RU2723725C1 - Artificial phyto-lighting system - Google Patents
Artificial phyto-lighting system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723725C1 RU2723725C1 RU2019127920A RU2019127920A RU2723725C1 RU 2723725 C1 RU2723725 C1 RU 2723725C1 RU 2019127920 A RU2019127920 A RU 2019127920A RU 2019127920 A RU2019127920 A RU 2019127920A RU 2723725 C1 RU2723725 C1 RU 2723725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- leds
- plants
- red
- led
- 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
-
- 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
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
-
- 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
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к выращиванию растений и рассады в условиях парников или теплиц, в частности к способам и устройства для изменения условий выращивания растений и рассады с использованием светового воздействия на них и досветки для стимулирования роста. The present invention relates to agriculture, namely to growing plants and seedlings in greenhouses or greenhouses, in particular to methods and devices for changing the conditions for growing plants and seedlings using light exposure to them and illumination to stimulate growth.
Известна интеллектуальная система производства бытовых растений. Бытовая производственная система интеллектуального типа включает шкаф, оснащенный гидропонным устройством, автоматической системой циркуляции питательного раствора, системой кондиционирования воздуха, системой дополнительного искусственного освещения и интеллектуальной системой управления. Шкаф включает светлую комнату, темную комнату, нижний слой и заднюю прослойку. Система дополнения искусственного света включает пластину источника света для установки, состоящую из красного светодиода, синего светодиода и зеленого светодиода. Система подходит для широких сортов растений и значительно увеличивает урожайность (Заявка № WO2012100482 (A1) ― 2012-08-02).Known intelligent system for the production of domestic plants. The intelligent home production system includes a cabinet equipped with a hydroponic device, an automatic nutrient solution circulation system, an air conditioning system, an additional artificial lighting system and an intelligent control system. The cabinet includes a bright room, a dark room, the lower layer and the back layer. The artificial light complement system includes an installation light source plate consisting of a red LED, a blue LED, and a green LED. The system is suitable for wide varieties of plants and significantly increases productivity (Application No. WO2012100482 (A1) - 2012-08-02).
Однако известная интеллектуальная система, не смотря на наличие дополнительного искусственного света, не предназначена для её использования в более открытом пространстве без наличия шкафа со светлой и темной комнатами. However, the well-known intelligent system, despite the presence of additional artificial light, is not intended for its use in a more open space without a cabinet with light and dark rooms.
Известен метод фруктового и овощного культивирования с использованием системы освещения зеленым светом во время периода роста до опыления от образования цветочных почек до вегетационного периода, в котором указана интенсивность, частота, длительность облучения (Патент № JP5364163. Опубл. 2013-12-11).A known method of fruit and vegetable cultivation using a green lighting system during the growing period to pollination from the formation of flower buds to the growing season, which indicates the intensity, frequency, duration of exposure (Patent No. JP5364163. Publ. 2013-12-11).
Однако в известном изобретении используют интенсивность облучения зеленым цветом, без оптимального баланса цветов: синего, красного, дальнего красного, светодиодов, кроме того метод не предусматривает использование вторичной оптики для точной концентрации светового потока на зону облучения. However, the known invention uses the intensity of green irradiation, without an optimal balance of colors: blue, red, far red, LEDs, in addition, the method does not involve the use of secondary optics for the exact concentration of the light flux on the irradiation zone.
Известна система выращивания растений, которая включает в себя: первый источник света для облучения растения красным светом; второй источник света для излучения дальнего красного света на растение; часть управления, которая управляет операциями облучения первого источника света и второго источника света; и часть установки времени, которая устанавливает часовой пояс, в котором часть управления управляет излучением первого источника света и второго источника света. Часть установки времени разработана таким образом, что первый источник света начинает излучение красного света перед закатом; и второй источник света начинает излучение дальнего красного света после облучения красным светом (Заявка публ. № US 2012/0075848. Опубл. 03-29-2012).A known system for growing plants, which includes: a first light source for irradiating the plant with red light; a second light source for emitting a far red light on the plant; a control part that controls the irradiation operations of the first light source and the second light source; and a time setting part that sets a time zone in which the control part controls the radiation of the first light source and the second light source. Part of the time setting is designed so that the first light source begins to emit red light before sunset; and the second light source begins to emit the far red light after irradiation with red light (Application publ. No. US 2012/0075848. Publ. 03-29-2012).
Однако известное изобретение не позволяет выработать оптимальный баланса цветов светодиодов и точной концентрации светового поток на зону облучения.However, the known invention does not allow to develop the optimal color balance of the LEDs and the exact concentration of the light flux to the irradiation zone.
