RU2704104C2 - Способ формирования спектра электромагнитного излучения, способ освещения агрокультуры и система для освещения агрокультуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для освещения растительных культур. Техническими результатами, достигаемыми при этом, являются: экономия потребления электроэнергии, более быстрое развитие агрокультур и повышение урожайности агрокультур. Указанные технические результаты достигаются за счет того, что способ формирования спектра электромагнитного излучения, заключающийся в повышении эффективности облучения растений и ускорения их роста путем формирования спектра излучения с помощью излучателей с определенными диапазонами длины волны излучения, осуществляют смешением: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность, равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28. Описаны также вариант способа освещения агрокультур, при котором освещение осуществляют в первой и второй периоды времени, по меньшей мере, частью излучателей, указанных выше, и система для освещения агрокультуры путем использования указанного выше способа. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение. Настоящее изобретение относится к осветительным устройствам и системам, которые могут использоваться для освещения различных растительных культур.

Уровень техники

Из уровня техники известно решение, которое описывает осветительный прибор и светоизлучающий элемент для ускорения роста растений. Прибор содержит одиночный источник излучения в виде светодиода, который обеспечивает по меньшей мере два пика излучения в интервале длин волн 300-800 нм, при этом по меньшей мере один из указанных пиков излучения имеет ширину на полувысоте, равную по меньшей мере 50 нм. Указанные пики излучения светодиода хорошо совпадают со спектром реакций фотосинтеза растений. Технический результат известного решения - повышение эффективности облучения растений (патент RU 2543979 С2, МПК F21K 99/00, H05B 33/00, 16.09.2010).

Указанное известное решение не обеспечивает возможности корректировки спектра излучения из-за применения одного единственного типа излучателя. Известно, что на различных стадиях роста агрокультур предпочтительными являются различные спектры излучений, это позволяет осуществлять наиболее эффективное освещение агрокультуры. Например, агрокультуре на этапе всхода желателен спектр излучения, в котором мощность светового потока в определенном диапазоне длин волн будет равна 100 условным единицам.

Настоящее решение позволяет обеспечить эту мощность посредством использования излучателей нескольких типов, излучатели остальных типов могут в это же время обеспечивать меньшую мощность, т.е. будут потреблять меньшее количество электроэнергии. Кроме того, излучатели выделяют тепло, которое также может контролироваться изменением мощностей отдельных типов излучателей, также настоящее решение отличается формируемым спектром излучения.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение описывает способ формирования спектра электромагнитного излучения, включающий смешение спектров по меньшей мере семи типов излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28.

В одном из вариантов осуществления используют по меньшей мере по два излучателя для по меньшей мере одного типа излучателя.

Еще в одном варианте осуществления настоящего способа используют одинаковое количество излучателей каждого типа.

В одном из вариантов осуществления изобретения в качестве излучателей используют светодиоды.

Также могут использоваться одинаковые излучатели для каждого конкретного типа излучателей.

В одном из вариантов осуществления настоящего решения располагают все излучатели в одном корпусе.

В одном из вариантов осуществления способ предполагает, что по меньшей мере часть типов излучателей снабжают общей оптической системой.

Еще один объект настоящего решения описывает способ освещения агрокультуры, включающий освещение агрокультуры в первый и второй периоды времени по меньшей мере частью излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28.

В одном из вариантов осуществления настоящего решения предполагает, что первый и второй периоды времени освещают одинаковыми наборами типов излучателей.

Еще в одном варианте осуществления используют все типы излучателей.

Также в одном из вариантов осуществления в первый период времени освещают агрокультуру первым набором типов излучателей, а во второй период времени вторым набором типов излучателей, отличным от первого набора.

В одном из вариантов осуществления решения задействуют все типы излучателей по меньшей мере в одном из наборов.

Еще в одном варианте осуществления задействуют каждый тип излучателей в первом наборе, втором наборе или в обоих наборах.

Один из вариантов осуществления предполагает, что используют равные продолжительности первого периода времени и второго периода времени.

Еще один вариант осуществления предполагает, что используют первый период времени по меньшей мере в полтора раза больший, чем второй период времени.

