Светильники для теплиц: 7 достоинств светодиодных ламп

Виды светодиодных осветителей для теплиц

Светодиодный светильник для теплицы защищен от попадания влаги и пыли.

В продаже давно имеются десятки моделей различных светодиодных осветительных элементов для сельскохозяйственных нужд. Лампы реализуются под любые виды цоколей. Можно приобрести как отдельные части, так и готовые приборы, способные освещать большие пощади.

Светодиодное освещение для теплицы представлено сельскохозяйственными светодиодными светильниками типа DS Agro 50 или DS Agro 66 – такие приборы равномерно способны осветить пространство теплицы ярким светом, их корпус защищен от проникновения частиц пыли и влаги, специальное покрытие защитит от порчи металла, более того, их можно подвешивать или прикреплять на стены. Они имеют вид прямоугольного корпуса с лампой в центре и светодиодными лентами вокруг нее.

Можно распределить освещение в теплице самостоятельно, если приобрести светодиодные лампочки небольших размеров и смонтировать для них крепежные конструкции. Лампочки могут быть вмонтированы в ленты или иметь вид лампы и подходить к любому стандартному патрону.

Особенности расчета тепличного освещения

После выбора ламп необходимого типа требуется выполнить расчет освещения в теплице, для чего учитываются следующие факторы:

• высота светильника над первым листом;
• мощность, тип ламп;
• интенсивность, длина волны для конкретных растений;
• площадь помещения;
• сезон досвечивания.

При расчетах учитывается, что минимальный уровень освещенности для агрономических нужд составляет 6-7 кЛк, исходя их этого значения определяется время досвечивания. Минимальная мощность составляет 50-100 Вт на квадратный метр, общее количество ламп рассчитывается индивидуально, оно полностью зависит от площади помещения. Основываясь на многочисленных наблюдениях, можно сделать вывод, что оптимальная урожайность достигается при использовании дополнительного освещения на уровне 10-20 кЛк.

Показатели светового потока для различных типов натриевых ламп

Как правильно рассчитать досвечивание в теплице для огурцов или других культур? Можно использовать следующий пример расчетов с использованием формулы F=Е * S / Ки, где F — уровень светового потока, S — общая площадь помещения, Ки — специальный коэффициент потока, равный 0,8 для лам с встроенным отражателем и 0,4 для ламп с внешними отражателями.

К примеру, надо установить систему досвечивания для теплицы с площадью в 18 кв.м. с требуемым уровнем света 10 000 Лк. При помощи формулы можно получить общее значение светового потока: F = 10 000 * 12 / 0,4 = 300 000 Люмен (в данном примере используются лампы ДНаТ на 250 Вт или 27 000 Люмен с внешними отражателями). Общее количество ламп будет равно: 300 000 / 27 000 = 11-12 штук на все помещение.

Выбор высоты монтажа зависит от конкретных культур, но есть ряд рекомендаций, которые помогут разобраться с этим значением:

• для одного растения лучше применять лампы на 20-30 Вт, высота подвеса которых составляет 50-300 мм от первого листа;
• для небольшой группы растений подходит лампы на 50 Вт с высотой подвеса в 400-600 мм;
• для очень больших сооружений используются системы на 250 Вт, которые крепятся в 1000-2000 мм (обычно используется для зимних теплиц).

Правильно организованное освещение является важным фактором для любой теплицы. Именно оно оказывает влияние на активное развитие, рост, питание растений, их фотосинтез и жизнедеятельность. При выборе ламп необходимо учитывать спектр, мощность, уровень светового потока и прочие показателя, которые могут оказаться решающими для получения хорошего урожая.

Чем освещают разные теплицы

Какие лампы или светильники использовать

Перейдем к источникам света. Типы ламп, которыми чаще всего организуют освещение для теплиц, следующие:

• накаливания;
• люминесцентные;
• натриевые;
• светодиодные.

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Накаливания

Самый бюджетный, но не самый удачный вариант. Во-первых, лампы накаливания имеют низкую светоотдачу – львиная доля энергии переходит в тепло. Они больше греют, чем светят. Досветка таким типом лапочек влетит в копеечку.