Известна система для межрядковой досветки тепличных растений, включающая линейный облучатель, снабженный набором из, по меньшей мере, двух сменных светопреобразующих элементов, средствами крепления облучателя над тепличными растениями и средствами изменения положения облучателя по высоте и углу наклона; при этом облучатель включает несущий корпус, выполненный в виде протяженной профилированной детали из теплопроводящего материала, имеющий боковые стенки, сопряженные с основанием, и снабженный торцевыми крышками; по крайней мере, одну печатную плату с, по крайней мере, одним светоизлучающим диодом с максимумом излучения в диапазоне 430-470 нм, размещенную на основании корпуса и снабженную выводом для подключения к питающему напряжению, при этом корпус снабжен отверстием для упомянутых выводов; отражатель, представляющий собой протяженную деталь с боковыми стенками и основанием, при этом отражатель и торцевые крышки выполнены из материала или покрыты материалом, имеющим коэффициент диффузного отражения 0,95-0,99, имеющий в поперечном сечении форму трапеции и установленный в корпусе своим основанием на печатной плате со светодиодами, при этом основание отражателя снабжено прорезями для размещения светодиодов; средства герметизации внутреннего пространства облучателя, и средства крепления в корпусе светопреобразующего элемента, торцевой крышки, платы со светодиодами, отражателя; а светопреобразующие элементы закреплены в корпусе на расстоянии от диодов и выполнены из оптически прозрачного материала с нанесенным на его внутреннюю и/или внешнюю поверхности слоем, содержащим диспергированные частицы с максимумами пиков флуоресценции в диапазоне длин волн 600-680 нм и полушириной в диапазоне 50-180 нм, при этом светопреобразующие элементы выполнены с разными максимумами пиков флуоресценции (Патент № 2565724. Опубл. 20.10.2015)A known system for inter-row illumination of greenhouse plants, comprising a linear irradiator equipped with a set of at least two interchangeable light-converting elements, means for attaching the irradiator over greenhouse plants and means for changing the position of the irradiator in height and angle of inclination; wherein the irradiator includes a supporting body made in the form of an extended profiled part made of heat-conducting material, having side walls mated to the base and provided with end caps; at least one printed circuit board with at least one light emitting diode with a maximum radiation in the range of 430-470 nm, located on the base of the housing and provided with a terminal for connection to the supply voltage, while the housing is provided with an opening for the said conclusions; a reflector, which is an extended part with side walls and a base, while the reflector and end caps are made of material or coated with a material having a diffuse reflectance of 0.95-0.99, having a trapezoidal cross section and installed in the housing with its base on a printed circuit board with LEDs, while the base of the reflector is equipped with slots to accommodate the LEDs; means of sealing the inner space of the irradiator, and means of fastening in the housing of the light-converting element, the end cover, the board with LEDs, a reflector; and the light-converting elements are mounted in the housing at a distance from the diodes and are made of optically transparent material with a layer deposited on its inner and / or outer surface containing dispersed particles with maximum fluorescence peaks in the wavelength range of 600-680 nm and a half width in the range of 50-180 nm, while the light-converting elements are made with different maxima of the fluorescence peaks (Patent No. 2565724. Publ. 20.10.2015)
Однако известная система не позволяет выработать оптимальный баланса цветов светодиодов в светильниках для повышения урожайности и точной концентрировать световой поток на зону облучения, с учетом комфортности работы персонала. However, the known system does not allow to develop the optimal color balance of the LEDs in the fixtures to increase productivity and to accurately concentrate the light flux on the irradiation zone, taking into account the comfort of staff.
Известна светодиодная система для облучения меристемных растений содержащая светодиоды белого, красного и синего спектра излучения, соединенные с управляющим блоком питания, а также отражающие экраны, расположенные вдоль ряда выращиваемых растений, с возможностью изменения их угла наклона. Система облучения также содержит датчик температуры, установленный в зоне выращивания растений, соединенный с регулятором температуры, выход которого связан с нагревательными элементами, расположенными на отражающих экранах (Патент RU127286. Опубл. 27.04.2013).Known LED system for irradiation of meristemic plants containing LEDs of a white, red and blue spectrum of radiation connected to a control power supply, as well as reflective screens located along a number of cultivated plants, with the possibility of changing their angle. The irradiation system also includes a temperature sensor installed in the plant growing zone, connected to a temperature controller, the output of which is connected to heating elements located on the reflective screens (Patent RU127286. Publ. 04/27/2013).
Однако известная система не позволяет выработать оптимальный баланса цветов светодиодов и точной концентрации светового поток на зону облучения. However, the known system does not allow to develop the optimal color balance of the LEDs and the exact concentration of the light flux to the irradiation zone.
Техническим результатом является выработка оптимального баланса цветов светодиодов в светильниках для повышения урожайности, путем использования в светодиодных светильниках асимметричных линз, точно концентрирующих световой поток на зону облучения, с учетом комфортности работы персонала. The technical result is the development of an optimal color balance of the LEDs in the luminaires to increase productivity by using asymmetric lenses in the LED luminaires that accurately concentrate the light flux on the irradiation zone, taking into account the comfort of staff.