В одном из вариантов осуществления настоящего решения освещение осуществляют круглосуточно.

В одном из вариантов осуществления изобретения используют по меньшей мере по два излучателя для по меньшей мере одного типа излучателя.

Также один из вариантов осуществления предполагает, что используют одинаковое количество излучателей каждого типа.

Один из вариантов указанного способа предполагает, что используют одинаковые излучатели для каждого конкретного типа излучателей.

Один из вариантов осуществления предполагает, что располагают все излучатели в одном корпусе.

Дополнительно один из вариантов осуществления предполагает, что по меньшей мере часть типов излучателей снабжают общей оптической системой.

Еще одним объектом настоящего решения является система для освещения агрокультуры, включающая в себя по меньшей мере семь типов излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, по меньшей мере один источник питания и/или по меньшей мере один разъем для подключения внешнего питания.

Все типы излучателей могут быть установлены в едином корпусе и имеют единую оптическую систему.

По меньшей мере, один тип излучателей в одном из вариантов осуществления может быть установлен в отдельном корпусе от остальных типов излучателей.

В одном из вариантов осуществления система содержит блок управления.

Блок управления в одном из вариантов осуществления может быть выполнен с возможностью включения и выключения по меньшей мере части излучателей и/или типов излучателей.

Блок управления также может быть выполнен с возможностью включения первого набора излучателей в первый период времени и включения второго набора излучателей во второй период времени.

Блок управления дополнительно может быть выполнен с возможностью включения всех типов излучателей в первый период времени.

Блок управления для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения может быть выполнен с возможностью включения первого набора типов излучателей в первый период времени и включения второго набора типов излучателей, отличного от первого набора, во второй период времени.

Блок управления включает каждый тип излучателей в первом наборе, втором наборе или в обоих наборах в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения.

Блок управления может быть выполнен с возможностью включения типов излучателей на равные продолжительности первого периода времени и второго периода времени.

По меньшей мере один тип излучателей в некоторых вариантах осуществления содержит по меньшей мере два излучателя.

Один из вариантов осуществления настоящего решения предполагает, что в качестве излучателей использованы светодиоды.

Техническим результатом настоящего решения является экономия на потреблении электроэнергии, за счет применения излучателей нескольких типов и диапазонов относительной интенсивности излучателей для каждого типа, что позволяет оптимизировать спектр излучения в процессе роста агрокультуры и приводит к уменьшению количества нитратов в растениях. Фактически, в конечном итоге, достигается более быстрое развитие агрокультур и повышение урожайности, которые освещаются светильниками или системами светильников по настоящему техническому решению.

Краткое описание чертежей

Настоящее решение поясняется следующими фигурами:

Фиг. 1 - пример расположения излучателей для одного из вариантов осуществления настоящего решения.

Фиг. 2 - пример спектра излучения согласно одному из вариантов осуществления настоящего решения.

Фиг. 3 - вариант выполнения системы для освещения агрокультуры.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение описывает способ формирования спектра электромагнитного излучения, которое используется для освещения растительных культур. Данный спектр излучения преимущественно имеет излучение в видимом спектре длин волн, поэтому также может использоваться для освещения других объектов. В частности, использование систем светильников или светильника с указанным спектром излучения не потребует установки дополнительных светильников в теплицах, т.к.

максимально быстрого развития растения, увеличения его плодоносности, увеличения качества урожая и т.д.

Излучатели разделены на несколько типов, в частности на семь типов. Каждый тип может использоваться совместно с одним или несколькими другим, может использоваться отдельно от других типов в разные промежутки времени.

В одном из вариантов осуществления предусмотрено два периода времени: первый и второй. Без ограничения можно использовать и большее количество периодов, например, три, четыре или пять. В каждый из периодов времени задействуется по меньшей мере часть излучателей или типов излучателей. Например, в один период времени могут быть задействованы излучатели первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого типов, а во второй период времени могут быть задействованы излучатели первого и седьмого типов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения излучатели первого типа в первый и второй периоды времени могут быть одними и теми же, а в некоторых вариантах могут различаться. Это позволяет предупредить перегрев электрических схем (блока управления, например) перегрев оптической системы, перегрев светодиодов, корпуса системы освещения, такое включение положительно сказывается на сроке службы системы освещения.

