LED dengan spektrum emisi merah. Pilihan lampu LED

Penampilan besar lampu LED di rak-rak toko perangkat keras, yang secara visual menyerupai lampu pijar (dasar E14, E27), menimbulkan pertanyaan tambahan di antara penduduk tentang kelayakan penggunaannya. Pengiklan mengklaim kinerja energi yang belum pernah terjadi sebelumnya, sumber daya yang berfungsi selama beberapa dekade, dan fluks bercahaya paling kuat dari sumber cahaya inovatif. Pusat penelitian, pada gilirannya, mengajukan teori dan menyajikan fakta yang membuktikan bahaya lampu LED. Seberapa jauh teknologi pencahayaan telah berkembang, dan apa sisi lain dari koin yang disebut "pencahayaan LED" yang bersembunyi?

Apa yang benar dan apa itu fiksi?

Beberapa tahun penggunaan lampu LED memungkinkan para ilmuwan untuk menarik kesimpulan pertama tentang keefektifan dan keamanannya yang sebenarnya. Ternyata sumber cahaya terang seperti lampu LED juga memiliki "sisi gelapnya". Negatif ditambahkan oleh rekan-rekan Cina, yang, sekali lagi, membanjiri pasar dengan produk-produk berkualitas rendah. Jenis pencahayaan apa yang harus dipilih agar tidak mengganggu penglihatan dalam mengejar efisiensi energi? Untuk mencari solusi kompromi, Anda harus mengenal lampu LED lebih dekat.

Desainnya mengandung zat berbahaya

Untuk diyakinkan tentang keramahan lingkungan dari lampu LED, cukup untuk mengingat bagian apa yang terdiri darinya.
Tubuhnya terbuat dari plastik dan dasar baja. Dalam sampel yang kuat, radiator paduan aluminium terletak di sekitar keliling. Papan sirkuit tercetak dengan dioda pemancar cahaya dan komponen radio driver dipasang di bawah bohlam. Tidak seperti lampu neon hemat energi, bohlam dengan LED tidak disegel atau diisi dengan gas. Menurut keberadaan zat berbahaya, lampu LED dapat ditempatkan dalam kategori yang sama dengan kebanyakan perangkat elektronik tanpa baterai. Pengoperasian yang aman merupakan nilai tambah yang signifikan dari sumber cahaya inovatif.

Lampu LED putih merusak penglihatan

Saat berbelanja lampu LED, Anda perlu memperhatikan suhu warnanya. Semakin tinggi, semakin besar intensitas radiasi dalam spektrum biru dan biru. Retina mata paling sensitif terhadap cahaya biru, yang, selama paparan berulang yang berkepanjangan, menyebabkan degradasinya. Cahaya putih dingin sangat berbahaya bagi mata anak-anak, yang strukturnya sedang dalam pengembangan.

Untuk mengurangi iritasi visual pada perlengkapan dengan dua atau lebih kartrid, disarankan untuk menyalakan lampu pijar berdaya rendah (40-60 W), serta menggunakan lampu LED yang memancarkan cahaya putih hangat. Penggunaan lampu semacam itu tanpa koefisien denyut yang tinggi tidak membahayakan dan disetujui oleh Kementerian Kesehatan Federasi Rusia. Suhu warna (Tc) ditunjukkan pada kemasan dan harus berada dalam kisaran 2700–3200 K. Pabrikan Rusia Optogan dan SvetaLed merekomendasikan untuk membeli perangkat pencahayaan berwarna hangat, karena spektrum emisinya paling mirip dengan sinar matahari.

Kedipan yang kuat

Bahaya denyutan dari sumber cahaya buatan apa pun telah lama terbukti. Frekuensi kedipan dari 8 hingga 300 Hz berdampak buruk sistem saraf. Pulsasi yang terlihat dan tidak terlihat menembus organ penglihatan ke otak dan berkontribusi pada penurunan kesehatan. Lampu LED tidak terkecuali. Namun, tidak semuanya begitu buruk. Jika tegangan keluaran driver juga mengalami penyaringan berkualitas tinggi, menghilangkan komponen variabel, maka besarnya riak tidak akan melebihi 1%.
Koefisien pulsasi (Kp) lampu, di mana catu daya switching terpasang, tidak melebihi 10%, yang memenuhi standar sanitasi yang berlaku di wilayah Federasi Rusia. Harga perangkat penerangan dengan driver berkualitas tinggi tidak boleh rendah, dan pabrikannya harus merek terkenal.