Поставленный технический результат достигается тем, что в системе искусственного фитоосвещения, содержащей светодиодные светильники, размещение под ними растений, воздействие светоизлучения на них, растения размещают рядами, которые располагают со смещением друг относительно друга, линейный светодиодный фитосветильник, подвешивают по вертикали над первым рядом, при этом линейный светодиодный фитосветильник выполняют в виде протяженного светодиодного модуля, в котором смонтированы светодиоды на алюминиевой плате основных трех спектров излучения: синего, красного и дальнего красного в соотношении 1:3:1, поверх каждого из упомянутых светодиодов установлена вторичная оптика в виде линзы, создающая асимметричное распределение светового потока, алюминиевую плату размещают внутри алюминиевого корпуса, оснащенного ребрами, в котором располагают источник питания.The technical result is achieved by the fact that in an artificial phyto-lighting system containing LED lamps, placing plants under them, the effect of light emission on them, plants are placed in rows that are positioned offset from each other, a linear LED phyto-lamp is suspended vertically above the first row, with In this case, the linear LED phyto-lamp is made in the form of an extended LED module, in which the LEDs are mounted on the aluminum board of the main three emission spectra: blue, red and far red in a ratio of 1: 3: 1, secondary optics in the form of a lens are installed on top of each of the LEDs, creating asymmetric distribution of the light flux, the aluminum board is placed inside the aluminum case, equipped with ribs, in which the power source is located.
Целесообразно, для влияния времени наступления и длительности фазы цветения, использовать светодиоды длиной волн: синего - 460 - 480 нм, красного 650 - 670 нм и дальнего красного – 710 - 740 нм.It is advisable, to influence the onset time and the duration of the flowering phase, to use LEDs with a wavelength of: blue - 460 - 480 nm, red 650 - 670 nm and far red - 710 - 740 nm.
Целесообразно для создания, ориентации и концентрации асимметричного светового потока над зоной интереса в качестве вторичной оптики использовать асимметричные линзы, которые, монтируют на светодиоды.It is advisable to use asymmetric lenses, which are mounted on LEDs, to create, orientate and concentrate an asymmetric light flux above the zone of interest as secondary optics.
В варианте выполнения изобретения типы светодиодов и их соотношение обуславливают пиками поглощения светового излучения. In an embodiment of the invention, the types of LEDs and their ratio are determined by the absorption peaks of light radiation.
Настоящее изобретение поясняют подробным описанием, схемами, на которых:The present invention is illustrated by a detailed description, diagrams in which:
Фиг. 1 - показывает главный вид и вид сверху расположения рядов грядок, светодиода, световой поток, ограниченный вторичной оптикой (показа крестом), и прохода между рядами с иллюстрацией асимметричного распределения светового потока;FIG. 1 - shows a top view and a top view of the arrangement of rows of beds, LEDs, luminous flux limited by secondary optics (showing with a cross), and the passage between the rows with an illustration of the asymmetric distribution of the luminous flux;
Фиг. 2 - показывает фотометрические данные асимметричного распределение светового потока светодиода со вторичной оптикой;FIG. 2 - shows the photometric data of the asymmetric distribution of the light flux of the LED with secondary optics;
Фиг. 3 - характеризует главный вид и вид сверху расположения рядов грядок, светодиода, без вторичной оптики, и прохода между рядами с иллюстрацией кругового распределения светового потока;FIG. 3 - characterizes the main view and top view of the arrangement of rows of beds, LEDs, without secondary optics, and the passage between the rows with an illustration of the circular distribution of the light flux;
Фиг. 4 - показывает фотометрические данные распределение светового потока светодиода без вторичной оптики;FIG. 4 - shows photometric data distribution of the light flux of the LED without secondary optics;
Фиг. 5 - показаны светодиоды, смонтированные на алюминиевой плате;FIG. 5 - shows the LEDs mounted on an aluminum board;
Фиг. 6 - показывает линзованный светодиод, при использовании, которого не требуется вторичной оптики;FIG. 6 - shows a lensed LED, when used, which does not require secondary optics;
Фиг. 7 – показывает внешний вид асимметричной вторичной оптики (линзы), устанавливаемой над каждым светодиодом;FIG. 7 - shows the appearance of an asymmetric secondary optics (lens) mounted above each LED;
Фиг. 8 - показывает аксонометрию светильника, рекомендуемого к применению;FIG. 8 - shows a perspective view of a lamp recommended for use;
Фиг. 9 - характеризует структурную схему светильника оптимального спектра свечения светодиодов для растений и расположение цветов светодиодов;FIG. 9 - characterizes the structural diagram of the luminaire of the optimal spectrum of the glow of LEDs for plants and the location of the colors of the LEDs;
Фиг. 10 - показывает цвета свечения диодов;FIG. 10 - shows the color of the glow of the diodes;
Фиг. 11 - показывает спектр поглощения хролофилла А и Б,в поглощении солнечного света в естественных условиях, составляющих зеленый пигмент. Соотношение хлорофиллов соответствует пропорции 3(хлорофилл-А):1 (хлорофилл Б).FIG. 11 shows the absorption spectrum of Chrolophyll A and B, in the absorption of sunlight in vivo, constituting a green pigment. The ratio of chlorophylls corresponds to a proportion of 3 (chlorophyll-A): 1 (chlorophyll B).
