Светодиоды для растений

Агротехнический форум памяти Станислава Куликова (Stas).

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 18:39

ВикНик писал(а):
kulibin писал(а):Я себя ощущаю как тот Иван, который занял у еврея рубль и оставил в залог топор :) Очевидно, что так экстраполировать нельзя, но вроде все верно. Попробую, тем не менее, рассуждать логически.

Синий светодиод XPE с длиной волны 465 нМ производит 30 люмен с КПД около 40%. Этот же светодиод с нанесенным люминофором производит 100 люмен. По вашему получается, что, при нанесении люминофора, энергетический КПД светодиода вырастает в три раза. Но ведь в люминофоре возникают еще и потери в районе 15-20%. То есть теоретически КПД вообще в 4 раза вырастает :)


Наверное с логикой, что-то не так :?:
Синий светодиод XPE с длиной волны 465 нМ производит 30 люмен с КПД около 40%. Но эффэктивность современных люминифоров больше 90% (читал такое), тогда 40*0,9=36% энергетической эффективности, видимого диапазона ....
Но для растений, эфективность синего (без других спектров) пусть 20 или 10-% (в любом случае меньше, чем солнечный спектр с максимумом в желто-зеленом, к чему за миллионы лет приспособились растения) а для белого 80-90%,
тогда для синего 40%*0,2=8%, для псевдобелого 36%*0,8=около 29%, в 3 с половиной раза больше.
Где-то так, по нормальной логике, может с цифрами не совсем прав, но близко к тому что есть на самом деле :?:

Для растений эффективность синего по выходу глюкозы примерно 65%, если принять красный за 100% (в красном тупо больше фотонов при той же мощности)
Ваших рассчетов я, как и kulibin, не понимаю.
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение ВикНик » 14 дек 2013, 18:51

А и не надо, понимать :)
Думается, что растения, как и глаз человека, "привыкли к солнечному-белому свету.
А теперь осветите, комнату 5вт синего и+ 5вт красного или 10вт белого. В какой комнате вам светлее?
ВикНик
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1621
Зарегистрирован: 08 мар 2011, 23:26
Откуда: Харьков
Благодарил (а): 25 раз.
Поблагодарили: 122 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение kulibin » 14 дек 2013, 19:08

KMax писал(а):Я говорил о КПД КОНКРЕТНО ДЛЯ ЗЕЛЁНОЙ ПОЛОСЫ, вырванной из спектра grabli
KMax писал(а):У них КПД по зелёному около 25% !!!=> в этом участке на полной мощности <=!!!, а по синему около 30%

У синего КПД считается просто: умножаем КПД кристалла на КПД ("прозрачность") люминофора, так как синий- это то,что прошло мимо него не провзаимодействовав. Для более длинных волн надо дополнительно учесть разницу энергии фотона (количество поглощённых и излученных фотонов вроде бы должно равняться, если второе разделить или первое умножить на КПД), что я и сделал. Что тут противоречивого? У меня всё сходится, включая разницу в КПД белых разной цветовой температуры.

Подождите. Мы сейчас белый вообще не берем как цвет. Мы его берем как единичную величину. То есть при прочих равных сравниваем количество физической энергии, затрачиваемой на ту или другую величину. Применительно к люменам получается, что один и тот же синий в чистом виде производит 30 люмен. Он же, но с люминофором, производит 100 люмен. То есть одна и та же энергия затрачивается, а результат по люменам в три раза отличается. Вы прочитайте мое исходное сообщение еще раз. Разница в энергии фотонов - это вообще из другой области, это как раз относится к энергетическому КПД.
ЕМНИП таблицу CIE создавали следующим образом : собрали кучку наблюдателей и оценивали - как они воспримут тот или иной цвет, по их мнениям и составляли таблицу. Как-то странно использовать такие данные при оценке энергетической величины, где все вычисляется математически ;)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19245
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1054 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение kulibin » 14 дек 2013, 19:10

ВикНик писал(а):А и не надо, понимать :)
Думается, что растения, как и глаз человека, "привыкли к солнечному-белому свету.
А теперь осветите, комнату 5вт синего и+ 5вт красного или 10вт белого. В какой комнате вам светлее?