Кроме того, тепло разрушает поликарбонат и может обжечь растения. Во-вторых, и это главное, спектр таких ламп смещен в нижнюю, инфракрасную сторону, а растениям нужен и синий спектр. Это хорошо видно из приведенного ниже графика.

Люминесцентные

Здесь все с точностью до наоборот. Люминесцентные лампы (ЛЛ), включая КЛЛ (компактные люминесцентные лампы), в большинстве своем имеют спектр, сдвинутый в синюю сторону, а красного очень мало. Хотя они примерно в 5 раз экономичнее ламп накаливания и почти не нагреваются.

Но не все так плохо. Во-первых, люминесцентные лампы можно использовать с лампочками накаливания, которые добавят красного спектра. Во-вторых, существуют ЛЛ, излучающие дневной и даже теплый свет. В нем присутствует красный спектр.

Есть специальные ЛЛ для досветки растений. Они называются фитолампами и светят преимущественно в необходимом для растений спектре – синем и красном.

Натриевые

Точнее, дуговые натриевые (ДНаТ). Они широко используются в больших теплицах, но в маленьких их почти не встретишь. Этот тип источников света сильно нагревается и должен располагаться высоко над растениями. Но поликарбонат это не спасет – необходимо и от него отодвигать лампы подальше. В маленькой теплице это сделать невозможно. Что касается спектрального состава, то он, как и в лампочках Ильича, завален в красную сторону, а синего не хватает.

Светодиодные

Наиболее перспективный и популярный сегодня источник света. Светодиоды экономичны (в 8-10 раз экономичнее лампочек накаливания при той же светоотдаче), не нагреваются, имеют длительный срок службы

Но самое важное – то, что при помощи светодиодов можно создать осветительный прибор, излучающий свет любого спектрального состава – от синего до красного

Для досветки растений часто используют светодиодные светильники белого спектра, но существуют фитолампы, в которые устанавливаются синие и красные диоды в нужном соотношении.

И пару слов о досветке ультрафиолетом. Да, растениям нужен ультрафиолет, но правильно оценить, сколько и когда его требуется тому или иному растению, может только специалист с большим опытом. Бездумное досвечивание ультрафиолетом (еще и не того спектра) погубит растение. Поэтому УФ-лампы в частных теплицах практически не применяются.

Полезно! Если вы решили поэкспериментировать с ультрафиолетом, рекомендуем прочесть статью «Особенности выбора ультрафиолетовых ламп для выращивания растений и их использования».

Проект переоснащения участка теплицы светодиодными светильниками

Для оценки перспективности внедрения светодиодных светильников в растениеводстве был выполнен проект переоснащения ими участка теплицы. В качестве примера типового объекта внедрения была взята теплица одного из агрокомбинатов, находящихся на юго-западе Московской области.

Для расчётов были приняты следующие исходные данные:

• высота подвеса светильников над растениями – 3 м;

• площадь – 60×12 м2;

• количество поперечных балок (места крепления светильников) – 16 шт.;

• расстояние между балками – 4 м;

• количество используемых светильников – 192 шт. (по 12 шт. на балку).

В рамках проекта предполагалось провести замену имеющихся светильников с натриевыми лампами потреблением 648 Вт на светодиодные светильники XLight потреблением 166 Вт. В светодиодном светильнике XLight нашли воплощение результаты исследований влияния различного освещения на рост растений. Спектр светильника наиболее приближен к спектру поглощения растений. Его конструкция отличается простотой и надёжностью. Модульная структура светильника позволяет использовать его для разных типов теплиц.

Пример технико-экономического расчёта для данного проекта приведён в табл. 1.

Главным преимуществом светодиодного освещения для данного проекта можно назвать подбор практически идеального для роста растений спектра излучения. Спектр расположен как в синей, так и в оранжево-красной областях. Красный свет необходим для роста корневой системы, созревания плодов, цветения, а синий – для развития листьев, роста растений . У натриевой лампы основная часть спектра принадлежит оранжево-красной области и явно недостаёт синего света; из-за недостатка синего света растения тянутся вверх, становятся более хрупкими и плохо переносят транспортировку.