Система искусственного фитоосвещения (далее система) осуществляется следующим образом.The artificial phyto-lighting system (hereinafter the system) is as follows.
Растения выращивают в емкостях в почвенной культуре. Емкости размещают на подставках в виде грядок или грядках (далее грядки), которые располагают рядами 1, 2 со смещением друг относительно друга по высоте и ширине (Фиг. 1, 3). Грядки 2 (показана одна) размещают аналогично грядкам 1. Между грядками 1 и 2 оставляют проход 3 для обслуживающего персонала. Над грядками 1 и 2 аналогично, подвешивают линейный светодиодный фитосветильник по вертикали над первым рядом, который расположен на горизонтальной поверхности (земля, пол). Светодиодный фитосветильник оснащен светодиодами 4. Поверх каждого из упомянутых светодиодов 4 устанавливают вторичную оптику 6 в виде линз, создающую ассиметричное распределение светового потока 7. Линзы с ассимметричным распределением светового потока, устанавливают над каждым светодиодом 4 и ориентируют соответствующим образом. На фигуре 2 представлен график, иллюстрирующий фотометрические данные, характеризующий области концентрации и увеличения светового потока 7 над грядками и его уменьшение в проходе 3. В вертикальной плоскости (красная кривая 7а на графике) распределение светового потока равномерное с углом раскрытия 75 град. относительно светодиода. В горизонтальной плоскости (синяя кривая 7б на графике) распределение светового потока асимметричное с максимумом по одной стороне под углом 40 град. и мощным световым потоком в диапазоне 5 – 50 град. относительно светодиода. Ненужное излучение с другой относительно центральной оптической оси линзы стороны подавляется и перенаправляется линзой в нужном направлении. Plants are grown in containers in soil culture. The containers are placed on supports in the form of beds or beds (hereinafter beds), which are arranged in
Светодиод 4 (для сравнения) без вторичной оптики 6 изображен на фигуре 3. Световой поток 7 в таком случае распределяется по кругу равномерно в виде круга, захватывая и проход 3 (Фиг. 4). Обе кривые 7а и 7б наложены друг на друга.LED 4 (for comparison) without
В системе линейный светодиодный фитосветильник выполняют в виде протяженного светодиодного модуля, в котором смонтированы светодиоды 4 на алюминиевой плате 8 трех спектров излучения, а именно: синего 9, красного 10 и дальнего красного 11 (Фиг. 5). Основными являются три спектра излучения: синий 9, красный 10 и дальний красный 11. Соотношение трех спектров излучения в системе составляет 1:3:1. Светодиоды 4 могут быть линзованными (Фиг.6). При этом вторичная оптика 6 имеет корпус 13, на котором смонтирована линза 14. Кроме того над каждым светодиодом может быть смонтирована вторичная оптика 6 с асимметричной линзой (фиг. 7). Светодиод 4 с установленной на него линзой и представляет собой систему с вторичной оптикой.In the system, a linear LED phyto-lamp is made in the form of an extended LED module in which
Алюминиевую плату 8 размещают внутри алюминиевого корпуса 15, оснащенного ребрами (Фиг. 8). Для крепления (подвешивания) алюминиевого корпуса 15, его оснащают элементами крепления 16 и 17. В алюминиевом корпусе кроме светодиодного модуля располагают источник питания 18, который включают в сеть с напряжением ~ 220В (Фиг. 9). An
Для влияния времени наступления и длительности фазы цветения в системе используют три спектра излучений длиной волн: синего - 460 - 480 нм, красного 650 - 670 нм и дальнего красного – 710 - 740 нм. (Фиг. 10). To influence the onset time and the duration of the flowering phase, three wavelength radiation spectra are used in the system: blue - 460 - 480 nm, red 650 - 670 nm and far red - 710 - 740 nm. (Fig. 10).
При выполнении изобретения типы светодиодов 4 и их соотношение обуславливаются пиками поглощения светового излучения (Фиг.11). Растения поглощают красный и синий спектр и отражают зеленый. Хлорофилл - красящее вещество листьев и др. органов растений, обусловливающее усвоение растениями углекислоты воздуха (фотосинтез). Вариантов хлорофилла два – А и В. Оба варианта хлорофилла (А и В) - эффективные фоторецепторы, позволяют растению активно поглощать энергию от солнечного света. Различие между вариантами хлорофилла – длина поглощаемых волн. Оба хлорофилла дополняют друг друга в поглощении солнечного света. В естественных условиях соотношение хлорофиллов соответствует пропорции 3 (хлорофилл-А) : 1 (хлорофилл-В). Вместе они составляют зеленый пигмент. Для получения оптимального для растений спектра облучаемого света предлагается схема светильника, показанного на фигуре 10.When carrying out the invention, the types of
Пример использования системы искусственного фитоосвещения.An example of using an artificial phyto-lighting system.