Menekan sekresi melatonin

Melatonin adalah hormon yang bertanggung jawab atas frekuensi tidur dan mengatur ritme sirkadian. Dalam tubuh yang sehat, konsentrasinya meningkat dengan timbulnya kegelapan dan menyebabkan kantuk. Bekerja di malam hari, seseorang terkena berbagai faktor berbahaya, termasuk pencahayaan. Sebagai hasil dari penelitian berulang, dampak negatif dari lampu LED di malam hari pada penglihatan manusia telah terbukti.

Karena itu, setelah gelap, radiasi LED yang terang harus dihindari, terutama di kamar tidur. Kurang tidur setelah lama menonton TV (monitor) dengan lampu latar LED juga disebabkan oleh penurunan produksi melatonin. Paparan sistematis terhadap spektrum biru di malam hari memicu insomnia. Selain mengatur tidur, melatonin menetralkan proses oksidatif, yang berarti memperlambat penuaan.

Tidak ada standar untuk lampu LED

Pernyataan ini sebagian salah. Faktanya adalah pencahayaan LED masih berkembang, yang berarti memperoleh pro dan kontra baru. Tidak ada standar individu untuk itu, tetapi itu termasuk dalam sejumlah dokumen peraturan saat ini yang memberikan efek pencahayaan buatan pada seseorang. Misalnya, GOST R IEC 62471-2013 "Keamanan biologis cahaya lampu dan sistem lampu".
ini menjelaskan secara rinci kondisi dan metode untuk mengukur parameter lampu, termasuk lampu LED, dan memberikan formula untuk menghitung nilai batas paparan berbahaya. Menurut IEC 62471-2013, semua lampu gelombang kontinu diklasifikasikan ke dalam empat kelompok bahaya mata. Penentuan kelompok risiko untuk jenis lampu tertentu dilakukan secara eksperimental berdasarkan pengukuran radiasi UV dan IR yang berbahaya, cahaya biru yang berbahaya, serta efek termal pada retina.

SP 52.13330.2011 ditetapkan persyaratan peraturan untuk semua jenis pencahayaan. Di bagian "Pencahayaan Buatan", perhatian diberikan pada lampu dan modul LED. Parameter operasinya tidak boleh melampaui nilai yang diizinkan yang disediakan oleh seperangkat aturan ini. Misalnya, pasal 7.4 menunjukkan penggunaan lampu dengan suhu warna 2400–6800 K dan radiasi UV maksimum yang diizinkan 0,03 W / m2 sebagai sumber penerangan buatan. Selain itu, nilai koefisien pulsasi, iluminasi, dan keluaran cahaya dinormalisasi.

Mereka memancarkan banyak cahaya dalam kisaran inframerah dan ultraviolet

Untuk mengatasi pernyataan ini, kita perlu menganalisis dua cara untuk mendapatkan cahaya putih berdasarkan LED. Metode pertama melibatkan penempatan tiga kristal dalam satu wadah - biru, hijau dan merah. Panjang gelombang yang dipancarkan oleh mereka tidak melampaui spektrum yang terlihat. Oleh karena itu, LED semacam itu tidak menghasilkan cahaya dalam kisaran inframerah dan ultraviolet.

Untuk mendapatkan cahaya putih dengan cara kedua, fosfor diterapkan pada permukaan LED biru, yang membentuk fluks bercahaya dengan spektrum kuning yang dominan. Sebagai hasil dari pencampuran mereka, Anda bisa mendapatkan warna putih yang berbeda. Kehadiran radiasi UV dalam teknologi ini dapat diabaikan dan aman bagi manusia. Intensitas radiasi IR pada awal rentang gelombang panjang tidak melebihi 15%, yang sangat rendah dengan nilai yang sama untuk lampu pijar. Alasan tentang menerapkan fosfor ke LED ultraviolet bukannya biru tidak berdasar. Namun, untuk saat ini, memperoleh cahaya putih dengan metode ini mahal, memiliki efisiensi rendah dan banyak masalah teknologi. Oleh karena itu, lampu putih pada LED UV belum mencapai skala industri.