Система освещения может располагаться в едином корпусе и иметь общую для всех излучателей оптическую систему, но может располагаться и в разных корпусах, например, это может быть удобным при использовании мощных излучателей в отдельном корпусе. Соответственно к этому корпусу и его оптической системе могут быть предъявлены иные требования, чем к другим корпусам системы и оптическим системам. Не выходя за рамки настоящего решения можно говорить о том, что каждый тип излучателей может быть выполнен в отдельном корпусе и иметь собственную оптическую систему.

В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый тип излучателей содержит одинаковые излучатели между собой, а их количество больше одного. В некоторых вариантах осуществления некоторые из типов излучателей могут содержать в своем составе несколько излучателей. В качестве излучателей настоящее решение предполагает использование светодиодов. Для одного типа излучателей могут быть использованы одинаковые светодиоды, но в некоторых вариантах осуществления настоящего решения допускается использование различных светодиодов. Например, первый тип излучателей характеризуется излучателями, имеющими доминантную длину волны от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, соответственная первый тип излучателей будет включать в себя светодиоды с доминантной длиной волны 434 нм и относительной интенсивностью 0,22, а также светодиоды с доминантной длиной волны 440 нм и относительной интенсивностью 0,25, а также другие варианты светодиодов, которые попадают в этот диапазон.

Кроме того, излучатель может представлять собой не один светодиод, а группу светодиодов. Например, для первого типа излучателей можно использовать три светодиода с доминантными длинами волн 434 нм, 438 нм и 444 нм, при этом относительная их интенсивность будет 0,08, 0,12 и 0,05. Суммарно эти светодиоды обеспечат относительную интенсивность 0,25.

Относительная интенсивность излучения измеряется от одного типа излучателей, которые имеют наибольшую суммарную интенсивность, соответственно эта интенсивность принимается равной 1, а все остальные интенсивности измеряются относительно нее.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего решения система для освещения агрокультуры содержит, по меньшей мере, семь типов излучателей: первого типа излучателя 1, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя 2, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя 3, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя 4, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя 5, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя 6, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность равную 1, и седьмого типа излучателя 7, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, по меньшей мере один источник питания и/или по меньшей мере один разъем для подключения внешнего питания. Все излучатели могут быть размещены на одной линзовой оптике 8 светильника.

В еще одном варианте осуществления настоящего решения система для освещения агрокультуры содержит по меньшей мере семь типов излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения 440 нм и относительную интенсивность от 0,25, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения 456 нм и относительную интенсивность от 0,25, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,10 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения 620 нм и относительную интенсивность от 0,25, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны 640 нм и относительную интенсивность от 0,70, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 660 нм и относительную интенсивность равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 740 нм и относительную интенсивность от 0,25, по меньшей мере один источник питания и/или по меньшей мере один разъем для подключения внешнего питания.

Некоторые варианты осуществления допускают изменение диапазонов доминантных длин волн на плюс-минус 10 нм, другие варианты допускают отклонения в длинах волн на 15 нм, третьи варианты более строги и допускают отклонения на 5 нм. Относительная интенсивность может изменяться от эталонных значений на 3, 5, 10, 12 или 15 процентов.