Для апробации системы искусственного освещения использовались экспериментальные облучатели (светодиодные светильники) 15 как: PW (CLU04H-40/85-РW-01), PRB (CLU04H-40/85-PRB-01) на основе светодиодов 4, а именно: Citizen CLU04H-40/85-PW-01 и CLU04H-40/85-PRB-01 (система chip-on-board). В экспериментальных светильниках использовались асимметричные линзы LEDIL серии STELLA модели FN14976_STELLA-DWC2.To test the artificial lighting system, experimental irradiators (LED lamps) 15 were used: PW (CLU04H-40/85-РW-01), PRB (CLU04H-40/85-PRB-01) based on
Светодиоды 4 подбирали таким образом, чтобы обеспечить оптимальный спектр для роста и развития растений.
При апробации использовали цветность излучения светодиодов 4 (применяли светодиоды Citizen): When testing used the color of the radiation of the LEDs 4 (used Citizen LEDs):
синий 9 - 450 нм, blue 9 - 450 nm,
красный 10 - 660 нм, red 10 - 660 nm,
дальний красный 11 - 730 нм.far red 11 - 730 nm.
Максимальная облученность (PPFD) на оптической оси светодиодного светильника 15 на расстоянии 50 см была: The maximum irradiation (PPFD) on the optical axis of
синий 9 - 100 мкмоль/c/м²,blue 9 - 100 μmol / s / m²,
красный 10 - 300 мкмоль/c/м²,red 10 - 300 μmol / s / m²,
дальний красный 11 - 23 мкмоль/c/м² far red 11 - 23 μmol / s / m²
Растения выращивали в условиях вегетационного опыта в сосудах в почвенной культуре. В качестве почвенной культуры использовали субстрат «Агробалт-С». Субстрат «Агробалт-С» - почвенная смесь на основе нейтрализованного верхового торфа, заправленного макро- и микроудобрениями. Влажность субстрата поддерживали на уровне 70% ПВ (полив сосудов по весу). Температура воздуха поддерживалась в пределах: 22-230С днем и 18-190С ночью. Длительность фотопериод составляла 18 ч, плотность потока фотонов на уровне верхушек растений 70 – 80 мкмоль / м2 с. В качестве референсного варианта использовали облучатель с натриевой лампой высокого давления (НЛВД - контроль) Plantastar (производство Osram). Plants were grown under conditions of a growing experiment in vessels in soil culture. As a soil culture used the substrate "Agrobalt-S". The Agrobalt-S substrate is a soil mixture based on neutralized high peat seasoned with macro and micronutrient fertilizers. The humidity of the substrate was maintained at 70% PV (watering vessels by weight). The air temperature was maintained in the range: 22-23 0 C during the day and 18-19 0 C at night. The photoperiod was 18 hours, the photon flux density at the tops of plants was 70–80 μmol / m 2 s. As a reference option, a Plantastar irradiator with a high pressure sodium lamp (NLVD control) (Osram production) was used.
В экспериментах использовали следующие культуры: The following cultures were used in the experiments:
1. Огурец Эстафета (на рассаду)1. Cucumber Relay (for seedlings)
2. Огурец Кассандра (на рассаду)2. Cassandra Cucumber (seedlings)
3. Томат Славянка (на рассаду)3. Tomato Slavyanka (for seedlings)
4. Салат «Корн Экспромт» (Уральскитй дачник)4. Salad “Korn Impromptu” (Uralskiy summer resident)
5. Горчица листовая салатная «Красный гигант» (Аэлита)5. Mustard leaf salad "Red Giant" (Aelita)
6. Горчица листовая салатная «Прима» (Гавриш)6. Mustard leaf lettuce "Prima" (Gavrish)
7. Руккола «Изумрудная»7. Arugula "Emerald"
8. Салат «Татсой» (Евро Семена)8. Tatsoy Salad (Euro Seeds)
9. Горчица «8 линия»9. Mustard “8 line”
10. Салат «Корн Колосок» (Аэлита)10. Salad "Corn Spikelet" (Aelita)
11. Горчица листовая салатная «Аппетитная» (Гавриш)11. Mustard leaf salad "Appetizing" (Gavrish)
Повторность опыта была четырехкратная (4 сосуда на вариант светового режима). Продолжительность вегетации составляла 30-35 дней от всходов до уборки.The experiment was repeated four times (4 vessels per variant of the light regime). The growing season was 30-35 days from seedling to harvest.
Проводили соответствующие учеты и наблюдения.Conducted appropriate counts and observations.
Фенотипирование растений, включало учет площади листьев. Уборка урожая – учет сырой и сухой биомассы, учет площади листьев. Phenotyping of plants included leaf area accounting. Harvesting - accounting for raw and dry biomass, accounting for leaf area.