Memiliki radiasi elektromagnetik yang berbahaya

Modul driver frekuensi tinggi adalah sumber radiasi elektromagnetik paling kuat di lampu LED. Pulsa RF yang dipancarkan oleh pengemudi dapat mempengaruhi operasi dan menurunkan sinyal yang ditransmisikan dari penerima radio, pemancar WIFI yang terletak di sekitar. Tetapi bahaya dari fluks elektromagnetik lampu LED untuk seseorang beberapa kali lipat lebih kecil daripada bahaya dari ponsel, oven microwave, atau router WIFI. Oleh karena itu, pengaruh radiasi elektromagnetik dari lampu LED dengan driver berdenyut dapat diabaikan.

Bola lampu Cina murah tidak berbahaya bagi kesehatan

Sebagian jawaban atas pernyataan ini telah diberikan di atas.
Berkenaan dengan lampu LED Cina, secara umum diterima bahwa murah berarti kualitas buruk. Dan sayangnya, ini benar. Menganalisis barang di toko, dapat dicatat bahwa semua lampu LED dengan harga masing-masing kurang dari 200 rubel memiliki modul konversi tegangan berkualitas rendah. Di dalam lampu seperti itu, alih-alih driver, mereka menempatkan catu daya tanpa transformator (PSU) dengan kapasitor kutub untuk menetralkan komponen variabel. Karena kapasitansi yang kecil, kapasitor hanya dapat mengatasi sebagian fungsi yang ditetapkan. Akibatnya, koefisien denyut dapat mencapai hingga 60%, yang dapat mempengaruhi penglihatan dan kesehatan manusia secara umum.
Ada dua cara untuk meminimalkan bahaya dari lampu LED tersebut. Yang pertama melibatkan penggantian elektrolit dengan analog dengan kapasitas sekitar 470 mikrofarad (jika ruang kosong di dalam kasing memungkinkan). Lampu seperti itu dapat digunakan di koridor, toilet, dan ruangan lain dengan ketegangan mata rendah. Yang kedua lebih mahal dan melibatkan penggantian PSU berkualitas rendah dengan driver dengan konverter pulsa. Tetapi bagaimanapun juga, lebih baik menggunakan lampu LED yang layak untuk menerangi ruang tamu dan tempat kerja, dan lebih baik menahan diri untuk tidak membeli produk murah dari China.

Ulasan ahli

Para ahli yang mempelajari cara kerja dioda pemancar cahaya berpendapat bahwa bahaya lampu LED sangat dilebih-lebihkan. Namun, sampai masalah cahaya biru terpecahkan, saat memilih lampu LED, Anda harus memperhatikan suhu warna (Tc). Jika kotak menunjukkan nilai 4 ribu K atau lebih, maka lebih baik menolak untuk membeli lampu seperti itu untuk apartemen. Tujuannya adalah untuk menerangi jalan-jalan dan fasilitas industri. Sumber cahaya dengan Tc = 3000–4000 K direkomendasikan sebagai penerangan utama di apartemen, kecuali untuk kamar tidur. Di ruang tamu dan kamar kecil, Anda harus memilih lampu LED dengan Tc \u003d 2500–3000 K, meniru cahaya hangat dari lampu pijar.

Beralih sepenuhnya ke pencahayaan LED atau, sebaliknya, sepenuhnya mengabaikannya adalah pilihan masing-masing orang. Teknologi memungkinkan modernisasi LED lebih lanjut, dan para pengembang memprediksi masa depan yang cerah untuknya. Sekarang pria itu sekitar dua skala. Di satu sisi adalah perdagangan, yang sangat efektif memaksakan produk yang tidak sempurna dalam skala besar. Di mangkuk lain adalah peringatan para ilmuwan yang berusaha untuk memperketat peraturan tentang penggunaan LED putih super-terang.

Gunakan pencahayaan LED berkualitas tinggi dan ingatlah untuk berjalan setidaknya satu jam setiap hari di bawah pengaruh alkohol sinar matahari. Untuk anak yang penglihatannya masih berkembang, angka ini harus ditingkatkan 2-3 kali lipat. Juga, cahaya langsung dari lampu LED harus dihindari. Pernyataan ini berlaku untuk sumber cahaya apa pun.

ledjournal.info

Mengapa lampu LED bisa berbahaya bagi penglihatan?