На фиг. 1 представлен вариант расположения излучателей (светодиодов) в одном корпусе. Позициями 1-7 обозначены разные группы излучателей. Как видно из фиг. 1 этот вариант предполагает различное количество излучателей в одном светильнике. Тем не менее, некоторые варианты допускают одинаковое количество излучателей, расположение в разных корпусах, а также другое пространственное размещение излучателей. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения излучатели 1 первого типа (доминантная длина волны от 434 до 446 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями от 0,22 до 0,28) могут быть расположены так, как это показано на фиг. 1, в частности их может быть 7 штук в одном светильнике. Излучателей 2 второго типа (доминантная длина волны от 450 до 472 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями от 0,22 до 0,28) расположены так, как это показано на фиг. 1, в частности их может быть 3 штуки в одном светильнике. Излучателей 3 третьего типа (обеспечивают относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм) может быть 3 штуки. Излучатели 4 четвертого типа (доминантная длина волны от 614 до 626 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями от 0,22 до 0,28) располагаются так, как это показано на фиг. 1, в частности излучателей 4 может быть 5 штук. Излучатели 5 пятого типа (доминантная длина волны от 634 до 646 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями от 0,65 до 0,75) располагаются так, как это показано на фиг. 1, в частности он может быть один. Излучателей 6 шестого типа (доминантная длина волны от 654 до 666 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями равная 1) может быть 2 штуки, а их расположение может быть таким, как это показано на фиг. 1. Излучатели 7 седьмого типа (доминантная длина волны от 734 до 746 нм и относительная интенсивность, обеспечиваемая всеми излучателями от 0,22 до 0,28) располагаются так, как это показано на фиг. 1, в частности их может быть 4 штуки. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что количество излучателей может различаться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, например, т.к. относительная интенсивность, которая обеспечивается излучателями 6 шестого типа, является высокой (равна 1), то количество излучателей может быть максимальным в сравнении с количеством излучателей других типов.

В предпочтительном варианте осуществления излучатели располагаются в прямоугольную решетку, однако, как должно быть понятно, возможно расположение излучателей в гексагональной, пентагональной, треугольной и других типах решеток. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения все излучатели могут быть расположены в одну линию. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что предпочтительно устанавливать излучатели разных типов вперемешку, т.е. чтобы с излучателем первого типа по возможности соседствовали излучатели других типов, т.к. это приведет к более равномерному световому потоку, который будет повторять или будет близок к спектру излучения, показанному на фиг. 2.

На фиг. 2 представлен вариант спектра, который формируется согласно настоящему решению, например, посредством светодиодов, которые изображены на фиг. 1. При всем этом, следует учитывать, что представленный спектр является только вариантом осуществления настоящего решения и может иметь отклонения так, как это описано в описании. Кроме того, следует учитывать возможность работы различных излучателей в различное время, что существенно может изменить спектр излучения, тем не менее, суммарное излучение при условии работы всех излучателей равное время будет приблизительно равным тому, что изображено на фиг. 2.

Как известно, свет - это электромагнитное излучение. В зависимости от длины волны света, спектр разделяют на: ультрафиолетовый, инфракрасный и видимый диапазон излучения. Волны с длиной менее 380 нм - это ультрафиолетовый диапазон, с длиной волны свыше 760 нм - инфракрасный диапазон. Длины волн видимого участка находятся в интервале от 380 нм до 760 нм. Человек воспринимает разные диапазоны видимого спектра, как цвета. Цвет - это ощущение, возникающее в мозгу при воздействии света определенной длины волны на сетчатку глаза. Человеческий глаз различает три основных цвета: красный, синий и зеленый. Все остальные цветовые валентности получаются из смешения спектрально чистых излучений этих трех цветов, а вот для растений, значение имеет не цвет излучения, а правильно подобранная длина волны света. Из солнечного спектра хлорофиллом растений поглащается преимущественно свет длины волн 440-470 нм и 630-670 нм (излучения красного и синего цветов). Красный спектр влияет на развитие корневой системы, цветение и созревание плодов, синий - отвечает за увеличение зеленой массы, скорость роста и увеличение размера листьев. В солнечном свете около 60% видимого спектра - зеленая составляющая, а также присутствует инфракрасная и ультрафиолетовая, которые растениями не поглощаются. Ненужный растениям свет приводит к их чрезмерному перегреву и обезвоживанию, и они, большую часть полученной от света энергии начинают тратить на свое водоснабжение. Описываемая осветительная система с подобранным спектром способствуют не только укреплению стебля и росту плотных листьев, но и повышению содержания биологически активных веществ и витаминов в плодах растений.

На Фиг. 3 приведен один из возможных вариантов выполнения системы для освещения агрокультуры. В этой системе может быть линзовая оптика 8, декоративная пластина 9, светодиодная плата 10, теплопроводящая прокладка 11, радиатор 12, боковая крышка 13 и источник питания 14.

