RU2668841C1 - Светильник - Google Patents
Светильник Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668841C1 RU2668841C1 RU2017115570A RU2017115570A RU2668841C1 RU 2668841 C1 RU2668841 C1 RU 2668841C1 RU 2017115570 A RU2017115570 A RU 2017115570A RU 2017115570 A RU2017115570 A RU 2017115570A RU 2668841 C1 RU2668841 C1 RU 2668841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leds
- spectrum
- radiation
- power
- light
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 84
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 60
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- VAYOSLLFUXYJDT-RDTXWAMCSA-N Lysergic acid diethylamide Chemical compound C1=CC(C=2[C@H](N(C)C[C@@H](C=2)C(=O)N(CC)CC)C2)=C3C2=CNC3=C1 VAYOSLLFUXYJDT-RDTXWAMCSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 4
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
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
-
- 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
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/20—Forcing-frames; Lights, i.e. glass panels covering the forcing-frames
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
-
- 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)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Изобретение относится к осветительным устройствам, обеспечивающим освещение светом, максимально соответствующим спектру солнечного света за счет использования светоизлучающих диодов. Светильник содержит набор светодиодов с разными спектрами излучения, моделирующими фотосинтетически активную часть солнечного спектра, снабженных драйверами питания. Используют светодиоды, максимальные амплитуды излучения которых находятся в диапазоне длин волн 430-650 нм. Спектры использованных светодиодов перекрывают друг друга в разных спектральных участках диапазона, предпочтительно на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды на центральной длине волны излучения. Использованы шесть типов светодиодов разного спектра: Теплый белый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый и Growing Light, с возможным отклонением от центральной длины волны на ±15 нм. Драйверы названных светодиодов выполнены с возможностью подачи энергии питания такой величины, чтобы уровень светового потока от соответствующих светодиодов был равным 0,94; 0,22; 0,57; 0,81; 0,89 от уровня светового потока, излучаемого светодиодом Growing Light, с возможным отклонением указанных значений энергии на ±30%. Спектр может быть сформирован набором однотипных светодиодов мощностью от 0,1 до 200 Вт каждый, с возможностью генерирования мощности светового потока, одинаковой для каждого отдельного типа спектра. Максимальные амплитуды излучения названных светодиодов имеют максимальное излучение на длинах волн соответственно 587, 437, 460, 490, 524 и 650 нм. Изобретение обеспечивает спектр излучения, соответствующий солнечному свету. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к осветительным устройствам, обеспечивающим освещение светом максимально соответствующим спектру солнечного света за счет использования светоизлучающих диодов.
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).
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, предпочтительно, чтобы светодиоды первого типа излучали в области синего цвета с длиной волны от 400 нм до 500 нм, а светодиоды второго типа излучали в области красного цвета с длиной волны от 600 до 700 нм, причем свет, излучаемый первой группой светодиодов, состоит приблизительно из 80%-90% красного света и 10-20% синего света.
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, а иногда даже вредно для глаз.
Задача, на решение которой направлено изобретение - обеспечение в светильнике спектра излучения соответствующего спектру солнечного света в моделируемом диапазоне.
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.
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 430-660 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 шесть типов светодиодов разного спектра мощностью от 0,1 до 200 Вт и более, а излучаемый спектр включает спектры излучения таких светодиодов, как Теплый белый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый 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 0,94; 0,22; 0,57; 0,81; 0,89 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, 437, 460, 490, 524 и 650 нм.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
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.
Признаки «использованы светодиоды, спектры излучения которых находятся в диапазоне 430-660 нм» обеспечивают максимально полное приближение к спектру солнечного света, при минимальном количестве используемых типов светодиодов.
Признаки «спектры использованных светодиодов перекрывают друг друга в разных спектральных участках диапазона» способствуют выравниванию (снижению волнистости) суммарного спектра светильника.
Признаки, указывающие что спектры, составляющие набор светодиодов перекрывают друг друга «предпочтительно на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды на центральной частоте излучения» также способствуют снижению волнистости суммарного спектра светильника.
Признаки, указывающие, что «использованы шесть типов светодиодов разного спектра мощностью от 0,1 до 200 Вт и более, а излучаемый спектр включает спектры излучения таких светодиодов, как Теплый белый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый и Растительный свет» обеспечивают формирование светильником спектра излучения близкого к солнечному свету.
Признаки, указывающие, что возможно отклонение излучаемого светодиодами спектра «от центральной частоты на ± 15 нм», задают параметры, обеспечивающие компоновку линейки или матрицы светодиодов.
