- Світлодіодні фітолампи як предмет співпраці вчених різних галузей
- Результати використання світлодіодних фітоламп для вирощування рослин
- Світлодіодні фітолампи - нові можливості для вчених
- Майбутнє світлодіодних фітоламп
Рідко буває, коли технологічний прорив може мати далекосяжні наслідки в таких різних областях, як освітлення театральної сцени, садівництво, ентомологія, електроенергетика, і, можливо, колонізація космосу. Світлодіодні фітолампи - одне з таких винаходів
Світлодіодні фітолампи як предмет співпраці вчених різних галузей
Група дослідників Пенсільванського університету, частина з Коледжу мистецтв і архітектури, частина - з Сільськогосподарського коледжу, реалізували спільний проект мета якого - тонка настройка спектра світлодіодних ламп, які використовуються для вирощування рослин.
Світлодіоди вже довгий час використовуються в театрах. Фахівці цінують це джерело світла за економічність і гнучкі можливості в забезпеченні потрібного освітлення сцени. Сьогодні, після реалізації декількох дослідницьких грантів, ясно, що ці якості можуть бути використані для вирощування рослин в теплицях і житлових приміщеннях.
Даніель Фречен, бакалавр в галузі театрального виробництва, звернув увагу на те, як легко за допомогою світлодіодних світильників створювати на сцені реалістичний ефект сходу і заходу. В якості хобі Френч цікавився квітникарством і вирощуванням овочів. У якийсь момент він задумався про те, як можна використовувати червоний і синій спектри світлового випромінювання світлодіодів для стимуляції розвитку рослин.
Отримавши ступінь магістра агрономії, Фречен взяв участь в дослідницької програми Інституту енергії та навколишнього середовища Пенсільванського університету. Разом з Ферченом в одній дослідницької команді працювали Вільям Кеньон, доцента кафедри дизайну освітлення, Роберт Берхейг, доцент кафедри садівництва.
Результати використання світлодіодних фітоламп для вирощування рослин
На чолі з Кеньйоном команда вчених досліджувала, як світлодіодні технології впливають на споживання енергії, необхідної для вирощування рослин в умовах штучного освітлення. Традиційно для підсвічування рослин використовуються лампи розжарювання, флуоресцентні лампи, натрієві газорозрядні лампи або ж металогалогенні лампи.
Всі вони не є довговічними і в ході дослідження підлягали заміні, щонайменше, раз на рік. Крім того, традиційні лампи виділяли надлишкове тепло, яке доводилося видаляти за допомогою спеціальних компресорів, відкачують перегрітий повітря. Відключення вентиляторів хоча б на годину вело до серйозного погіршення стану рослин.
Зліва рослини, вирощені в «камері зростання», обладнаної світлодіодними фітолампи
Дослідження проводилося з використанням так званих «камер росту рослин», закритих ємностей зі штучним освітленням, де на розташованих ярусами «трейлерах» вирощують розсаду і пророщують насіння. Це обладнання відрізняє високий ступінь стандартизації, накопичений великий досвід вирощування рослин, тому ефект від застосування світлодіодних фітоламп міг бути чітко зафіксовано.
Оцінювалися всі аспекти продуктивності «камер зростання»: витрата електроенергії, тепла, витрати на охолодження, полив, підтримання вологості, швидкість росту рослин і їх стан. Як і очікувалося, застосування світлодіодів дало значний результат. Освітлення на світлодіодах не лише забезпечило істотну економію на електроенергії, але так само різко знизило витрати на роботу компресорів, їх обслуговування. Крім того, скоротилися витрати на організацію поливу. Оснащена світлодіодами «камера зростання» менше грілася, там були менші випаровування і менша теплове навантаження на рослини. Тривалість експлуатації світлодіодів склала від 5 до 10 років, і вони потребували заміни набагато рідше, ніж лампи розжарювання і люмінесцентні лампи.
Світлодіодні фітолампи - нові можливості для вчених
Втім, потенціал світлодіодів цим не обмежується. Ті рослини, що розвиваються в умовах природного освітлення, не використовують всього спектра світлових хвиль. Залежно від виду рослини, вони вважають за краще сині або червоні хвилі, інфрачервоне або ультрафіолетове випромінювання. Світлодіоди вигідні тим, що можуть видавати саме той спектр і саме ту інтенсивність світіння, яка необхідна в даний момент.
Бетті Джонсон, учений ентомолог каже, що світлодіодне освітлення може стати ефективним інструментом для біологів. У своїй дослідницькій діяльності Джонсон фокусується на вивченні взаємодій комах і рослин. В даний час вона проводить дослідження, в ході якого рослини томатів і пряного перцю опромінюють світлодіодами, змінюючи довжину хвиль в межах червоного і інфрачервоного діапазону.
Джонсон намагається з'ясувати - чи можна, маніпулюючи світлом, запобігти поширенню деяких видів паразитів, що розвиваються на перці і томатах. Предмет дослідження - рослина-паразит павіліка (На лат. - Cuscuta). Павіліка походить з Південної Америки, але зараз поширилася і на інших континентах. Порушуючи обмін речовин у рослин-господарів, павіліка сильно послаблює їх, затримує ріст і розвиток, нерідко призводячи до загибелі
Згідно поки що не підтвердженою гіпотезою, в найбільшою мірою розвитку павілікі на рослинах сприяє опромінення світлом в самому крайньому діапазоні червоного кольору, на межі з інфрачервоним опроміненням. Тепер стоїть завдання підтвердити це припущення. «Камери зростання», обладнані світлодіодами, дозволяють проводити точні досліди, які можуть з'ясувати залежність розвитку паразитів від характеру освітлення. В майбутньому це знання може допомогти в боротьбі з ними.
Майбутнє світлодіодних фітоламп
Світлодіодні технології швидко розвиваються. Ці лампи на 90% ефективніші, ніж звичайні лампи розжарювання. Пенсільванський університет встановив перші 5700 освітлювальних елементів 15 років тому. Вартість проекту склала близько $ 70 000. За рахунок економії електроенергії витрати окупилися вже в перший рік.
НАСА вже проводить експерименти з використання світлодіодних фітоламп для вирощування рослин в космосі. Але це поки віддалене майбутнє. Сьогодні ж можна говорити про переваги світлодіодних фітоламп перед традиційними лампами:
- на 70% менше, в порівнянні з традиційним освітленням, споживання електроенергії;
- стабільна температура і вологість;
- можливість контролювати спектр світла (довжину світлових хвиль) і тим самим - інтенсивність росту рослини;
- скорочення потреби в гербіцидах;
- менший тепловий стрес рослини;
- менша потреба в поливі;
- більш інтенсивний ріст рослин;
джерела: PHYS.ORG