Также стоит отметить малое энергопотребление светодиодов: ориентировочно при идентичных светотехни-ческих характеристиках один светодиодный светильник потребляет в три раза меньше электроэнергии по сравнению с типовым светильником с натриевой лампой. При всём этом светодиоды имеют долгий срок службы (100 000 часов), чем обеспечивается большой гарантийный срок службы светодиодного светильника (3 года) и продолжительный срок эксплуатации (10 лет).

В отношении светодиодных светильников следует особо упомянуть их экологическую чистоту и отсутствие у них проблем с утилизацией. Данные особенности связаны с тем, что в составе светодиодов нет вредных веществ. Помимо этого при эксплуатации они не нагреваются так сильно, как лампы, что облегчает поддержание требуемых климатических условий при выращивании растений.

К недостаткам светодиодного освещения можно отнести относительно большие размеры светильников, что продиктовано стремлением добиться высокой интенсивности излучения за счёт большего количество светодиодов, и сравнительно высокую стоимость светильников на первоначальном этапе. Первый недостаток не является критичным для тепличных объектов традиционной конструкции, а второй компенсируется, как это видно из табл. 1, коротким сроком окупаемости (порядка 2,5 лет) и достаточно длинным сроком эксплуатации после этого, уже в условиях полностью возвращённых затрат на приобретение и нарастающей экономии за счёт низкого энергопотребления, характерного для светодиодных светильников.

Вне зависимости от типа применяемых источников света в тепличных осветительных системах имеет смысл использовать подсистему управления, на которую могут быть возложены несложные функции контроля состояния светильников и обеспечения режимов управления включением/выключением в зависимости от сезона, времени суток, конфигурации задействованных площадей, требуемого спектра излучения и т.п. Такие подсистемы могут быть как автономными, так и входящими в состав централизованной системы автоматизации теплицы. Как показывает анализ подобных решений, здесь преобладают автономные подсистемы, которые используют простые и очень недорогие контроллеры, как то: RTU188-BS (FASTWEL), ADAM (Advantech), WAGO I/O, LOGO! (Siemens) и др. Следует подчеркнуть, что применение подсистемы управления в составе системы освещения оказывается более эффективным именно в случае использования светодиодных светильников, так как эти светильники в силу своей физической природы предоставляют большие возможности по регулированию и установке своих параметров. На базе такой подсистемы управления возможно решение вопросов подбора светильников с требуемыми спектрами и изменения этих спектров с течением времени в соответствии с протекающими биологическими процессами в ходе оптимизации режимов освещения с целью получения определённых свойств растений.

Ртутные и натриевые лампы

Лампы ртутные высокого давления излучают в УФ спектре, но они сильно нагреваются. Подобные системы рекомендуется использовать в качестве дополнения для естественного света в небольшом количестве, что улучшает фотосинтез и развитие в период созревания плодов, например помидоров.

Натриевые лампы обладают большой теплоотдачей, они генерируют оранжево-красное монохромное освещение, которое очень близко к естественному. Но их главным минусом является крайне низкий процент синего спектра и привлечение насекомых, что для парников и теплиц является нежелательным.

Натриевые лампы для теплиц

Какие бывают виды ламп для дополнительного освещения теплиц?

Сегодня на рынке представлен большой выбор ламп освещения для теплиц, которые отличаются по производительности, ширине спектра, гамме. На частных фермах и крупных промышленных хозяйствах активно используются: люминесцентные, ртутные, натриевые, металлогалогенные, светодиодные лампы. Для установки в небольших теплицах и парниках одни из наиболее распространенных моделей – люминесцентные устройства. Выгодное преимущество такой техники – отсутствие нагревания. По этой причине монтаж оборудования можно осуществлять вблизи растений. Оборудование применяется с целью создания оптимальных условий для роста сельскохозяйственных культур. Лампы устанавливается в теплицах с салатом, болгарским перцем, помидорами и огурцами.

