Как сделать светодиодную фитолампу для растений своими руками

Сегодня купить светодиодную фитолампу через интернет-магазины не составит труда. Это может быть лампочка с цоколем Е27 под стандартный светильник, мощный прожектор, собранный на COB-матрице или готовый фитосветильник на нескольких светодиодах. Вот только стоимость готовой продукции достойного качества слишком велика. К тому же размер и параметры стандартной подсветки не всегда отвечают требованиям растениеводов. Преодолеть данные препятствия можно, сконструировав светодиодные фитолампы для растений своими руками.

Расчёт необходимого света

Для того чтобы фитосветильник действительно ускорил рост растений, необходимо произвести корректный расчёт его параметров. Главной оптической характеристикой любого источника света является световой поток, который указывает на то, сколько световой мощности (люмен) выдаёт лампа. Его значение указывается на упаковке. В свою очередь, для растений основным показателем является освещённость, указывающая количество люмен в 1 м2.

Расчёт светового потока, необходимого для эффективной подсветки, производят по формуле Ф= E×S/Kи, где:

Ф – световой поток, лм; E – требуемая освещённость, величина которой задаётся индивидуально для каждого вида растений, лк; S – площадь, которую следует освещать, м2; Ки – коэффициент, учитывающий потери света на рассеивание.

В ламповых светильниках с плохим отражателем за счёт отсутствия строго направленного свечения значение Ки может снижать КПД светильника более чем наполовину. Светодиод имеет направленное свечение, угол распространения которого определяется линзой. В связи с этим в светодиодных светильниках отражатель не столь сильно влияет на эффективность осветительной системы в целом, а Ки достигает 0,8–0,9 единиц.

И всё же подсветка рассады светодиодными лампами в домашних условиях зачастую нуждается в отражателе. Особенно это касается фитосветильников, сконструированных на основе светодиодных лент, где отражатель помогает сконцентрировать максимальное количество света на полезной площади.

Не стоит забывать о мощности светодиодного светильника и угле половинной яркости, часто именуемом как угол рассеивания. Иногда, даже правильно собранный фитосветильник оказывается неэффективным. Излишняя удалённость приводит к потерям световой мощности (закон обратных квадратов), а маленький угол рассеивания – к недосветам по краям.

Светодиоды испускают тепло в противоположную сторону относительно излучаемого светового потока. Поэтому их можно максимально приблизить к растениям, оставляя в запасе всего несколько сантиметров.

Расчёт необходимого количества фитоламп

Прежде чем приступать к сбору фитолампы, нужно рассчитать, какое освещение и цветовой спектр Вам необходимы. Фитолампа должна иметь спектр как минимум двух цветов: красный и синий. Длина волны красного должна составлять 660 нанометров, а синего 445 нанометров. Эти значения указаны в характеристике светодиодов.

Красный цвет нужен взрослому растению, готовому к цветению и плодоношению, небольшое количество красного цвета нужно и только начинающей проклевываться рассаде.

Синий цвет отвечает за рост клеток. Растения, у которых в избытке синий спектр освещения перестают расти в длину. Можно использовать сочетание синего и фиолетового.

Зеленый и желтый цвета приносят растению пользу, хоть и не являются обязательными.

Варьировать количество этих цветов в фитолампе нужно в зависимости от цели. Точно подсчитать количество светодиодов трудно из-за разной энергии квантов, однако существует грубое соотношение цветов. Если нужно общее воздействие света на растения, то берут соотношение: 4-6 красных на 1 синий цвет. Для стимулирования роста нужно меньше красных, всего 4 и 1 синий, либо обойтись одним синими. Для плодоношения необходимо брать соотношение больше чем 6:1, либо только красные светодиоды.

На картинке представлен график зависимости активности роста растения от длины волны спектра.

Чтобы рассчитать необходимое количество фитоламп, нужно воспользоваться формулой: Р=L*H*В*K/S

• P –суммарная мощность освещения всех ламп, В
• L – длина площади, которую надо осветить, м,
• H – ширина площади, которую надо осветить, м,
• B – потребность в свете для растения в люксах или взять минимальное значение 8000Лк.

Таким образом, зная мощность фитолампы (мощность указана как на светодиодах, так и на светодиодных лентах), замерив освещаемую площадь и зная потребность света для растения в люксах можно рассчитать сколько нужно ламп.

Как сделать фитолампу и что для этого понадобится?

Для изготовления фитолампы своими руками понадобятся:

• светодиоды со специальным спектром излучения;
• источник питания;
• система охлаждения;
• корпус;
• вспомогательный материал и инструмент.

Чипы синих, красных и пурпурных фитосветодиодов встречаются в разных модификациях: в виде дискретных SMD-элементов или COB-матриц. Все они пригодны для изготовления светильника своими руками. Проще всего делать подсветку из готовой светодиодной ленты для растений, разрезав её на несколько отрезков. Сложнее – из отдельных SMD чипов или COB-матриц, для которых потребуется правильный расчёт радиатора.

