Светильники
Контроллеры
Драйвера & блоки питания
Светодиодные модули
Аксессуары
Светодиоды в травнике

Как было рассмотрено ранее в статье Сравнение различных источников света применительно к аквариумной тематике, применение светодиодов в аквариумном освещении дает ряд неоспоримых преимуществ: значительно повышает энергоэффективность светильника (экономит электроэнергию), обеспечивает наиболее полное использование светового потока, позволяет реализовывать светильники более интересного дизайна. Однако в данной статье мы рассмотрим одну из наиважнейших характеристик светодиодов - правильность спектра - степень соответствия излучаемого спектра требуемому живой растительности.

Важно понимать, что имеется большое множество различных типов светодиодов, предназначенных для различных целей и имеющих различные характеристики. В данной статье мы будем рассматривать характеристики тех типов светодиодов, которые предназначены для освещения, а не подсветки или индикации. Именно светодиоды такого типа имеют имеют высокие технические характеристики (эффективность, высокий CRI). К этому типу относятся мощные светодиоды белого свечения, в которых энергия подведенная к излучающему кристаллу трансформируется/переизлучается люминофором в видимый свет.
От светодиодов используемых в качестве индикаторных (на приборных панелях) или для декоративных подсветок (светодиодные ленты), ввиду сферы их применения, не требуются высокие показатели, и они не обладая таковыми бесполезны для рассмотрения.

Отправной точкой для анализа светодиодного спектра является различная потребность живых растений в различных участках спектра видимого света. Эта зависимость определяется набором хлорофиллов присутсвующих в теле растения. Именно хлорофиллы являются теми веществами, которые абсорбируют свет, то есть принимают световую энергию и инициируют реакцию фотосинтеза.
На рисунке 1 изображена чувствительность хлорофиллов основных групп (A и B), встречающихся в составе водных и наземных растений к различным спектральным составляющим видимого света.

Хлорофиллы групп A и B имеют зеленый окрас, каратиноиды - желто-красный. В зависимости от преобладания тех или иных пигментов в листовой пластине растения, лист имеет окрас от зеленого до красного.

Суммарная чувствительность всех групп хлорофиллов именуемая PAR (Photosynthetically active radiation) представлена на рисунке 2. Данная кривая наглядно демонстрирует факт того, что далеко не все составляющие спектра видимого света в одинаковой степени интересны растениям. Кривая состоит их двух ярковыраженных пиков 440нм в синей части спектра и 660...680нм в красной области, на которых чувствительность максимальна. Участок спектра 520...630нм (зеленожелтооранжевый), напротив, в наименьшей степени востребован растениями. Именно этот участок видимого спектра живые растения в значительной степени отражают, что и обеспечивает их цветовой окрас от насыщенного зеленого до насыщенного красного.

Рисунок 1 - Кривые чувствительности хлорофиллов различных типов

Рисунок 1 - Кривые чувствительности хлорофиллов

Рисунок 2 - Кривая PAR - обобщенная фотосинтетическая чувствительность

Рисунок 2 - Кривая PAR

Очевидно, что чем точнее спектральная кривая источника светового излучения будет повторять кривую PAR, тем эффективнее данный источник света удовлетворит потребности растений. И речь в данном случае идет не только об эффективной утилизации энергии подведенной к источнику света, а также и о побочных эффектах в виде излишнего излучения не востребованного растениями, которое может стимулировать более активный рост простейших - водорослей.
На рисунках 3 .. 5 приведены спектры современных высокоэффективных светодиодов различных цветовых температур, а так же всем известной люминисцентной лампы Sylvania Gro-Lux.

Следует отметить, что спектры абсолютного большинства светодиодов белого свечения (основанного на переизлучении света люмионфором) очень похожи друг на друга и имееют вид двухгорбой кривой. Значительные различия имеются лишь у светодиодов различных цветовых температур. Любые иные источники света, пожалуй кроме ЛН, одинаковой цветовой температуры от разных производителей не имеют такого сходства спектров, и их спектральные составляющие не имеею такой высокой степени сходства, как в случае со светодиодами.

Рисунок 3 - Спектр излучения светодиодов серии XT-E Cree
Рисунок 4 - Спектр излучения светодиодов серии XM-L Cree
Рисунок 5 - Спектр излучения люминисцентной лампы Т8 Sylvania Gro-Lux
Рисунок 4 - спектр излучения светодиодов XT-E Cree Рисунок 5 - спектр излучения светодиодов XM-L Cree Рисунок 6 - спектр излучения Sylvania Gro-Lux

На приведенных выше графиках видно: светодиоды имеют более непрерывный, более полноценный спектр; светодиоды излучающие теплый свет (2700 .. 3500К) имеют преимущественно красные спектральные составляющие и малое количество синих составляющих спектра; в противоположность теплым белым светодиодам холодные белые (6000 .. 8000К) имеют преимущество в синих составляющих спектра. Что же на самом деле эффективнее для аквариумных и не только растений? Ответ на этот вопрос можно узнать наложив кривые спектров на кривую PAR. Данные диаграммы представлены ниже на рисунках 7 .. 9.