Para ilmuwan telah menemukan bahwa tidak semua radiasi LED secara keseluruhan memiliki efek berbahaya pada organ penglihatan, tetapi hanya komponen spektrum biru dan ungu, yang memiliki panjang gelombang terpendek dan, karenanya, frekuensi yang lebih tinggi dan energi yang lebih tinggi. Ilmuwan Spanyol yang melakukan penelitian semacam itu menerbitkan ulasan mereka di jurnal Seguridad y Medio Ambiente. Hasil utama dari pekerjaan penelitian ini adalah pernyataan berikut::

Sumber cahaya LED dapat menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki pada kesehatan manusia dan hewan dengan mempengaruhi retina.
Kerusakan disebabkan oleh gelombang pendek cahaya biru dan ungu.
Radiasi menyebabkan kerusakan pada retina mata dari tiga jenis: fotomekanis (energi kejut gelombang energi cahaya), fototermal (selama penyinaran, jaringan jaringan dipanaskan) dan fotokimia (foton cahaya dapat menyebabkan perubahan kimia pada makromolekul).
Cahaya hijau dan putih memiliki fototoksisitas yang jauh lebih rendah, dan tidak ada perubahan negatif yang ditemukan ketika retina terkena cahaya merah.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa melihat lampu LED yang terang merupakan kontraindikasi.

Tetapi aturan keselamatan ini juga dapat diterapkan pada sumber cahaya terang lainnya: lampu pijar dan lampu neon. Dengan demikian, bahaya lampu hemat energi bagi mata adalah dampak negatifnya pada retina. Namun, sebagian besar produsen terkemuka memasok lampu dengan diffuser, atau lampu gantung yang bagus memiliki nuansa yang memberikan cahaya lembut yang menyebar, manfaatnya jauh lebih tinggi.

Klasifikasi pencahayaan menurut tingkat risiko

Untuk menilai keamanan radiasi cahaya dalam spektrum tampak, standar internasional telah diadopsi EN 62471, yang disebut "Keamanan fotobiologis lampu dan sistem lampu". Sesuai dengan standar ini, empat kelompok risiko dibedakan, di mana waktu maksimum paparan pencahayaan dari sumber cahaya yang diteliti ditunjukkan.

Kelompok risiko nol (tanpa risiko). Paparan radiasi dari sumber cahaya tersebut dapat berlangsung 10.000 detik atau lebih.
Kelompok risiko pertama (risiko rendah). Waktu pemaparan maksimum bisa dari 100 hingga 10.000 detik.
Kelompok risiko kedua (risiko sedang). Waktu pencahayaan maksimum kelompok luminer ini dimungkinkan dari 0,25 hingga 100 detik.
Kelompok resiko ketiga (high risk). Waktu pemaparan tidak boleh melebihi 0,25 detik.

Sebuah studi dilakukan berdasarkan standar ini. Profesor Riset Institut Kesehatan dan Medis Francine Behar-Cohen memimpin tim ilmuwan yang, sebagai hasil penelitian, sampai pada beberapa kesimpulan penting, setelah menyampaikan pendapat tentang bahaya dan manfaat lampu LED:

LED biru dengan daya 15 W atau lebih dapat dikaitkan dengan kelompok risiko ketiga.
LED biru dengan daya 0,07 W termasuk dalam kelompok risiko pertama.
Dibandingkan dengan lampu pijar tradisional, yang termasuk dalam kelompok risiko nol atau pertama, pencahayaan LED dapat dikaitkan dengan kelompok kedua.
Pada suhu warna yang sama, radiasi LED putih 20% lebih tinggi daripada komponen spektrum biru yang berbahaya.

Lampu LED dan penekanan sekresi melatonin

Sebuah tim ilmuwan dari Israel, Amerika Serikat dan Italia melakukan studi tentang pengaruh berbagai sumber cahaya buatan pada produksi hormon penting - melatonin, yang diproduksi pada manusia dan hewan tingkat tinggi di kelenjar pineal. Hormon ini bertanggung jawab atas frekuensi tidur, tekanan darah, terlibat dalam kerja sel-sel otak.