Внутри теплицы сохраняется комфортная температура, обеспечивается баланс влажности. Наравне с люминесцентным оборудованием в парниках и теплицах используются ультрафиолетовые модели. Подобное оборудование также стимулирует развитие и рост растений, исключает распространение болезнетворных микроорганизмов и вредителей. Особенность светодиодного освещения для теплиц – значительная экономия электроэнергии.

Схема освещения теплицы

В результате многочисленных исследований стало известно, что фазы произрастания культур и интенсивного насыщения клеток питательными веществами зависят от ряда цветов солнечного спектра. Светодиодные модели позволяют вносить корректировки в яркость, выбирать оптимальный цвет. Чтобы определить подходящее для монтажа в парник или теплицу изделие, необходимо обратиться к действующим техническим параметрам оборудования и физическим особенностям.

Лампы накаливания. Оборудование подходит для качественного освещения теплицы, обеспечивает комплексный подогрев. Техника отличается повышенным потреблением электроэнергии, формирует световой спектр в диапазоне 600-т номиналов. Для моделей характерно интенсивное излучение красного, оранжевого и инфракрасного спектра. Подобные устройства оптимально подходят для теплиц и парников при выращивании петрушки, лука и многих других зеленых культур. Монтаж лампы освещения для теплиц выполняется на расстоянии от 50 см от растения. Оптимальный срок подсвечивания составляет 6-18 часов в условиях отсутствии естественного освещения.

Освещение теплицы лампами накаливания

Натриевая лампа. Оборудование отличается доступной стоимостью оснащения всей системы, качественной светоотдачей при физической мощности в 400 Вт. В процессе работы техника формирует специальное монохроматическое световое поле с характерным желто-оранжевым светом. Натриевые устройства обеспечивают качественную имитацию натурального солнечного света.

Освещение натриевыми лампами

Люминесцентные лампы. Модели подходят для комплектации теплиц большой площади, отличаются длительным сроком работы при интенсивной эксплуатации, доступной ценой. Установка оборудования выполняется в горизонтальном положении при минимальном расстоянии между лампами и фиксацией на прямоугольную арматуру. Допускается монтаж с вертикальным исполнением каркаса с внедрением дополнительных корпусов.

Освещение теплицы люминесцентными лампами

Ртутные лампы. Изделия отличаются сравнительно быстрым нагревом в сравнении с аналогичной техникой

Следует обращать внимание на ультрафиолетовое излучение в рамках ближнего спектра распространения лучей

Ртутные лампы

Металлогалогенные лампы. Отличаются расширенным диапазоном мощностей, а также большим спектром допустимого излучения. Оборудование предельно приближено к солнечному. Размещение техники выполняется в классическом горизонтальном положении с охватом всего периметра теплицы.

Металлогалогенные лампы

Светодиодные светильники. Модели выполняют качественную подсветку тепличных растений с одним из выбранных цветов или их комбинации. Устройства отличаются низким потреблением электроэнергии. Освещение для теплицы с основой из светодиодов идеально подходит для выращивания цветов, плодовых культур. Монтаж выполняется в специальные линейные системы на основе гибких тросов с функциональной регулировкой высоты. Готовая система отличается низкой массой, что снижает нагрузки на каркас теплицы.

Светодиодное освещение теплицы

При монтаже лампы для теплицы необходимо учитывать конструктивные особенности теплицы или парника, физический уровень влажности, температуру, которая должна поддерживаться.