В некоторых вариантах осуществления системы освещения допускается установка блока управления, который может включать светодиоды, выключать их и управлять спектром излучения так, как это описана в рамках настоящего описания. Блок питания может корректировать спектр излучения таким образом, что агрокультура получает на начальных этапах своего развития больше излучения определенной длины волны, а на других этапах развития больше излучения другой длины волны. В частности, это может достигаться посредством того, что блок управления использует различные промежутки времени (периоды времени), когда работаю различные наборы светодиодов, также, если тип излучателей содержит в себе, например, 10 светодиодов, то можно изменить интенсивность излучения от этого типа, скажем, выключением одного из них. С учетом вышеприведенного примера, в котором разные излучатели одного типа имеют различные относительные интенсивности, а также длины волн, возможна достаточно точная подстройка под необходимую интенсивность.

Некоторые варианты осуществления настоящего решения предполагают использование всех или части типов излучателей круглосуточно. Другие же варианты предполагают использование различных типов излучателей или излучателей в разные периоды времени, например, в ночное время могут работать одни типы светодиодов, а дневное время другие типы. Возможны варианты осуществления, когда какой-то тип излучателей принадлежит обоим наборам, соответственно этот тип излучателей будет работать круглосуточно, а другие будут работать только в первый период времени или во второй период времени. Без ограничения настоящего решения рассматривается временной интервал равный одним суткам, т.е. 24 часам, однако этот временной интервал может быть больше или меньше. В частности, некоторые варианты допускают работу системы для освещения агрокультуры все время, кроме некоторых дневных часов, когда агрокультура может получать излучение от солнца. Некоторые варианты предполагают, что часть излучателей работает по ночам, а другая часть не работает. Подобные переключения в режимах работы системы освещения агрокультуры положительно сказываются на урожайности агрокультуры (т.к. растения могут получать излучение непосредственно тех длин волн, которые наиболее благоприятно воздействуют на текущей стадии на развитие урожая), а также на долговечности самой системы, т.к. это позволяет избежать перегрева, осуществить необходимое обслуживание в часы перерыва.

Для настоящего решения проводились испытания, в частности с 15 января 2014 года по 13 февраля 2014 года на базе ООО Агрокомплекс «Весна» были заложены опыты по изучению влияния светодиодных светильников на рост и развитие культуры листового салата Афицион. Светильники для испытаний были представлены согласно одному из вариантов осуществления настоящего решения. Технология выращивания салата была проточная гидропоника. Посев был произведен 31 декабря 2013 года, до 3 января 2014 года растения находились в камере проращивания, с 3 января по 15 января растения находились в рассадном отделении. Выставление листового салата на линию проводилось 15 января 2014 года на площади 380 квадратных метров. Досветка растений проводилась по 18 часов в сутки. Уровень освещенности под светильникам по настоящему решению поддерживался на уровне 3700 Лк, светильника, с котором сравнивался настоящий светильник 7000 Лк, т.е. значительно выше. Во время проведения испытаний поддерживалась постоянная температура в теплице на уровне 19 градусов Цельсия и относительная влажность от 60 до 65 процентов. Средняя масса салата в конце испытаний составляла 180,5 грамм у растений, которые были выращены с использованием настоящего решения, и 160,1 грамма у растений, которые были выращены с другим типом освещения. Средняя длина салата соотносится как 23,7 против 22,6 см в пользу настоящего решения. Уровень содержания нитратов 554 мл в кг против 650 мл в кг. Таким образом, испытания показали, что развитие растений под настоящими светильниками, которые осуществлены в соответствии с этим описанием происходит быстрее, урожайность повышается, а поглощение нитратов уменьшается. В процентном соотношении масса салата, выращенного под светильниками по настоящему решению, на 11% превышает массу салата, выращенного под светильниками, с которыми проводились сравнения. Уровень содержания нитратов в растениях салата под обоими светильниками находился в границах предельно допустимых концентраций, но для настоящего решения нитратов было поглощено растениями меньше. Растения, выращенные под светильниками по настоящему решению, имеют лучшую корневую систему, количество листьев больше (на 2 листа больше), растение является более плотным и пышным, имеет насыщенный зеленый цвет, что также является положительными качествами в сравнении с другим типом светильника. Одновременно с этим были проведены испытания по затратам количества энергии светильниками. Энергопотребление настоящих светильников составило 5748, 50 КВт/ч, а у светильников другой конструкции энергопотребление составило 13279,03 КВт/ч. Потребление электроэнергии настоящим решение было в 2,3 раза меньшим. Соответствующее подтверждение приведенных данных подтверждено приложенной копией результатов испытаний к настоящей заявке.