В процессе исследований были использованы следующие общепринятые приборы и оборудование:In the research process, the following conventional instruments and equipment were used:
Весы электронные OHAUS AR5120; до 510 г. (0,01 г) (Китай), весы электронные OHAUS DV214C; до 210 г (0,1 мг) (Швейцария), Фотопланиметр Li-Cor LI-3100C (определение площади листьев) до 0,01 см2 (США), спектрорадиометр Li-Cor LI-189 (измерение плотности потока фотонов в области ФАР, США), сушильный шкаф Binder (Германия).Scales electronic OHAUS AR5120; up to 510 g (0.01 g) (China), electronic scales OHAUS DV214C; up to 210 g (0.1 mg) (Switzerland), Photoplanimeter Li-Cor LI-3100C (determination of leaf area) up to 0.01 cm 2 (USA), spectroradiometer Li-Cor LI-189 (measurement of photon flux density in the PAR area , USA), Binder drying cabinet (Germany).
Экспериментальный материал был подвергнут статистической обработке (Excel) по салатным зеленым растениям и выращиванию рассады. В таблицах приведены средние и стандартные ошибки.The experimental material was subjected to statistical processing (Excel) on lettuce green plants and growing seedlings. The tables show the average and standard errors.
Пример 1. Салатные зеленые растения.Example 1. Lettuce green plants.
Выращивание листовых зеленных растений в условиях светокультуры с использованием светодиодных облучателей (СД) позволило обнаружить их преимущества по сравнению с НЛВД (Таблица 1). В первую очередь это относится к реакции растений листовой салатной горчицы. Биомасса урожая у сортов «Красный гигант» и «Прима», была существенно выше при выращивании под СД-облучателями, чем с использованием НЛВД. У сортообразца «8 линия» эта реакция была выражена немного слабее. У растений горчицы сорта «Аппетитная (Гавриш)» существенная разница по сравнению с контролем была только в варианте с PRB. Важно отметить, что и площадь листьев растений в вариантах с СД была больше, чем с НЛВД. При сравнении урожайности растений в вариантах с PRB и PW существенных различий не обнаружено, за исключением сорта «Аппетитная» (Гавриш)», положительно прореагировавшего на последний вариант. Следует отметить, что в вариантах с PRB у растений была несколько меньше толщина листовых пластинок по сравнению с PW. В таблице 1 представлена продуктивность зеленных культур при выращивании в светокультуре с использованием разных облучателей, оснащенных вторичной оптикой. Вторичная оптика позволила сконцентрировать основную долю светового потока на лотки с растениями, что обеспечило в итоге дополнительное увеличение биомассы и площади листьев растений. Growing leafy green plants under light culture conditions using LED irradiators (LEDs) revealed their advantages over NLVD (Table 1). This primarily relates to the reaction of leaf lettuce plants. The crop biomass of the varieties "Red Giant" and "Prima" was significantly higher when grown under LED irradiators than with NLVD. In the sort specimen “8 line” this reaction was expressed a little weaker. In mustard plants of the “Appetizing (Gavrish)” variety, a significant difference compared to the control was only in the variant with PRB. It is important to note that the leaf area of plants in variants with diabetes was greater than with NLVD. When comparing the plant yields in the variants with PRB and PW, no significant differences were found, with the exception of the “Appetizing” (Gavrish) variety, which reacted positively to the latter option. It should be noted that in the variants with PRB the plants had a slightly smaller thickness of leaf blades compared to PW. Table 1 presents the productivity of green crops when grown in light culture using different irradiators equipped with secondary optics. Secondary optics made it possible to concentrate the bulk of the luminous flux on the trays with plants, which ultimately provided an additional increase in the biomass and area of plant leaves.
Таблица 1Table 1
У растений Татсой «Евро Семена» также было отмечено существенной повышение урожайности в вариантах с СД по сравнению с НЛВД. То же относится к салату руккола «Изумрудная». У этой культуры было также отмечено более интенсивное накопление биомассы в варианте с PRВ имеющим вторичную оптику светильниками. В спектре PRB светильников присутствовало излучение не только синего и красного частей спектра, а еще и дальнего красного (710 – 740 нм), что экспериментально подтвердило правильность выбора светодиодов для предлагаемого светильника. Tatsoy Euro Seeds plants also noted a significant increase in yield in variants with diabetes compared to NLVD. The same goes for the Emerald Arugula Salad. This culture also noted a more intensive accumulation of biomass in the variant with PRV having secondary optics fixtures. The PRB spectrum of the luminaires contained not only the blue and red parts of the spectrum, but also the far red (710 - 740 nm), which experimentally confirmed the correct choice of LEDs for the proposed luminaire.