Русский LED

Поскольку в теплицах значимую часть нагрузки на себестоимость оказывают энергозатраты (в России в зависимости от региона их доля в себестоимости составляет от 20 до 70%), основным способом снижения издержек для теплиц традиционно является «гонка световых вооружений». Ведущие мировые производители светильников вплоть до начала нового века всерьез не смотрели в сторону светодиодов (сейчас наиболее популярны натриевые лампы). Открытый еще в 1907 году принцип люминесцентного свечения некоторых полупроводников при пропускании через них электричества первое практическое применение получил в 1960-е в виде индикаторов, названных светодиодами (Lighting emitted diode, LED), излучение которых было в сто раз ниже, чем у обычных ламп накаливания. Но все изменилось в конце 1980-х благодаря исследованию группы ученых во главе с российским академиком Жоресом Алферовым, открывших принципиально новые полупроводниковые материалы, которые позволили кратно увеличить световую отдачу, интенсивность и срок службы светодиодов. Работа заслуженно получила Нобелевскую премию: впервые появились полупроводники, способные излучать не только красный, но также оранжевый, зеленый и другие цвета спектра. Позднее японцы нашли способ извлекать из полупроводника синий цвет — и спектр замкнулся. Большой вклад в развитие светодиодов внесла и группа ученых из Ленинградского электротехнического института (ЛЭТИ) под руководством Юрия Таирова, создавшая в 1980-е годы экономичную технологию выращивания особо прочных однородных кремний-карбидных кристаллов для светодиодов. Ученые эмигрировали в США, где продолжили разработки во вновь созданной компании Cree, ныне одного из мировых лидеров в LED-освещении (см. «Америка доказала, что мы можем», «Эксперт» № 45 за 2012 год). Созданная в конце 1990-х Cree в 2004 году выпустила на основе российских разработок первые массовые, недорогие и, главное, более экономичные светодиодные светильники, которые быстро захватили улицы, дома, промпредприятия и торговые центры (только в России уже до половины рынка ламп приходится на LED). Но Cree недолго удерживала лидерство: конкуренция с такими крупными производителями, как японская Nichia, нидерландская Signify (бывшая Philips Lighting), германская OSRAM, южнокорейская Samsung LED и др., привела к существенному удешевлению светодиодных светильников, повышению их светоотдачи, энергоэффективности, надежности, долговечности и т. д. Так они стали доступны и для тепличного освещения.

Расположение

Светодиодные лампы располагают практически вплотную к растениям, так как угол падения светового потока строго определен и свет не рассеивается. К тому же светодиоды не нагреваются и не могут повредить листве. Расстояние от лампы до листвы должно быть около 15–30 см. Этого можно добиться путем использования подвесных светильников на тросах. Они помогут отрегулировать требуемое расстояние.

Если свет направить сверху, то он объединит небольшую группу растений и выделит их структуру, создаст интересную игру светотени. Подсветка снизу предпочтительна для комнатных деревьев и крупных кустарников. Если светильник расположить перед растением, то на стене будет отображаться красивый теневой силуэт, а структура и окраска ветвей и листвы будут видны во всех нюансах. Если же лампу разместить позади растения, то тени от цветка будут падать на потолок и центр комнаты, а его передний план окажется затенен, что создаст очень оригинальный эффект. Свет, направленный сбоку, хорош для кустистых растений небольших размеров, так как он красиво выделяет их силуэт и подчеркивает структуру листвы.

Расположение светильника сверху

Рынок светодиодных фитоламп на данный момент очень небольшой и представлен в основном некрупными китайскими производителями, но неуклонный рост интереса садоводов к использованию LED-светильников открывает значительные перспективы для развития этого направления. Светодиодные лампы начинают активно использовать для подсветки теплиц, зимних садов, выращивания рассады.

Преимущества освещения теплиц светодиодами

1. Имеющийся опыт показывает, что растения при освещении их светодиодами проходят полный цикл своего развития от прорастания из семян до плодоношения за то же время, в течение которого растения под светом люминесцентных ламп только начинают цвести.
2. Экономичность в смысле электропотребления. У светодиодных ламп оно втрое меньше, чем у натриевых, и в десять, чем у обычных ламп накаливания. Иначе говоря, после установки светодиодного освещения в теплице стоимость электроэнергии снизится в несколько раз при сохранении уровня освещенности.
3. В зависимости от модели подсветка имеет долгий службы (от пятидесяти до ста тысяч часов), гарантийный период работы – от 3 до 5 лет и срок эксплуатации порядка 10 лет. Это означает, что установив в теплице такие лампы однажды, вам не придется их менять на протяжении нескольких лет.
4. Важным преимуществом является экологическая чистота и исключение необходимости утилизировать лампы, обусловленное отсутствием в их составе вредных компонентов (например, ртути). Поэтому использование их в теплицах весьма предпочтительно.
5. Высокая универсальность имеющихся на рынке моделей светильников. Их конструкция предусматривает несколько способов монтажа: подвесной, с помощью тросов или цепей, крепление к потолку, настенный способ установки и т.д.
6. Отсутствие сильного нагрева при эксплуатации как у ламп накаливания, что облегчает процесс поддержания требуемого климата внутри теплицы.

