В современном растениеводстве светодиодные светильники играют ключевую роль в обеспечении оптимальных условий для роста растений. Они позволяют контролировать интенсивность, спектральный состав и равномерность освещения, что особенно важно для выращивания растений в закрытых помещениях и теплицах.

Однако при выборе светодиодного светильника для растений легко запутаться в обещаниях производителей. «Максимальная эффективность», «идеальный спектр», «100% урожай» — звучит заманчиво, но как узнать, действительно ли ваш светильник соответствует заявленным характеристикам?

Для оценки эффективности светодиодных светильников необходимо проводить точные измерения уровня освещенности (PAR) и спектрального распределения света. Подробно рассказываем о методике измерений, которую мы использовали для светильников Nyota®. Она позволяет получить достоверные данные о характеристиках светодиодного светильника и даёт ответы на вопросы:

• Достаточно ли света получают растения?

• Соответствует ли спектр потребностям культур?

• Как распределяется свет на разной высоте?

Перечень используемых терминов

PAR (Photosynthetically Active Radiation) — фотосинтетически активное излучение, измеряемое в микромолях фотонов на квадратный метр в секунду (µmol m⁻² s⁻¹). Этот параметр особенно важен для растений, так как именно в этом диапазоне длин волн (от 400 до 700 нм) происходит фотосинтез.

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) — это показатель плотности потока фотосинтетически активных фотонов (ФАР, 400–700 нм), падающих на поверхность. Измеряется в микромолях фотонов на квадратный метр в секунду (μmol/m²/s).

Спектрометр — прибор для измерения спектрального распределения света. Он позволяет определить, какие длины волн присутствуют в излучении светильника и в каких пропорциях.

PAR-карта — графическое представление распределения уровня PAR по поверхности. Она позволяет визуализировать, как свет распределяется по площади и насколько равномерно.

Спектрограмма — график, показывающий спектральное распределение света. Она позволяет оценить, насколько спектр излучения светильника соответствует потребностям растений.

Цель и задачи измерений

Целью измерений является оценка эффективности светодиодных светильников путём измерения уровня освещенности и спектрального распределения света на различных высотах. Это позволяет определить, как изменяются параметры света в зависимости от расстояния до светильника, а также оценить равномерность освещения и соответствие спектра потребностям растений.

Задачи измерений включают:

• Подготовку стенда для измерений, включая выбор материалов, разметку и изоляцию от внешних источников света.

• Проведение измерений с использованием специальных приборов, таких как спектрометр, пирометр и уровень.

• Анализ и интерпретацию полученных данных, включая создание PAR-карт и спектрограмм, а также сравнение результатов с аналогичными светильниками.

Подготовка стенда для измерений

Для проведения измерений используется специальный стенд (бокс), который можно трансформировать под габариты измеряемого светильника. В качестве материала внутреннего покрытия стенда мы используем серебристую плёнку Easy-Grow Silver Lightite Diamond Diffusion. Этот материал обладает высокой отражающей способностью, что позволяет минимизировать потери света и обеспечить более равномерное освещение.

Бокс помещается в тент для изоляции от внешних источников света. Это важно для того, чтобы результаты измерений не искажались подсветкой от окружающих предметов или естественного света. Разметка стенда выполняется в виде сетки 6x6 или 4х4 (в зависимости от габаритов светильника). Такая разметка позволяет равномерно распределить точки измерения по площади бокса.

Условия окружающей среды

Измерения проводятся при строго контролируемых условиях окружающей среды. Это необходимо для обеспечения повторяемости результатов и исключения влияния внешних факторов на точность измерений. Основные параметры окружающей среды:

• Температура: 25°C ± 2°C. Стабильная температура важна для точности измерений, так как изменения температуры могут влиять на работу светильников и приборов.

• Влажность: 60% ± 5%. Высокая влажность может привести к конденсации на приборах, что исказит результаты.