Кроме того, были проведены испытания с 24 декабря 2014 года по 15 января 2015 года на рост и развитие овощной культуры рассады огурца корнишонного вида «Герман F1». Проводилось сравнение светильников по настоящему решению со светильниками, присутствующими на рынке. Технология выращивания тестируемой рассады огурца была в минераловатном кубике 7,5×7,5×6,5 см. Посев осуществлялся 24 декабря 2014 года. Посев проводился 24 декабря 2014 года. С 24 по 27 декабря рассада находилась без досветки. С 27 по 31 декабря 2014 года после появления всходов рассады начался режим досвечивания 24 часа в сутки. С 1 января по 15 января 2015 года перешли на 18 часовое досвечивание в сутки. Уровень освещенности под светильниками по настоящему решению составлял 3700 Лк, у светильников, с которым осуществляется сравнение, - 6300 Лк. Во время опыта средняя температура в теплице составляла 20-22 градуса Цельсия с относительной влажностью от 75 до 85 процентов. Средняя масса минераловатного кубика при полной влагоемкости составляет 320 грамм. Контрольное взвешивание рассады осуществлялось на пятые сутки. Вес минераловатного кубика под светильника по настоящему решению 255 грамм, под светильниками другого типа - 250 грамм. При проведении опыта было установлено, что разницы в росте и развитии рассады между светильниками не имеется, однако использование настоящих светильников показало большую массу минераловатного кубика, а также меньшие затраты электроэнергии приблизительно в 2-3 раза. Испытания на содержание нитратов показало значительную разницу: под светильниками по настоящему решению 175 мл на кг, против 195 мл на кг, при предельно допустимом показателе в 400 мл на кг.

Для достижения увеличения эффективности выращивания культур используются светильники для теплиц, эти светильники или системы светильников могут обеспечить круглосуточное излучение, могут прерываться на определенные промежутки времени, могут сообщать растению излучение определенного спектра, который позволит достичь оптимальных результатов на каждом из этапов роста растения. Для настоящего спектра излучения проводились испытания в ряде лабораторий, который подтвердили увеличение урожайности различных культур при использовании настоящего светильника при сравнении с урожайность для этой же культуры при таких же условиях, но с другим источником освещения (светильником).

Использование настоящего решения при промышленном производстве агрокультур позволяет экономить на потреблении электроэнергии, уменьшить количество нитратов в растениях, а также получить лучшие результаты урожая в более короткие сроки. В частности, настоящее решение за счет применения излучателей нескольких типов и диапазонов относительной интенсивности излучателей для каждого типа позволяет корректировать спектр излучения в процессе роста агрокультуры. Например, на этапе всхода агрокультуры могут быть задействованы излучатели не всех типов, в другом примере могут быть задействованы излучатели всех спектров, но с относительной интесивностью равной минимальному значению из приведенных в настоящем описании. После всхода могут быть задействованы излучатели других типов (или тех же самых) с относительной интенсивностью равной максимальным значениям из приведенных выше. Это позволяет сообщать агрокультуре столько энергии и таким спектром излучения, который оптимален для текущей стадии развития агрокультуры.

Настоящее решение может быть осуществлено посредством использования известных светодиодов или других источников излучения. Промышленная применимость настоящего решения, а также достижимость технических результатов следует из представленных результатов испытаний.