Вас может заинтересовать статья об особенностях выбора типа и этапах установки автоматической системы полива.

Фитолампы для теплиц. Что такое фитолампа и чем она отличается от обычной

Для роста и развития растений необходимы световые волны определенной части спектра. В нашем цветовом восприятии это свет красного и синего диапазона. Длина волны — 420–460 нм в синей части спектра и 630–670 нм в красной. Остальной спектр растениям нужен, но в гораздо меньшем количестве.

Подсветка растений светом определенного диапазона благотворно влияет на их развитие

При выращивании рассады, при содержании теплицы, растения «досвечивают» — продлевают световой день при помощи дополнительного освещения. Можно это делать обычными лампами, так как в их спектре тоже есть световое излучение требуемого диапазона. А фитолампа отличаются тем, что  спектр состоит, в основном, из волн требуемой длины. Так что, теоретически, они будут экономнее обычной подсветки. Ведь на «ненужный» растениям спектр расходуется меньше электроэнергии. Этот тип источников света называют еще агролампой, встречается написание агро-лампа. Продают не только отдельные лампы, но и целые светильники. Они также называются фитосветильник (фито-светильник), агросветильник (агро-светильник). В общем, называют как угодно. Но суть одна — в этом источнике света красный и синий свет присутствуют в большом количестве.

Для хороших результатов надо еще правильно подобрать нужный спектр. На фото прекрасно видно, что светодиодная фитолампа значительно эффективней для роста растений, чем обычная LED

Фитолампы есть двух типов. У одних — газоразрядных — присутствует весь спектр, но их отличие в том, что в требуемом диапазоне интенсивность излучения выше. Это отображается на спектрограммах таких источников света. Второй тип ламп — узкосегментированные люминесцентные и светодиодные. Отличить такую фито-лампу от обычной можно включив ее. Она светит сиреневым светом — из-за преобладающего красного и синего спектра.

Технология электрофикации теплицы

На начальном проводятся такие работы:

• Расчет освещения для теплицы и определение количества приборов;
• Разработка схем размещения светильников и разводки проводов;
• Определение сечения питающих проводов, подбор предохранителей;
• Крепление в соответствии с разработанной схемой ламп, распределительных коробок, электрощитка.

Если вы выполняете монтаж освещения теплицы своими руками, обратите внимание на последовательность работ:

1. Проведите основной кабель к помещению. Его можно закопать на глубину 80 см или подвесить. Контролируйте, чтобы трасса не пересекалась с дренажной системой. В случае подземного размещения используйте провод с защитной изоляцией. Также рекомендуется применять кабель с заземлением. После укладки накройте провод черепицей, чтобы избежать повреждения при земельных работах.
2. В случае подвешивания натяните его и закрепите проволокой к столбам. Трассу выбирайте такой, чтобы рядом не росли деревья.
3. Сечение провода выбирайте с 20-процентным запасом. Не покупайте изделие впритык, при включении всегда будет кратковременное увеличение тока.
4. Разводку начинайте после подключения провода к щитку. Обязательно наличие рубильника, который быстро обесточит помещение.
5. Не забывайте, что в теплице часто бывает повышенная влажность, поэтому все приборы должны быть влагостойкими.
6. Очень тщательно соединяйте отдельные части кабеля. Лучше всего использовать специальные клемники.
7. После монтажа всей системы включите лампы и проконтролируйте световой поток. Положите руку возле растения. Если почувствуете тепло, прибор висит слишком близко к растению. Также можно воспользоваться люксомером.
8. Проверить необходимость подсветки можно, если измерить освещенность до и после включения электросистемы. Если значения не изменились, досвечивания в данный момент не требуется.