Рисунок 6 - PAR + спектр теплых белых светодиодов 3000K Cree XT-E
Рисунок 7 - PAR + спектр холодных белых светодиодов 6500K Cree XT-E
Рисунок 8 - PAR + спектр люминисцентной лампы T8 Sylvania Gro-Lux
Рисунок 7 - Кривая PAR и спектр XT-E Cree Warm White Рисунок 8 - Кривая PAR и спектр XT-E Cree Cool White Рисунок 9 - Кривая PAR и спектр Gro-Lux

Теплый белый 2700 ... 3500К: хоть спектр таких светодиодов и имеет ощутимый пик в синей области, но его явно не достаточно для удовлетворения потребностей растений в этом диапазоне.
Красный диапазон, начиная с 640нм представлен так же слабо, и, явно не синхронизирован с пиком PAR в этой области. При этом тепло белый светодиодный спектр имеет большой избыток излучения в диапазоне 520 .. 630нм с абсолютно не востребованным пиком на 580 .. 590нм.
Если сравнить площади областей пересечения и области, где пересечения нет, то становиться очевидным, что значительная часть спектра тепло белого светодиода (более 40%) вообще не востребована хлорофиллами живых растений, что делает их не эффективными в использовании, и что может являтсья стимулом для повышенного роста водорослей.

Холодный белый 6000 ... 8000К: синий пик спектра данных светодиодов хорошо синхронизирован с пиком PAR в этой области на 440нм и хорошо удовлетворяет потребности растений.
Чего не скажешь о воспроизведении красных спектральных составляющих, ибо они представлены крайне скупо. Однако если производить оценку степени задействования всей энергии спектра, то оказывается, что спектр холодно белых светодиодов задействован практически полностью (на 95%), что делает его гораздо эффективнее в процессе воспринятия световой энергии хлорофиллами живых растений.
В сравнении со спектром лампы Gro-Lux спектр таких светодиодов в синей области не столь дискретен, а более богат, то есть в большей степени удовлетворяет кривой PAR.

Sylvania Gro-Lux: в качестве известного эффективного и успешно применяемого в освещении живых растений источника света, в рамках данной статьи, рассмотрим так же и степень задействования спектральной энергии данной лампы.
Очевидно, что вся энергия света удачно распределена по спектральным составляющим и основные пики (синий 440нм и красный 660нм) хорошо синхронизированы с кривой чувствительности хлорофиллов.
Очевиден факт того, что абсолютно вся энергия спектра задействуется растениями. Что делает данную лампу беспрецедентно наиболее эффективной по степени задействования спектральной энергии.

На основе вышеприведенных фактов можно сделать определенные выводы:
- все светодиоды белого свечения вне зависимости от цветовой температуры плохо воспроизводят участок 470 .. 500нм (циан), на котором кривая PAR имеет высокую чувствительность;
- все светодиоды белого свечения теплого/нейтрального/холодного свечения так же плохо воспроизводят участок глубокого красного спектра (660 ... 680нм), на котором кривая PAR так же имеет высокую чувствительность;
- тепло белый спектр светодиодов гораздо менее эффективен нежели спектр холодно белых светодиодов в процессе восприятия световой энергии хлорофиллами. Этот показатель на прямую сказывается на потреблении электрической энергии двух эквивалентных источников света (по критерию PAR), которое меньше, в случае употребления светодиодов холодно белого свечения - меньшее потребление электрической энергии позволяет получить тот же эффект!
- эффективность обычного белого светодиода холодной гаммы сильно приближается к эффективности гроу-ориентированных ламп для растений таких как Sylvania Gro-Lux, но при этом видимая гаммы света намного более естественно воспринимается человеческим глазом, нежели сиреневые оттенки упомянутой люминисцентной лампы.

Очевидно, что светодиоды не идеальны, впрочем иные источники света еще более не идеальны. Однако светодиоды уже сейчас позволяют повышать эффективность аквариумного освещения в несколько раз в сравнении с традиционными источниками света, при этом абсолютно не уступая по качеству света, а даже наоборот. К тому же существует простые способы улучшения характеристик светодиодных светильников (приближения их к идеальным), которые будет рассмотрены в следующей статье.

Важно понимать, что в рамках данной статьи проводилось сравнение эффективности употребления растениями различных цветовых спектров именно светодиодных источников света белого свечения. И сделанные выше выводы по аналогии не могут быть перенесены на источники иных типов освещения разной цветовой температуры, по причине высокой вариативности их спектральных составляющих, в отличии от таковых у светодиодов.

Подготовлено с использованием:
•Рускоязычной версии Wiki http://ru.wikipedia.org
•Англоязычной версии Wiki http://en.wikipedia.org
•Даташитов на светодиодые продукты ведущих производителей Cree, Philips и Osram
•Каталога светотехнической продукции OSRAM http://catalog.myosram.com
•Технического бюллетеня Sylvania - Light and Plants
•Энциклопедии www.absoluteastronomy.com
www.aquabox.by 31.12.2012
Информация о магазине:
Режим работы:
Контакты:
ИП Навицкий В.В. (www.aquabox.by) юр. адрес: Республика Беларусь, г.Минск, ул. Плеханова 56-2-271  
Прием заказов - круглосуточно
Контактный email: sales@aquabox.by
Свидетельство о регистрации №191152821 выдано администрацией Ленинского р-на г. Минска 14 апреля 2009г  
Обработка заказов с 8.00 до 19.00 (кроме субботы и воскресенья)
Контактный тел: +37529 3244597
Интернет-магазин зарегистрирован в торговом реестре 27 января 2015г  
   
   
 
 
 
         
 
www.aquabox.by 2015©
Comodo SSL