• Отсутствие посторонних источников света. Изоляция от внешних источников света обеспечивает чистоту эксперимента и позволяет избежать погрешностей.

Список приборов для измерений

Для проведения измерений используются следующие приборы:

• Спектрометр UPRtek PG200n — основной прибор для измерения спектрального распределения света и уровня PAR.

• Рулетка — для измерения расстояния от светильника до поверхности.

• Уровень — для проверки горизонтальности установки светильника.

• Пирометр — для измерения температуры светильника и оценки его теплового режима.

Процесс измерений

Калибровка приборов

Перед началом измерений все приборы проходят процесс калибровки для обеспечения точности результатов. Спектрометр UPRtek PG200n калибруется по стандартной процедуре, предусмотренной производителем. Этот этап крайне важен, так как от точности калибровки зависит достоверность всех последующих измерений.

Установка светильника

Светильник на подвесах устанавливается в центре бокса, соответствующего его размеру. Важно обеспечить горизонтальное положение светильника для точности измерений. Проверка горизонтальности осуществляется с помощью уровня. Это гарантирует, что результаты измерений будут корректными и не будут искажены из-за неправильного положения светильника.

Выбор высот для измерений

Измерения проводятся на трех высотах: 30 см, 50 см и 70 см от пола бокса. Эти высоты выбраны для оценки изменения параметров света в зависимости от расстояния до светильника. Выбор высот обусловлен следующими факторами:

• 30 см — близкое расположение светильника к растениям, что важно для молодых растений или тех, которые требуют интенсивного освещения. На этой высоте можно оценить максимальную интенсивность света и его влияние на растения.

• 50 см — средняя высота, которая часто используется в практике выращивания растений. Она позволяет оценить баланс между интенсивностью света и его распределением по площади.

• 70 см — более высокое расположение светильника, что может быть полезно для более зрелых растений или тех, которые требуют менее интенсивного освещения. На этой высоте можно оценить, как свет распределяется на большей площади и как изменяется его интенсивность.

Прогрев светильника

Перед началом измерений светильник прогревается в течение часа, чтобы достичь стабильной рабочей температуры. Затем пирометром замеряется температура светильника в разных точках, фиксируя максимальную. Это важно для оценки теплового режима светильника и его влияния на окружающую среду.

Изоляция от внешних источников света

После прогрева бокс изолируется от внешних источников света, чтобы исключить их влияние на результаты измерений. Это позволяет получить чистые данные, не искаженные подсветкой от окружающих предметов или естественного света.

Сбор данных

Данные с датчика снимаются в 36 (или 25) равномерно распределенных точках (квадрат 6 на 6 точек и 5 на 5 точек соответственно). Это позволяет получить полное представление о распределении света по всей площади бокса. Каждая точка измерения соответствует центру клетки сетки, что обеспечивает равномерное покрытие площади.

Анализ данных

Все данные, полученные с прибора, фиксируются для дальнейшего анализа. Для создания PAR-карты была написана утилита, которая преобразует значения в каждой точке в градиент распределения света. Таким образом, были получены PAR-карты для каждой высоты. Эти карты позволяют визуализировать, как свет распределяется по площади и как изменяется его интенсивность в зависимости от расстояния до светильника.

Со спектрометра были выгружены спектрограммы для каждого светильника. Далее были проведены сравнения, выявлены основные преимущества и целевое назначение. Полученные спектрограммы прилагаются к PAR-картам, что позволяет получить полное представление о спектральных характеристиках света и его влиянии на растения.

* * *

Методика измерений светодиодных светильников, описанная в этой статье, позволяет получить точные и достоверные данные о характеристиках светильников. Эти данные важны для оптимизации условий выращивания растений и достижения наилучших результатов. Важно учитывать требования растений на различных стадиях роста для обеспечения наилучших условий для их роста.

Хотите знать больше? Подпишитесь на наш канал в Телеграм или на сообщество в ВКонтакте, чтобы быть в курсе новинок, изменений, скидок и акций!