"Светлее" - субьективный параметр. Я себе купил очки с желтыми стеклами для защиты глаз при работе на циркулярке. Так вот в них любой самый пасмурный и темный день кажется солнечным и ярким :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19245
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1054 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 19:32

kulibin писал(а):
KMax писал(а):Я говорил о КПД КОНКРЕТНО ДЛЯ ЗЕЛЁНОЙ ПОЛОСЫ, вырванной из спектра grabli
KMax писал(а):У них КПД по зелёному около 25% !!!=> в этом участке на полной мощности <=!!!, а по синему около 30%

У синего КПД считается просто: умножаем КПД кристалла на КПД ("прозрачность") люминофора, так как синий- это то,что прошло мимо него не провзаимодействовав. Для более длинных волн надо дополнительно учесть разницу энергии фотона (количество поглощённых и излученных фотонов вроде бы должно равняться, если второе разделить или первое умножить на КПД), что я и сделал. Что тут противоречивого? У меня всё сходится, включая разницу в КПД белых разной цветовой температуры.

Подождите. Мы сейчас белый вообще не берем как цвет. Мы его берем как единичную величину. То есть при прочих равных сравниваем количество физической энергии, затрачиваемой на ту или другую величину. Применительно к люменам получается, что один и тот же синий в чистом виде производит 30 люмен. Он же, но с люминофором, производит 100 люмен. То есть одна и та же энергия затрачивается, а результат по люменам в три раза отличается. Вы прочитайте мое исходное сообщение еще раз. Разница в энергии фотонов - это вообще из другой области, это как раз относится к энергетическому КПД.
ЕМНИП таблицу CIE создавали следующим образом : собрали кучку наблюдателей и оценивали - как они воспримут тот или иной цвет, по их мнениям и составляли таблицу. Как-то странно использовать такие данные при оценке энергетической величины, где все вычисляется математически ;)

Одно могу сказать точно: мы друг друга просто не поняли ;)
КПД зелёного монохрома по люменам я высчитал потому, что других данных нет. Но данные считаю достоверными (ошибка не больше 20%), так как:
1) при расчёте люменов любых источников света используется эта кривая, то есть и для монохромов и для белых вычисленные по ней значения репрезентативны. Я кроме зелёного посчитал для проверки также красный и синий, у которых изначально известны и люмены и световая мощность. У них посчитанные и табличные данные совпали с точностью +-10%, подтвердив моё предположение :D
2) известны КПД синего кристалла, КПД люминофора по его, скажем условно, "прозрачности" и энергии кванта света для разных длин волн, то есть можно достаточно достоверно посчитать КПД зелёной полосы белого светодиода.
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 19:47

ВикНик писал(а):А и не надо, понимать :)
Думается, что растения, как и глаз человека, "привыкли к солнечному-белому свету.
А теперь осветите, комнату 5вт синего и+ 5вт красного или 10вт белого. В какой комнате вам светлее?

Регуляторная система растений действительно привыкла к солнечному спектру, но у многих видов (далеко не всех) легко переносит удаление как раз жёлто-зелёного участка. Вот удаление из набора синий-красный одного компонента обычно сказывается негативно.
Для растений аналог нашего зелёного пика это 660нм (там фитохром, благодаря которому растение вообще "понимает", что оно освещено) и b-рецепторы в участке 400-500. Именно по этим двум пикам растение и определяет где светлее :)
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение kulibin » 14 дек 2013, 19:52

KMax писал(а):Одно могу сказать точно: мы друг друга просто не поняли ;)
КПД зелёного монохрома по люменам я высчитал потому, что других данных нет. Но данные считаю достоверными (ошибка не больше 20%), так как:
1) при расчёте люменов любых источников света используется эта кривая, то есть и для монохромов и для белых вычисленные по ней значения репрезентативны. Я кроме зелёного посчитал для проверки также красный и синий, у которых изначально известны и люмены и световая мощность. У них посчитанные и табличные данные совпали с точностью +-10%