Признаки, указывающие, что «драйверы названных светодиодов, выполнены с возможностью подачи энергии питания такой величины, чтобы уровень светового потока от соответствующих светодиодов был равным 0,94; 0,22; 0,57; 0,81; 0,89 от уровня светового потока, излучаемого светодиодом Растительный свет» обеспечивают необходимое выравнивание излучений светодиодов, снижающее волнистость суммарного спектра светильника.
Признаки, указывающие на возможность отклонения уровня энергии, подаваемой на светодиоды на ± 30%, задают параметры подачи энергии на светодиоды, обеспечивающие оптимальную компоновку линейки или матрицы светодиодов.
Признаки, указывающие, что «тип спектра сформирован набором однотипных светодиодов, с возможностью генерирования мощности светового потока, одинаковой для каждого отдельного типа спектра» обеспечивают возможность использования, как одиночного светодиода большой мощности, так и матрицы, сформированной из нескольких светодиодов малой мощности.
Признаки, указывающие, что «названные светодиоды имеют максимальное излучение на частотах соответственно 587, 437, 460, 490, 524 и 650 нм», конкретезируют технические характеристики светодиодов.
На фиг. 1 показаны спектры излучения шести типов использованных светодиодов, выровненных по мощности излучения; на фиг. 2 показан спектр суммарного излучения шести светодиодов соответствующий солнечному спектру (гладкая кривая (real SUN) – спектр солнца, а кривая (Sun 6 Реш) – спектр светильника; на фиг. 3 показан спектр излучения трех типов светодиодов (Cyan, Green, Warm White) и суммарного их спектра при различной ширине полосы излучения Green светодиода; на фиг. 4 показана матрица из шести светодиодов разного типа, формирующая суммарный спектр излучения, в диапазоне частот 430-660 нм, который соответствует солнечному спектру; на фиг. 5 показан реальный суммарный спектр излучения матрицы; на фиг. 6 показаны спектры ФАР облученности в боксе с заявленным светильником (БС) и в контроле в светокультуральной (СвКульт); на фиг. 7 показана динамика роста картофеля сорта Брянский в боксе БС (5 фото слева) и в контроле (5 фото справа); на фиг. 8 показана плотность мощности излучения светодиодов разного номинала мощности, составляющих матрицу и их суммарной мощности без применения регулирования драйверами.
В настоящее время промышленность выпускает различные светодиоды с узкой и широкой полосой излучения, с пиком излучения, приходящимся на одну или несколько определенных частот света. Охвачен широкий диапазон частот света от УФ излучения до красного и инфракрасного света. Кроме того, имеются светодиоды белого света с различной цветовой температурой.
Таким образом, если имеется набор светодиодов с различными спектрами (фиг. 1), то из них можно набрать линейку или матрицу светодиодов с перекрытием спектральных кривых на 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.
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 суммарного спектра при различной ширине полосы излучения Green светодиода. Светло-зеленым сплошным цветом изображен спектр излучения светодиода Green с широкой полосой излучения на уровне 0,5 от максимума равной 70 нм (обозначение «Green W»). Светло-зеленым пунктирным цветом 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 сплошной цвет – суммарное излучение включает «Green W», а пунктирный темно-зеленый цвет - 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.
По каждому типу светодиодов спектрофотометром «ТКА-Спектр» были сняты спектральные и энергетические параметры (фиг. 1), которые позволили сформировать излучение светильника близкое к солнечному спектру (фиг. 2).
Моделируемый диапазон 430-660 нм из диапазона фотосинтетически активной радиации солнечного спектра, составляющего 400-800 нм реализуется набором из шести 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 трех светодиодов мощностью 3 Вт следующего состава: Royal Blue – королевский синий, Blue – синий, Cyan – голубой (см. фиг. 8). На фиг. 8 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. 8 кривая «Сумма» красного цвета). Для того чтобы из этого набора светодиодов получить спектр солнца в диапазоне частот 430-660 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.
Таблица 1
Параметры питания и максимальные амплитуды излучения светодиодов
Цвет | Частота (нм) | Ток (мА) | Максимальная амплитуда излучения на соответствующей частоте в полосе частот 3,4 нм, измеренная в (мВт/м2) |
Warm White | 447 и 587 | 900 | 6,5 и 14,7 |
Royal Blue | 437 | 600 | 48,2 |
Blue | 460 | 600 | 21,3 |
Cyan | 490 | 600 | 20,1 |
Green | 524 | 900 | 14,7 |
Growing Light | 447 и 650 | 900 | 7,9 и 16,9 |
Желтым фоном на фиг. 2 выделена область моделирования солнечного спектра в диапазоне частот 430 - 660 нм. В таблице 2 приведены параметры шести типов светодиодов (или наборов светодиодов одного и того же типа) моделирующих диапазон 430 - 660 нм солнечного спектра после их приведения к одной и той же плотности излучения и нормирования.
