Готовая статья



ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СВЕТОДИОДОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF LEDS IN PLANT GROWING

В.Д. Никитин, Г.О. Бекетова

E-mail: [email protected]

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск

Аннотация

В данной статье рассматриваются достоинства и недостатки светодиодов используемыми в теплицах. Это дает возможность их использования для выращивания растений и улучшение качества растений. Таким образом, светодиоды является оптимальным источником освещения в растениеводстве.

Светодиоды широко применяется в областях автомобилестроении, реклам, медицине, производстве, дизайн. Однако есть еще одна сфера деятельности, в которой использование светодиодов оказалось выгодным – это сельское хозяйство. Развитие растений зависит не только от климатических условий, воды и солнечного света, но и определенного спектра излучений света.

Выгодно же применять светодиодов там, где необходимо экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности. Рассмотрим их преимущества и недостатки (табл. 1).

Таблица 1. Достоинства и недостатки светодиодов

Достоинства

Недостатки

Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металлогалогенными лампами, достигнув 150 люмен на Ватт;

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих);

Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости;

Спектр современных светодиодов бывает различным — от тёплого белого (2700 К) до холодного белого (6500 К);

Малая инерционность — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды;

Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп);

Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов;

Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снижается при увеличении производства и продаж (экономия от масштаба);

Безопасность — нет необходимости в высоком напряжении;

Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам;

Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения, в отличие от люминесцентных ламп

Высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания.

Реальный средний срок службы светодиодов оказался около 50000 часов против заявляемых производителями 100000 часов.[3]

Низкая предельная температура: мощные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком маленькие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют.

Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Поэтому светодиоды соединяют последовательно или используют преобразователи напряжения.

Для питания светодиодов от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты.

Направленность освещения. Светодиоды имеют свойство освещать предметы сфокусированным лучом света. Это удобно для подсветки отдельных участков.

Спектр отличается от солнечного. Вместе с тем, этот недостаток по сравнению с люминесцентными лампами менее значителен, так как благодаря особенностям человеческого восприятия и при правильно подобранных люминофорах это незаметно.

Имеют световую отдачу 80-110 лм/Вт, что по экономичности равно обычным люминесцентным лампам дневного света.[4]  

Анализ источников света представлен, например, в [5].

Таким образом, уже сегодня применение светодиодных светильников может обеспечить тепличным комбинатам экономию электроэнергии минимум в 3 раза. 

Дополнительный экономический эффект от применения светодиодов более значителен при проектировании новых тепличных комплексов. Для досвечивания понадобится в 3 раза меньше электроэнергии и, соответственно, в 3 раза меньше средств на подключение необходимых мощностей. Средств, сэкономленных на закупке электрических мощностей, вполне хватит на приобретение светодиодной системы электродосвечивания, а значит, уже до начала эксплуатации теплицы инвестиции окупятся, далее она будет в 3 раза более экономичной по потреблению электричества за те же деньги, которые понадобились бы при постройке теплицы с обычной системой электродосвечивания.

Кроме экономии электроэнергии светодиоды упрощают регулирование микроклимата в теплицах, способствуют активному развитию растений  и улучшению качества продукции.

Литература

http://ru.wikipedia.org/wiki/светодиодное_освещение

http://msvet.ru/faq?question=10

http://www.test.de/themen/umwelt-energie/test/Energiesparende-LED-Lampen-Sie-holen-auf-1816330-1823439/

http://radio-developer.livejournal.com/5712.html

А.О Добродей, Е.Н. Подденежный, А.А.Бойко, Л.И.Евминов. Применение светодиодов для систем освещения (обзор) // Вестник Гомельского Государственного Технического Университета. -2008. -№1(32). С.37