Claims (34)

1. Способ формирования спектра электромагнитного излучения, заключающийся в повышении эффективности облучения растений и ускорении их роста путем формирования спектра излучения с помощью излучателей с определенными диапазонами длины волны излучения, отличающийся тем, что осуществляют смешение спектров по меньшей мере с помощью семи типов излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность, равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение осуществляется при помощи по меньшей мере двух излучателей для по меньшей мере одного типа излучателя.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при облучении используют одинаковое количество излучателей каждого типа.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при облучении в качестве излучателей используют светодиоды.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при облучении используют одинаковые излучатели для каждого конкретного типа излучателей.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при облучении применяют расположение всех излучателей в одном корпусе.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при облучении по меньшей мере часть типов излучателей снабжают общей оптической системой.

8. Способ освещения агрокультуры, заключающийся в том, что повышение эффективности облучения и ускорение роста растений осуществляют путем формирования спектра излучения с помощью излучателей с определенными диапазонами длины волны излучения, отличающийся тем, что осуществляют смешение спектров путем освещения агрокультуры в первый и второй периоды времени по меньшей мере частью излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность, равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в первый и второй периоды времени освещают одинаковыми наборами типов излучателей.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что для освещения используют все типы излучателей.

11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в первый период времени освещают агрокультуру первым набором типов излучателей, а во второй период времени - вторым набором типов излучателей, отличным от первого набора.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что для освещения задействуют все типы излучателей по меньшей мере в одном из наборов.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что для освещения задействуют каждый тип излучателей в первом наборе, втором наборе или в обоих наборах.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для освещения используют равные продолжительности первого периода времени и второго периода времени.

15. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для освещения используют первый период времени, по меньшей мере в полтора раза больший, чем второй период времени.

16. Способ по п. 8, отличающийся тем, что освещение осуществляют круглосуточно.

17. Способ по п. 8, отличающийся тем, что освещение выполняют по меньшей мере по два излучателя для по меньшей мере одного типа излучателя.

18. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для освещения используют одинаковое количество излучателей каждого типа.

19. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве излучателей используют светодиоды.

20. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для освещения используют одинаковые излучатели для каждого конкретного типа излучателей.

21. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для освещения все излучатели располагаются в одном корпусе.

22. Способ по п. 8, отличающийся тем, что по меньшей мере часть типов излучателей выполняют освещение общей оптической системой.

23. Система для освещения агрокультуры, содержащая излучатели с определенными диапазонами длины волны излучения, отличающаяся тем, что она включает в себя по меньшей мере семь типов излучателей: первого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 434 до 446 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, второго типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 450 до 472 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, третьего типа излучателя, имеющего относительную интенсивность от 0,08 до 0,12 в диапазоне длин волн от 500 до 580 нм, четвертого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны излучения от 614 до 626 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, пятого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 634 до 646 нм и относительную интенсивность от 0,65 до 0,75, шестого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 654 до 666 нм и относительную интенсивность, равную 1, и седьмого типа излучателя, имеющего доминантную длину волны от 734 нм до 746 нм и относительную интенсивность от 0,22 до 0,28, по меньшей мере один источник питания и/или по меньшей мере один разъем для подключения внешнего питания.

24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что все типы излучателей установлены в едином корпусе и имеют единую оптическую систему.

25. Система по п. 23, отличающаяся тем, что по меньшей мере один тип излучателей установлен в отдельном корпусе от остальных типов излучателей.

26. Система по п. 23, отличающаяся тем, что содержит блок управления.

27. Система по п. 26, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью включения и выключения по меньшей мере части излучателей и/или типов излучателей.

28. Система по п. 27, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью включения первого набора излучателей в первый период времени и включения второго набора излучателей во второй период времени.

29. Система по п. 28, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью включения всех типов излучателей в первый период времени.

30. Система по п. 28, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью включения первого набора типов излучателей в первый период времени и включения второго набора типов излучателей, отличного от первого набора, во второй период времени.

31. Система по п. 28, отличающаяся тем, что блок управления включает каждый тип излучателей в первом наборе, втором наборе или в обоих наборах.

32. Система по п. 28, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью включения типов излучателей на равные продолжительности первого периода времени и второго периода времени.

33. Система по п. 23, отличающаяся тем, что по меньшей мере один тип излучателей содержит по меньшей мере два излучателя.

34. Система по п. 23, отличающаяся тем, что в качестве излучателей использованы светодиоды.

Images