У растений салата «Корн Экспромт» всех исследованных сортов урожайность при выращивании с СД облучателями была существенно выше, чем с НЛВД. Здесь была отмечена наиболее сильная реакция растений по сравнению с другими культурами. Вероятно, это связано с угнетающим действием спектрального состава НЛВД на процессы роста и развития растений; облучатели PW и PRB не оказывали на растения такого негативного (ингибирующего накопление биомассы) действия, что связано c тем, что в спектр излучения НЛВД не является оптимальным для освещения этой культуры. Напротив, спектр СД облучателей с пиками в синей, красной и дальней красной областях спектра подтвердил свою эффективность. The yield of Korn Expromt lettuce plants of all the studied varieties was significantly higher when grown with DM irradiators than with NLVD. Here, the strongest reaction of plants was noted in comparison with other cultures. This is probably due to the inhibitory effect of the spectral composition of NLVD on the processes of plant growth and development; PW and PRB irradiators did not have such a negative (inhibiting biomass accumulation) effect on plants, which is due to the fact that the NLVD emission spectrum is not optimal for illuminating this culture. On the contrary, the spectrum of LED irradiators with peaks in the blue, red, and far red regions of the spectrum has confirmed its effectiveness.
В примере 1 применялись СД облучатели единой конструкции (на основе технологии COB, при которой множество миниатюрных светодиодов монтируется рядом на одной подложке) с максимальным излучением в синей 450 – 460 нм, красной 630 – 650 нм. У облучателей PRB в спектре присутствовал и дальний красный (до 740 нм). Мощности излучения в этих диапазонах спектров относились друг к другу как 1:3:1, что подтверждает правильность выбора соотношения светодиодов для монтажа светильников.In example 1, LED irradiators of a single design were used (based on COB technology, in which many miniature LEDs are mounted side by side on the same substrate) with a maximum emission in blue of 450 - 460 nm, red - 630 - 650 nm. For PRB irradiators, far red (up to 740 nm) was also present in the spectrum. The radiation powers in these spectral ranges were related to each other as 1: 3: 1, which confirms the correct choice of the ratio of LEDs for mounting fixtures.
Пример 2. Выращивание рассадыExample 2. Growing seedlings
При выращивании рассадных растений огурца и томата разница в реакции растений на спектральный состав света от разных облучателей не были столь существенными, как при выращивании зеленых растений. Это может объясняться тем фактом, уровень плотности потока фотонов (синий 9, красный 10 и дальний красный 11), получаемый от используемых облучателей со вторичной оптикой в опыте значительно ниже того, который требуется при выращивании рассады. Тем не менее, полученные данные представляют несомненный интерес. Биометрические показатели растений, выращенных при использовании PW и PRB не ниже таковых у растений, выращенных с использованием НЛВД (за исключением гибрида Эстафета в варианте PRB).When growing seedlings of cucumber and tomato, the difference in the reaction of plants to the spectral composition of light from different irradiators was not as significant as when growing green plants. This can be explained by the fact that the level of photon flux density (blue 9, red 10 and far red 11) obtained from used irradiators with secondary optics in the experiment is significantly lower than that required when growing seedlings. Nevertheless, the data obtained are of undoubted interest. Biometric indicators of plants grown using PW and PRB are not lower than those of plants grown using NLVD (with the exception of the relay race in the PRB variant).
Недостаток уровня плотности фотонов, получаемый от СД облучателей в этом случае, возможно компенсировать использованием более мощных светодиодов 4 или использованием других типов асимметричных линз 6, дающих более направленное и концентрированное излучение в сторону растений. The disadvantage of the photon density level obtained from LED irradiators in this case can be compensated by using more
В таблице 2 представлены биометрические показатели рассадных растений при выращивании в светокультуре с использованием разных облучателей, имеющих вторичную оптику 6.Table 2 presents the biometric indicators of seedlings when grown in light culture using different irradiators with
Таблица 2table 2
ЭстафетаCucumber
Предлагаемая система искусственного фитоосвещения позволяет выработать оптимальный баланса цветов спектра светоизлучения светодиодов в светильниках, который повышает урожайность растений и рассады.The proposed artificial phyto-lighting system allows you to work out the optimal color balance of the light emitting spectrum of LEDs in fixtures, which increases the yield of plants and seedlings.
Кроме того, в предлагаемой системе для повышения урожайности используются асимметричные линзы, которые точно концентрируют световой поток на зону облучения.In addition, the proposed system uses asymmetric lenses to increase productivity, which accurately concentrate the light flux on the irradiation zone.