Источник питания для светодиодов и матриц представляет собой драйвер со стабилизированным постоянным током на выходе, а для светодиодных лент – это источник напряжения +12В соответствующей мощности.

Пассивная система охлаждения является обязательным элементом светильника для растений. Она отвечает за соответствие оптических характеристик излучающих диодов в течение всего срока службы. О форме, размерах и материалах для изготовления радиатора рассказано в отдельной статье. В большинстве самодельных светильников радиатор одновременно является корпусом.

Кроме перечисленных светодиодов, в качестве источников света можно использовать фитодиоды, изготовленные по технологии УСКИ (универсальное сине-красное излучение). Они имеют уникальный спектр излучения, полученный за счёт особого состава люминофора. В данном случае люминофор выполняет функцию избирательного фильтра, пропуская волны преимущественно в синем, красном диапазоне, а также незначительную часть жёлтого и зелёного света. При этом синяя область имеет ширину 380–480 нм с небольшим переходом в ультрафиолет и пиком на длине волны 445 нм. Красная область намного шире, захватывает оранжевый и инфракрасный спектр, доля которых достигает 50%. Общая ширина красного излучения примерно составляет 570–770 нм с максимумом на 640–660 нм.

Благодаря расширенной спектральной характеристике, светодиоды УСКИ идеальны в конструировании ламп для растений своими руками. Светильник на их основе обеспечит растение полным циклом роста: от вегетативного развития до созревания плодов и может применяться для подсветки растений с крайне низкой долей солнечного воздействия.

Применение фитоленты

Чтобы сконструировать простой светодиодный светильник для растений, понадобится фитолента с блоком питания и недорогие детали для корпуса, в качестве которых можно использовать подручный материал. Светильник может иметь любую форму и размер, благодаря гибкости и возможности резать ленту на отрезки, кратные 5 см, а клейкое основание позволяет монтировать её на любую гладкую поверхность.

Оптимальным материалом для корпуса станет тонкая алюминиевая (в крайнем случае, жестяная) пластина, которая послужит прекрасным отводом тепла для светоизлучающих чипов ленты. В углах пластины нужно сделать крепёжные отверстия. Вся конструкция подвешивается на двух декоративных цепочках, которые цепляются за крюки-саморезы, вкрученные в стену. Переставляя звенья цепи можно регулировать высоту.

Мощная фитолампа с цоколем Е27 своими руками

Сделать эффективную и экономичную подсветку для рассады своими руками можно из нескольких светодиодных ламп, которые собирают из отдельных компонентов.

Для этого на нужно купить DIY-набор (например на Aliexpress), включающий все необходимые детали для сборки лампы, а именно:

• пластиковый корпус и разборный металлический цоколь Е27;
• алюминиевый радиатор с саморезами;
• плата под smd-светодиоды;
• линзы с углом рассеивания 90° и держатель для них.

Отдельно приобретают синие и красные smd led, драйвер подходящей мощности, легкоплавкий припой и термопасту. Сборку начинают с монтажа светодиодов на плату при помощи фена и паяльника, разогретого до температуры 280°C. После этого к плате припаивают провода от драйвера и кратковременным включением проверяют схему на работоспособность. Убедившись в свечении всех чипов, переходят к сборке корпуса.

В местах контакта платы с радиатором наносят тонкий слой термопасты и прижимают их саморезами. Над всеми светодиодами устанавливают линзы, которые фиксируют держателем с винтами. Внутри пластикового корпуса размещают драйвер, выходные провода которого припаивают к плате, а входные прижимают к центральной и боковой части цоколя.

Одна такая фитолампа способна обеспечить полноценный досвет в вечернее время нескольким комнатным цветкам или рассаде, высаженной на площади до 0,25 м2.

Освещение с помощью LED ленты своими руками

Совет: Для соединения двух отрезков ленты нужно использовать специальный коннектор или просто спаять их.

Вам понадобятся:

• панель, на которую будет крепиться лента. Лучше – алюминиевая;
• красная и синяя LED ленты;
• блок питания или драйвер, преобразующие переменный ток в постоянный;
• выключатель, вилка.

Внимание! Постарайтесь не перегибать светодиодную ленту, это может навредить ее токопроводящим дорожкам.

Светодиодную фитоленту можно приобрести или сделать своими руками, соединив ленты двух разных цветов

Этапы работы:

1. Очистить и обезжирить основу для лент.
2. Отрезать две ленты необходимой длины, причем резать нужно, не задевая площадки напайки.
3. Снять пленку с клеевого слоя ленты и прижать ее к алюминиевой основе.
4. Присоединить драйвер, выключатель и вилку.

Минус этой конструкции только в одном – включены будут две ленты одновременно, значит соблюсти соотношение красного и синего спектра не получится.