Гм. Ну, давайте еще раз.
Имеем зеленый светодиод со световым потоком грубо 100 Лм. Согласно графику спектрального распределения от производителя, вся полоса спектра зеленого светодиода - 200 нМ (начало 450 нМ, конец 650 нМ).
Давайте для некоторого увеличения точности условно разобъем спектр на 4 части. 1 часть - 450-500, 2 - 500-550, 3 - 550-600, 4 - 600-650. Примем, что максимальным КПД в люменах для вертикального участка кривой спектра будет иметь среднее значение. То есть если начало отрезка кривой первой части имеет КПД 20 люмен, то конец кривой - 270 лМ. Среднее значение - 150 Лм. Для второго участка - 460 лМ. Для третьего - 460 Лм. Для четвертого - 150 Лм. А теперь берем и вычисляем средний КПД для всего диапазона. То есть (150+150+460+460)/4 = 300 Лм. Следовательно, если светодиод производит 100 Лм, то его средний КПД - 30%.
Слушаю ваши возражения ;)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19245
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1054 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение Nikus » 14 дек 2013, 19:57

Нужно взять спектр белого СД в произвольных единицах из даташиты (пусть в районе максимума - x, остальные - доли x; ну, или ещё как удобнее с конкретным графиком), перемножить на коэффициент чувствительности глазом для каждой длины волны с шагом 5 нм, сложить. Полученное число k*x будет иметь размерность люмен. Приравниваем kx к паспортному значению в Люменах и получаем значение x - энергетический выход одной полосы. Смотрим, сколько x у нас на длине волны 555нм, переводим для этой полосы Люмены в Ватты. Далее берём исходный график спектра и интегрируем нужный участок спектра (например, полосами 400-500, 500-600, 600-700), и перемножаем на полученный ранее x в Ваттах. Получаем световые мощности в интересных нам диапазонах.

Пример: спектр рассматриваемого СД простирается от 400 до 700нм - имеем 60 частотных полос по 5нм значениями от 0 до X. Перемножив для каждого диапазона это значение на кривую чувствительности глаза и сложив, получим число, допустим, 20X. Если СД светит на 240Лм, то X = 240/20 = 12Лм/5нм. Если в диапазоне 555нм мы имеем, допустим, 0,9Х (несколько меньше максимума), то в диапазоне 555нм мы имеем 0,9*12=10,8Лм, а в Ваттах - 10,8/683 = 15,8 мВт. Максимуму же будет соответствовать X = 15,8/0,9 = 17,6мВт. Упрощая, можно отбросить деление/умножение на 0,9, и сразу найти X как 12/683 = 17,6мВт. Итак, нам известен энергетический выход в мВт для каждой полосы спектра в 5нм, далее дело техники - интегрируем полосы в нужных диапазонах. Если взять, на глаз, средний уровень зелёного как 0,7X (усреднив 500-600нм), то для 20 полос получим 14X = 14*17,6 = 246мВт; аналогично для синего и красного - пусть, на глаз, там будет 0,3X и 0,4X среднее, для 20 полос получим 6X и 8X соответственно, или 106 и 141 мВт, соответственно. Итоговый баланс B:G:R = 106:246:141 мВт, общий выход равен 493мВт света. Если в этом режиме (240Лм) СД потребляет 1,5 Ватта, то КПД получается 33%.

Все цифры "с потолка" и "на глаз", но близки к истине, а для правильного расчёта нужно загонять все 60 полос из даташиты в маткад, матлаб или какую-нибудь свою программу, и считать интегралы.
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение ВикНик » 14 дек 2013, 20:01

Ренген-диапазон, обладает большей энергией кванта, (даже ультрафиолета) но не думаю, что вам, как и растюхам он понравится :)
ВикНик
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1621
Зарегистрирован: 08 мар 2011, 23:26
Откуда: Харьков
Благодарил (а): 25 раз.
Поблагодарили: 122 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение Nikus » 14 дек 2013, 20:11

KMax писал(а):С УФ надо быть осторожнее. Каким-нибудь горным кактусам с ним явно лучше будет, а вот обычные культурные будут угнетаться, если даже немного переборщить, хотя количества в районе 1-2% будут оздоравливать. Лучшая защита от инфекций- хороший уход.
Всякие светодиоды на 390-410нм это не совсем УФ и они могут вообще оказаться бездейственными. Настоящий мягкий УФ с выраженными эффектами дают лампы типа sylvania reptistar (собственно их ради мягкого УФ и делают).