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.
Таблица 2
Параметры светодиодов моделирующих диапазон 430-660 нм солнечного спектра.
Цвет | Частота (нм) | Максимальная нормированная амплитуда излучения на соответствующей частоте в полосе частот 3,4 нм |
Warm White | 447 и 587 | 0,44 и 1 |
Royal Blue | 437 | 1 |
Blue | 460 | 1 |
Cyan | 490 | 1 |
Green | 524 | 1 |
Growing Light | 447 и 650 | 0,47 и 1 |
Если каждый светодиод будет излучать световую энергию измеренную в Вт/кв.м. в пропорциях соответствующих коэффициентам приведенными в табл. 3, то получится суммарный спектр мощности излучения светильника, показанный на фиг. 2. (кривая Sun 6 Реш), который хорошо совпадает со спектром мощности излучения Солнца в этом диапазоне.
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.
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, указанными в таблице 3.
Таблица 3
Параметры коэффициентов мощности излучения светодиодов.
Цвет | Частота (нм) | Коэффициент |
Warm White | 447+587 | 0,94 |
Royal Blue | 437 | 0,22 |
Blue | 460 | 0,57 |
Cyan | 490 | 0,81 |
Green | 524 | 0,89 |
Growing Light | 447+650 | 1 |
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 430-660 нм на расстоянии 50 см от светильника и имеет гладкий характер, практически полностью соответствует солнечному спектру со среднеквадратичной ошибкой отклонения не превышающей 10%.
Очень важно отметить, что коэффициенты в таблице 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 табл. 3, то суммарный спектр всех светодиодов будет 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 шести 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.
Для проверки соответствия формируемого светильником искусственного солнечного света естественному был проведен биологический эксперимент на сорте картофеля «Брянский». Эксперимент проводился на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии» ДВО РАН. Исходный безвирусный материал в виде ростков был помещен в одинаковую питательную среду в пробирках. Температура в помещении поддерживалась постоянной в течение всего эксперимента и равнялась 250С. Режим светового дня и ночи поддерживался в соотношении 16:8. Далее пробирки разделили на две группы: одну поместили в полностью закрытый бокс (БС) внутри которого светильник из шести светодиодов излучал свет, спектр которого в диапазоне 430-660 нм соответствовал солнечному спектру (фиг. 5). Для увеличения плотности мощности излучения и уменьшения рассеяния света бокс изнутри был обшит светоотражающей алюминиевой пленкой. Вторую группу поместили в стандартные условия светокультуральной. Спектр и плотность мощности света в боксе и в светокультуральной при проведении эксперимента приведен на фиг. 6. Группа пробирок с картофелем в светокультуральной использовалась как контрольная. В момент размещения растений в боксе и светокультуральной, а также через каждые 7 суток, пробирки фотографировались для изучения динамики роста (фиг. 7), а в конце эксперимента проводились инструментальные замеры следующих параметров: длины стебля, количества ярусов листьев, сырого веса корней и надземной части растений. Анализ темпов роста и развития картофеля в пробирках (фиг. 7) показал, что в случае облучения растения искусственным солнечным светом оно развивается намного более гармоничным, чем в контрольной группе, что проявляется в толщине и длине стебля, величине площади листьев и массе растения. У растения в экспериментальном боксе эти показатели оказались намного больше контрольных значений полученных для растений, выращиваемых в светокультуральной. Кроме того, в боксе с искусственным солнечным светом корнеобразование началось на 2 недели раньше и количество корневых волосков и их масса были значительно больше контрольных.
Claims (3)
1. Светильник, содержащий набор светодиодов с разными спектрами излучения, моделирующими фотосинтетически активную часть солнечного спектра, снабженных драйверами питания, отличающийся тем, что в нем использованы светодиоды, максимальные амплитуды излучения которых находятся в диапазоне длин волн 430-650 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 длине волны излучения, причем использованы шесть типов светодиодов разного спектра: Теплый белый, Королевский синий, Синий, Голубой, Зеленый и Growing Light, 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 0,94; 0,22; 0,57; 0,81; 0,89 от уровня светового потока, излучаемого светодиодом Growing Light, с возможным отклонением указанных значений энергии на ±30%.
2. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что спектр сформирован набором однотипных светодиодов мощностью от 0,1 до 200 Вт каждый, с возможностью генерирования мощности светового потока, одинаковой для каждого отдельного типа спектра.
3. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что максимальные амплитуды излучения названных светодиодов имеют максимальное излучение на длинах волн соответственно 587, 437, 460, 490, 524 и 650 нм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115570A RU2668841C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Светильник |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115570A RU2668841C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Светильник |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668841C1 true RU2668841C1 (ru) | 2018-10-03 |
Family
ID=63798512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115570A RU2668841C1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Светильник |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668841C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715604C1 (ru) * | 2019-06-07 | 2020-03-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Способ получения оздоровленных миниклубней картофеля |
RU2746809C1 (ru) * | 2020-09-24 | 2021-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук | Светильник |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147242A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Theoreme Innovation Inc. | Led luminaire |
US20140123555A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Matthew McCord | Narrowband photosynthetically active radiation ('PAR") substantially only at each of multiple emission wavelengths yields good photosynthesis at reduced energy cost |
RU142791U1 (ru) * | 2013-10-30 | 2014-07-10 | Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | Энергосберегающий светодиодный фитооблучатель |
RU158956U1 (ru) * | 2015-01-27 | 2016-01-20 | Дмитрий Анатольевич Семаков | Светодиодный фитосветильник на солнечной батарее |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017115570A patent/RU2668841C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147242A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Theoreme Innovation Inc. | Led luminaire |
US20140123555A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Matthew McCord | Narrowband photosynthetically active radiation ('PAR") substantially only at each of multiple emission wavelengths yields good photosynthesis at reduced energy cost |
RU142791U1 (ru) * | 2013-10-30 | 2014-07-10 | Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | Энергосберегающий светодиодный фитооблучатель |
RU158956U1 (ru) * | 2015-01-27 | 2016-01-20 | Дмитрий Анатольевич Семаков | Светодиодный фитосветильник на солнечной батарее |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715604C1 (ru) * | 2019-06-07 | 2020-03-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Способ получения оздоровленных миниклубней картофеля |
RU2746809C1 (ru) * | 2020-09-24 | 2021-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук | Светильник |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6534695B2 (ja) | 照明アセンブリ | |
JP5965416B2 (ja) | 植物用照明装置、ならびに暗栽培室のための方法 | |
RU2013142885A (ru) | Способ и средства улучшенного освещения теплиц | |
US20110209400A1 (en) | Led lighting device for growing plants | |
RU2668841C1 (ru) | Светильник | |
WO2020153935A1 (en) | Devices for an optimized, high-intensity, horticultural, led luminaire having a regulated photosynthetic photon flux density | |
RU2746809C1 (ru) | Светильник | |
RU2690647C2 (ru) | Светильник | |
RU2692648C2 (ru) | Светильник | |
Anindito et al. | Indoor Agriculture: Measurement of The Intensity of LED for Optimum Photosynthetic Recovery | |
RU2660245C1 (ru) | Светильник | |
RU2660244C1 (ru) | Светильник | |
RU2666454C1 (ru) | Светильник | |
RU2675320C2 (ru) | Светильник | |
RU153425U1 (ru) | Светильник для теплиц | |
KR101290801B1 (ko) | 식물 재배용 광원 및 이를 이용한 식물 재배 장치 | |
RU2725003C1 (ru) | Система облучения растений в теплице | |
Witkowski et al. | Comparative analysis of HPS and LED luminaries in terms of effectiveness of greenhouse plant lighting and light emission | |
EP4043543A1 (en) | Artificial lighting system for the lighting of a photobioreactor | |
RU2790314C1 (ru) | Светодиодная фитоустановка | |
Yoshida et al. | Comparison of LEDs, fluorescent lamps and incandescent bulbs for long-day treatment of forcing strawberries as affected by respective color temperature | |
CN215112182U (zh) | 一种基于led的月光模拟灯箱 | |
Erokhin et al. | STUDY OF CHARACTERISTICS OF LEDS FOR PHYTOIRRADIATORS. | |
WO2020177003A1 (es) | Sistema de iluminación led flexible para iluminar de manera homogénea un plano horizontal, y su uso en el cultivo de plantas en espacios cerrados, como invernaderos y laboratorios de propagación vegetal | |
Ahn et al. | Light control system (LCS) development and its application for plant production in a plant factory system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200802 |