Топ 4 ошибки при самостоятельной сборке фитосветильника

Сделать светодиодную лампу для растений своими руками несложно. Но всегда есть нюансы, о которых следует помнить, начиная со стадии проектирования. Перечислим основные ошибки, которые свойственны начинающим растениеводам:

Покупка дешёвых светодиодов. Каким бы хорошим ни был светильник, если в нём установлены светодиоды низкого качества, то результирующая эффективность будет крайне низкой. У фитосветодиода есть два основных параметра – это световой поток и спектр излучения, измерить которые без специальных приборов невозможно. Этим активно пользуются китайские производители, выдавая обычные синие и красные led за высококачественный продукт. Попасться на подделку очень легко, так как продавцы привлекают потенциальных покупателей всяческими заманчивыми предложениями, скидками и акциями.

Неправильный расчёт системы охлаждения. Эта распространённая ошибка для многих радиолюбителей, в том числе собирающих своими руками светодиодные светильники. Неважно, какой тип охлаждения выбран: пассивный или активный – радиатор должен быть всегда. Тем не менее, в китайских фитолампах мощностью более 20 Вт нередко можно встретить вентилятор, установленный непосредственно на тыльную сторону платы со светодиодами. Такое решение не обеспечивает отвод тепла должным образом. Любая система охлаждения должна состоять из:

• радиатора, способного равномерно рассеивать тепло от чипов;
• термопасты, улучшающей контакт радиатора с подложкой;
• блока защиты для отключения фитолампы при аварийном останове вентилятора.

Низкое качество сборки и комплектующих. С целью удешевления конструкции многие китайские фирмы используют некачественные детали при сборке светодиодных фитоламп. Не стоит ориентироваться на их изделия и пытаться что-либо скопировать. Все комплектующие должны быть надёжно скреплены между собой и иметь определённый запас прочности. Кроме этого корпус светильника не должен препятствовать естественной конвекции воздуха.

Нестабильность выходных параметров источника питания. Подать на светодиод номинальный и, главное, стабильный ток – значит гарантировать продолжительную работу всего светильника. Поэтому экономить на драйвере нельзя. Изготовить драйвер для небольшой светодиодной фитолампы для растений своими руками можно на основе LM317. При этом выходная модность драйвера должна быть в 1,2-1,5 раза больше мощности потребления светодиода.

Воздействие разных спектров цвета на рассаду

Совет: Оптимальное соотношение красного и синего спектров при подсветке рассады должно быть 3:1 или 2:1.

В области влияния различных цветов на рост растений проводилось много экспериментов. Ученые выяснили, как именно работают разные цвета:

• синий увеличивает рост корней, способствует появлению сильных, низкорослых ростков;
• красный стимулирует прорастание семян, образование цветов и завязей.
• желтый отражается поверхностью листьев. Но это не значит, что он растениям не нужен, просто у этого спектра своя задача.

Только светодиодные фитолампы позволяют экспериментировать со светом, чем активно пользуются растениеводы. Они утверждают, что в сравнении действия люминесцентной лампы и светодиодной побеждает вторая. Сеянцы, выращенные под красно-синим цветом намного сильнее и больше своих собратьев.

Установка светодиодной фитолампы

Растениеводы вывели несколько общих рекомендаций для рационального расположения светодиодного светильника.

1. Собственноручно сделанную фитолампу можно установить непосредственно над рассадой. Здесь нет необходимости отступать 10 см., так как она практически не нагревает окружающую среду.
2. Юные всходы любят рассеянный свет. Для этого лучше повесить на стене рядом с рассадой белую простыню или укрепить фольгу. Кроме того, можно купить часть светильников с патроном, направленным немного в сторону. Тогда свет будет падать не только сверху, но и под углом, а значит, попадать на стебли и семядольные листья.
3. Повесть осветительный прибор можно на цепочке, на проволочных петлях. Поставить – на деревянных опорах, сделанных собственноручно.

Светодиодную фитолампу можно расположить непосредственно над растениями, так как она не нагревается

Использование фитолампы. Как, когда и сколько.

Овощеводы заметили, что сеянцы не просто реагируют на разные спектральные цвета. В каждый период развития им необходим тот или иной спектр. С момента от посева семян до появления 2х-3х листиков, им наибольшую пользу принесут красный и синий светодиоды (2:1). Несколько дней после пикировки – осветительный перерыв. Растения должны прижиться на новом месте и подсветка им пока не потребуется. Весь остальной срок, вплоть до посадки в теплицу или в открытый грунт подсвечивать лучше красным и синим в пропорции 1:1.

Светодиодная фитолампа может использоваться как для рассады, так и для комнатных растений

Что касается длительности освещения, то некоторые включают светильники только утром и вечером или, например, только в пасмурную погоду. А кто-то пользуется ими весь световой день. Это зависит от того, используете ли вы только искусственное освещение или в основном – солнечный свет, а светильники только в качестве добавки. В целом овощным и цветочным культурам требуется от 12 до 16 часов освещения в сутки. А когда именно они устали, и можно нажать кнопку выключателя, подскажут сами саженцы. Они поднимут листики немного вверх, как бы закрываясь. Это и будет сигналом к окончанию их светового дня.

К выбору комплектующих для осветительной системы нужно подходить медленно и с умом. Главное, научиться видеть, как зеленые питомцы будут реагировать на изменения, и постараться им угодить, тогда и они в долгу не останутся.