно отличаться от расчетного спектра, изображенного на фиг. 2. В случае, если имеются два светодиода с одинаковой частотой излучения, но разным номиналом мощности, например 1 Вт и 10 Вт, то первый тип светодиода можно запитать максимальным током 300 мА, а второй тип - 900 мА. Соответственно плотности мощности излучения световой энергии у них будут очень сильно отличаться. Кроме того, очень важно использовать такие режимы питания всех девяти типов светодиодов (или групп однотипных по частоте излучения светодиодов в сборке), чтобы в каждой группе однотипные светодиоды (светодиоды излучающие свет одной и той же частоты) давали суммарный пик излучения одинаковой величины, которую удобно приравнять к относительной единице, как это изображено на фиг. 1.It is very important to note that the coefficients in the table. 3 relate to the power density of light emission, or to spectral irradiation, measured at the same distance by the same instrument with a spectrophotometer. Moreover, given in table. 3, the coefficients in no way characterize the energy consumed by the LEDs or the amount of current flowing through the LEDs. This is due to the fact that the efficiency each LED is different and the power modes are also different. If there are two LEDs of the same type, but with different efficiency, for example 15% and 30%, then the spectral irradiation obtained at the same distance from the first LED will be 2 times less with the same power supply current or power consumption than the second. And if they are powered by current in accordance with table 3, then the total spectrum of all LEDs will be very different from the calculated spectrum shown in FIG. 2. If there are two LEDs with the same radiation frequency but with different power ratings, for example 1 W and 10 W, then the first type of LED can be powered with a maximum current of 300 mA, and the second type - 900 mA. Accordingly, the power density of the radiation of light energy they will be very different. In addition, it is very important to use such power modes of all nine types of LEDs (or groups of LEDs of the same type in terms of frequency of radiation in the assembly), so that in each group of the same type of LEDs (LEDs emitting light of the same frequency) they give a total peak of radiation of the same magnitude, which is convenient equate to a relative unit, as shown in FIG. one.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115574A RU2660245C1 (en) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Luminaire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115574A RU2660245C1 (en) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Luminaire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660245C1 true RU2660245C1 (en) | 2018-07-05 |
Family
ID=62815942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017115574A RU2660245C1 (en) | 2017-05-04 | 2017-05-04 | Luminaire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660245C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007147242A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Theoreme Innovation Inc. | Led luminaire |
| RU2326525C2 (en) * | 2006-05-24 | 2008-06-20 | Валерий Николаевич Марков | Light pulse lighter (options) and methods of light pulse lighting of plants |
| RU2504143C2 (en) * | 2008-05-22 | 2014-01-20 | Фиония Лайтинг А/С | Method and device for using light-emitting diode in greenhouse |
| RU148495U1 (en) * | 2014-06-17 | 2014-12-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | LED PLANT IRRADIATOR |
-
2017
- 2017-05-04 RU RU2017115574A patent/RU2660245C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2326525C2 (en) * | 2006-05-24 | 2008-06-20 | Валерий Николаевич Марков | Light pulse lighter (options) and methods of light pulse lighting of plants |
| WO2007147242A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Theoreme Innovation Inc. | Led luminaire |
| RU2504143C2 (en) * | 2008-05-22 | 2014-01-20 | Фиония Лайтинг А/С | Method and device for using light-emitting diode in greenhouse |
| RU148495U1 (en) * | 2014-06-17 | 2014-12-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | LED PLANT IRRADIATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6534695B2 (en) | Lighting assembly | |
| US10257988B2 (en) | Illumination and grow light system and associated methods | |
| US9137874B2 (en) | Illumination and grow light system and associated methods | |
| RU2013142885A (en) | METHOD AND MEANS OF IMPROVED LIGHTING OF GREENHOUSES | |
| US10602669B2 (en) | Narrowband photosynthetically active radiation (“PAR”) substantially only at each of multiple emission wavelengths yields good photosynthesis at reduced energy cost | |
| Zheng et al. | Spectral optimization of three-primary LEDs by considering the circadian action factor | |
| EP3738412A1 (en) | Multi-channel systems for providing tunable light with high color rendering and biological effects | |
| RU2013142886A (en) | LIGHTING DEVICE FOR GROWING PLANTS AND METHOD FOR STIMULATING PLANT GROWTH | |
| RU2013152440A (en) | METHOD AND MEANS FOR INCREASING PLANT PRODUCTIVITY BY IMPROVING INSECT SPRAYING | |
| CN105240748A (en) | LED plant-growth lamp with continuous spectrum | |
| WO2019140306A1 (en) | Two-channel tunable lighting systems with controllable equivalent melanopic lux and correlated color temperature outputs | |
| US9927075B2 (en) | LED lighting module for plant factory and LED lighting device for plant factory having same mounted thereon | |
| RU2668841C1 (en) | Luminary | |
| CN104006306A (en) | Light-emitting diode (LED) lamp, use of same applied to plant growth and LED unit | |
| RU2660245C1 (en) | Luminaire | |
| RU2661329C1 (en) | Luminaire | |
| RU2690647C2 (en) | Lamp | |
| RU2692648C2 (en) | Lamp | |
| RU2675320C2 (en) | Luminaire | |
| RU2660244C1 (en) | Luminaire | |
| Liu et al. | Advances in higher color quality and healthier white LEDs | |
| RU2666454C1 (en) | Luminary | |
| Anindito et al. | Indoor Agriculture: Measurement of The Intensity of LED for Optimum Photosynthetic Recovery | |
| RU2746809C1 (en) | Lamp | |
| Bachouch et al. | Tunable multiple-LEDs combination spectrum for plants based on McCree PAR spectrum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190710 Effective date: 20190710 |