Кроме того предлагаемая система позволяет повысить биомассу листьев растений, создать комфортные условия работы для персонала.In addition, the proposed system allows to increase the biomass of plant leaves, create comfortable working conditions for staff.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127920A RU2723725C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Artificial phyto-lighting system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127920A RU2723725C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Artificial phyto-lighting system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723725C1 true RU2723725C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71096086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127920A RU2723725C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Artificial phyto-lighting system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2723725C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742535C1 (en) * | 2020-10-15 | 2021-02-08 | Автономная некоммерческая организация «Институт социально-экономических стратегий и технологий развития» | Method for activating the germination of sugar beet seeds under led monochromatic lighting |
RU2795300C1 (en) * | 2022-12-03 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for growing arugula plants |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010279251A (en) * | 2008-03-01 | 2010-12-16 | Shigetaka Kamahara | Chemical-free cultivation method for farm crop of c3 plant other than shade plant and semi-shade plant, method for cultivating eggplant, translucent material for chemical-free cultivation, method for evaluating chemical-free cultivation of farm crop of c3 plant other than shade plant and semi-shade plant, and method for adjusting spectrum of light by which balance of sunlight spectrum is varied without employing artificial light |
RU2485396C2 (en) * | 2007-12-22 | 2013-06-20 | Филипс Солид-Стейт Лайтинг Солюшнз Инк. | Led luminaires for large-scale architectural illuminations |
US20160302403A1 (en) * | 2009-07-24 | 2016-10-20 | Masataka Kamahara | Lighting environment control facility for cultivation of crops, pest control method, and intensive cultivation method |
RU2695812C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Led phyto-illuminator for tomato growing |
-
2019
- 2019-09-05 RU RU2019127920A patent/RU2723725C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485396C2 (en) * | 2007-12-22 | 2013-06-20 | Филипс Солид-Стейт Лайтинг Солюшнз Инк. | Led luminaires for large-scale architectural illuminations |
JP2010279251A (en) * | 2008-03-01 | 2010-12-16 | Shigetaka Kamahara | Chemical-free cultivation method for farm crop of c3 plant other than shade plant and semi-shade plant, method for cultivating eggplant, translucent material for chemical-free cultivation, method for evaluating chemical-free cultivation of farm crop of c3 plant other than shade plant and semi-shade plant, and method for adjusting spectrum of light by which balance of sunlight spectrum is varied without employing artificial light |
US20160302403A1 (en) * | 2009-07-24 | 2016-10-20 | Masataka Kamahara | Lighting environment control facility for cultivation of crops, pest control method, and intensive cultivation method |
RU2695812C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Led phyto-illuminator for tomato growing |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЮСУПОВ С. и др. Создание эффективных светодиодных фитосветильников//Ж. Полупроводниковая светотехника, N6, 2016, c.56-64. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742535C1 (en) * | 2020-10-15 | 2021-02-08 | Автономная некоммерческая организация «Институт социально-экономических стратегий и технологий развития» | Method for activating the germination of sugar beet seeds under led monochromatic lighting |
RU2795395C1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-05-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Method of reduction of energy consumption in agricultural technologies |
RU2795300C1 (en) * | 2022-12-03 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for growing arugula plants |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1479286B1 (en) | Method and apparatus for irradiation of plants using light emitting diodes | |
EP3278020B1 (en) | Method and apparatus for stimulation of plant growth and development with near infrared and visible lights | |
DK2278870T3 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR USING LIGHT-EMITTING DIODES IN A GREENHOUSE ENVIRONMENT | |
CN104582472B (en) | Horticultural lighting system and the horticultural production facility using this horticultural lighting system | |
US20150319933A1 (en) | Plant growth system using led lighting | |
US20120198762A1 (en) | Spectural specific horticulture apparatus | |
CN203431700U (en) | Multifunctional portable LED lamp for plants | |
RU2454066C2 (en) | Light diode phyto-irradiator | |
US8739465B2 (en) | Light sources and methods for illuminating plants to achieve effective plant growth | |
CN106212070B (en) | Method for promoting rice seedling raising by using LED delayed supplementary lighting | |
RU2723725C1 (en) | Artificial phyto-lighting system | |
RU2704104C2 (en) | Electromagnetic radiation spectrum forming method, agriculture lighting method and agriculture lighting system | |
KR101483523B1 (en) | Nursery device for rooting grafted seedlings using led light sources | |
KR101397193B1 (en) | Raising seedling device for rooting grafting young trees using led light source | |
JP3141966U (en) | Plant growing device | |
KR101290801B1 (en) | A light source and apparatus for plant cultivation using it | |
US8826589B2 (en) | Light sources and methods for illuminating plants to achieve effective plant growth | |
Parma et al. | Experimental LED Luminaire and Its Usage at Study of Plant Physiology | |
WO2013184856A1 (en) | Novel light sources and methods for illuminating plants to achieve effective plant growth | |
JP7236186B1 (en) | Plant cultivation method and plant cultivation device | |
RU59206U1 (en) | CULTIVATOR IRRADIATOR | |
JP7157489B1 (en) | Plant cultivation method and plant cultivation device | |
RU2723953C2 (en) | Hybrid irradiator for cucumber light culture in greenhouses | |
US20130329417A1 (en) | Novel light sources and methods for illuminating plants to achieve effective plant growth | |
US20130326947A1 (en) | Novel light sources and methods for illuminating plants to achieve effective plant growth |