Пробовал досвечивать 400 и 420нм в соотношении примерно 0.3% и 0.4% к остальному свету - много, угнетается рост, сокращается срок жизни листьев на 30-50%, с точки зрения вкусовых качеств чувствуется нехватка более жёсткого УФ. Думаю, будет лучше всего использовать по одному УФ диоду на каждый диапазон 360-420нм из имеющихся в наличии с общей регулировкой драйвером 240-360мА.
Nikus
Светодиод
Светодиод
 
Сообщений: 371
Зарегистрирован: 23 апр 2012, 22:22
Благодарил (а): 36 раз.
Поблагодарили: 76 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 20:23

kulibin писал(а):
KMax писал(а):Одно могу сказать точно: мы друг друга просто не поняли ;)
КПД зелёного монохрома по люменам я высчитал потому, что других данных нет. Но данные считаю достоверными (ошибка не больше 20%), так как:
1) при расчёте люменов любых источников света используется эта кривая, то есть и для монохромов и для белых вычисленные по ней значения репрезентативны. Я кроме зелёного посчитал для проверки также красный и синий, у которых изначально известны и люмены и световая мощность. У них посчитанные и табличные данные совпали с точностью +-10%

Гм. Ну, давайте еще раз.
Имеем зеленый светодиод со световым потоком грубо 100 Лм. Согласно графику спектрального распределения от производителя, вся полоса спектра зеленого светодиода - 200 нМ (начало 450 нМ, конец 650 нМ).
Давайте для некоторого увеличения точности условно разобъем спектр на 4 части. 1 часть - 450-500, 2 - 500-550, 3 - 550-600, 4 - 600-650. Примем, что максимальным КПД в люменах для вертикального участка кривой спектра будет иметь среднее значение. То есть если начало отрезка кривой первой части имеет КПД 20 люмен, то конец кривой - 270 лМ. Среднее значение - 150 Лм. Для второго участка - 460 лМ. Для третьего - 460 Лм. Для четвертого - 150 Лм. А теперь берем и вычисляем средний КПД для всего диапазона. То есть (150+150+460+460)/4 = 300 Лм. Следовательно, если светодиод производит 100 Лм, то его средний КПД - 30%.
Слушаю ваши возражения ;)

Возражу что доли участков в световом потоке надо правильно считать ;)
Во-первых Вы посчитали как раз то, сколько люмен будет в одном ватте излучения этого светодиода, во-вторых неправильно.
Пересчитаю чуть правильнее, используя Ваши же средние величины.
Видно что доля 450-500 10%, 500-550 77%, 550-600 12%, 600 -650 1%
150х0.1+150х0.01+460х0.77+460х0.12=426Лм/Вт
Если светодиод отдаёт 100Лм- значит, его световая мощность 0.23Вт :)
Вложения
зёлёный.jpg
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 20:31

ВикНик писал(а):Ренген-диапазон, обладает большей энергией кванта, (даже ультрафиолета) но не думаю, что вам, как и растюхам он понравится :)

Фундаментальная ошибка.
1) Для растений (при длинах волн от 700нм и короче, естественно) важен сам квант, а не его энергия. Если энергия кванта больше, чем у красного- излишек просто превратится в тепло. Поэтому энергетически выгоднее всего красный.
2) Ионизирующее излучение в фотосинтезе не участвует! Зато разрушает внутриклеточные структуры.
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 20:36

Nikus писал(а):
KMax писал(а):С УФ надо быть осторожнее. Каким-нибудь горным кактусам с ним явно лучше будет, а вот обычные культурные будут угнетаться, если даже немного переборщить, хотя количества в районе 1-2% будут оздоравливать. Лучшая защита от инфекций- хороший уход.
Всякие светодиоды на 390-410нм это не совсем УФ и они могут вообще оказаться бездейственными. Настоящий мягкий УФ с выраженными эффектами дают лампы типа sylvania reptistar (собственно их ради мягкого УФ и делают).


Пробовал досвечивать 400 и 420нм в соотношении примерно 0.3% и 0.4% к остальному свету - много, угнетается рост, сокращается срок жизни листьев на 30-50%, с точки зрения вкусовых качеств чувствуется нехватка более жёсткого УФ. Думаю, будет лучше всего использовать по одному УФ диоду на каждый диапазон 360-420нм из имеющихся в наличии с общей регулировкой драйвером 240-360мА.

Проблема в том, что более жёсткие светодиоды стоят как самолёт...
Вот в районе 350нм можно было бы чуток светить. Рост будет слегка угнетаться, зато растения будут устойчивее с инвазиям (толстая кутикула и т.д), а также будет больше витаминов и прочей полезности.
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение kulibin » 14 дек 2013, 20:46

KMax писал(а):Возражу что доли участков в световом потоке надо правильно считать ;)
Во-первых Вы посчитали как раз то, сколько люмен будет в одном ватте излучения этого светодиода, во-вторых неправильно.
Пересчитаю чуть правильнее, используя Ваши же средние величины.
Видно что доля 450-500 10%, 500-550 77%, 550-600 12%, 600 -650 1%
150х0.1+150х0.01+460х0.77+460х0.12=426Лм/Вт
Если светодиод отдаёт 100Лм- значит, его световая мощность 0.23Вт :)

Окей, но уже почти в два раза больше, чем вы предполагали ;)
Пока у нас нет никаких данных о энергетической эффективности зеленого светодиода, причем с графиком распределения по диапазону спектра - любые экстраполяции от люмен имеют такую погрешность, что делают их бессмысленными - я вот к чему веду.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19245
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1054 раз.

Re: Светодиоды для растений

Сообщение KMax » 14 дек 2013, 21:00

kulibin писал(а):
KMax писал(а):Возражу что доли участков в световом потоке надо правильно считать ;)
Во-первых Вы посчитали как раз то, сколько люмен будет в одном ватте излучения этого светодиода, во-вторых неправильно.
Пересчитаю чуть правильнее, используя Ваши же средние величины.
Видно что доля 450-500 10%, 500-550 77%, 550-600 12%, 600 -650 1%
150х0.1+150х0.01+460х0.77+460х0.12=426Лм/Вт
Если светодиод отдаёт 100Лм- значит, его световая мощность 0.23Вт :)

Окей, но уже почти в два раза больше, чем вы предполагали ;)
Пока у нас нет никаких данных о энергетической эффективности зеленого светодиода, причем с графиком распределения по диапазону спектра - любые экстраполяции от люмен имеют такую погрешность, что делают их бессмысленными - я вот к чему веду.

В два ли? Я взял спектр Cree XPEGRN. Он выдаёт 107Лм при потреблении 1.2Вт и 250Лм при потреблении 3.9Вт
По этим подсчетам получается, что у него КПД на данных режимах 19% и 15% соответственно. В сравнении с моими прежнии 17% и 13% разница ну никак не два раза.
Ещё раз повторю, что у синих и красных, где световая мощность известна, высчитанное по графику фактически совпало с реальным, а они находятся в гораздо более неудобных участках графика.
KMax
Светильник
Светильник
 
Сообщений: 99
Зарегистрирован: 03 дек 2013, 23:09
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 7 раз.

Пред.След.

Вернуться в Растения - агротехника, освещение. Практическое применение

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: Bing [Bot], BVlad, Corroner, Светочъ, Google [Bot], Gres, Kodmig, led19, mailru, Majestic-12 [Bot], skal, voxy2, Яндексбот