Melatonin adalah antioksidan kuat, memperlambat proses penuaan, mengaktifkan sistem kekebalan tubuh.

Para ilmuwan mengambil cahaya dari lampu sodium bertekanan tinggi, yang memiliki warna kuning hangat, sebagai sampel. Ditemukan bahwa lampu halogen, yang memiliki suhu warna lebih tinggi, menekan sekresi melatonin tiga kali. Dalam penelitian tersebut, diketahui bahwa penghambatan sekresi terjadi lima kali lebih kuat, dengan kekuatan lampu natrium dan LED yang sama.

Ternyata cahaya terang dari spektrum birulah yang memiliki efek paling merugikan. Fisikawan Italia Fabio Falci berpendapat bahwa paparan sumber cahaya kuat apa pun di malam hari, ketika tubuh harus bersiap untuk tidur, dikontraindikasikan, dan terutama lampu neon dan LED, dalam spektrum yang memiliki komponen spektrum biru dan ungu. .

Untuk penerangan kamar tidur, lebih baik menggunakan lampu pijar.
Jangan melihat sumber cahaya terang 2-3 jam sebelum tidur.
Saat bekerja di depan komputer di malam hari, gunakan kacamata khusus yang menghalangi spektrum biru lampu.
Sebagai lampu malam, lebih baik menggunakan lampu merah.
Gunakan hanya lampu LED berkualitas tinggi produsen terkenal dengan suhu warna putih hangat dan indeks rendering warna yang tinggi.
Gunakan lampu gantung dan perlengkapan yang dirancang khusus untuk lampu LED. Lebih lanjut tentang ini di artikel ini.

Lampu yang berkedip-kedip dan pengaruhnya terhadap penglihatan

Diketahui bahwa lampu pijar yang beroperasi di jaringan AC 220 V, 50 Hz kami berkedip pada frekuensi 100 Hz. Lampu hemat energi yang dilengkapi ballast konvensional juga berkedip pada frekuensi yang sama, sedangkan lampu dengan ballast elektronik - ballast elektronik, kedip dapat terjadi pada frekuensi yang lebih rendah. Inersia mata manusia tidak memungkinkan untuk melihat denyut dalam cahaya lampu, tetapi penelitian telah menunjukkan bahwa otak manusia merasakan denyut hingga frekuensi 300 Hz. Fluktuasi lampu hemat energi ini membahayakan jiwa manusia, mengubah latar belakang hormonal, mengurangi efisiensi, meningkatkan kelelahan, dan mengubah ritme harian alami.

Emisi LED terjadi ketika arus searah mengalir melaluinya, dan tegangan listrik bolak-balik diubah menjadi konstan oleh sirkuit khusus - pengemudi, yang dilengkapi dengan semua lampu. Benar, sebagian besar driver mengubah tegangan listrik AC bukan ke DC, tetapi ke serangkaian pulsa DC. Jadi, pertama, lebih mudah untuk mengimplementasikan sirkuit, dan, kedua, memungkinkan untuk meredupkan lampu, yaitu, mengubah kecerahan dengan mengubah siklus kerja pulsa. Cara memilih dimmer, baca di sini. Pada lampu berkualitas tinggi dari produsen terkenal, tingkat pengulangan pulsa lebih dari 300 Hz, yang secara praktis mengurangi denyut pencahayaan oleh lampu tersebut menjadi nol.

Spektrum emisi lampu LED

LED menciptakan radiasi dengan rekombinasi lubang dan elektron dalam semikonduktor, yang menyebabkan foton cahaya dipancarkan. Frekuensi radiasi ditentukan oleh komposisi kimia semikonduktor. Radiasi dapat berada dalam rentang yang tidak terlihat (inframerah atau ultraviolet), dan dalam rentang yang terlihat (merah, oranye, kuning, hijau, biru, ungu, putih).

Radiasi LED terjadi dalam rentang yang sangat sempit, sehingga spektrum radiasi tersebut linier, yang secara negatif mempengaruhi parameter rendering warna.

Kerugian lain dari pencahayaan LED adalah radiasi yang dihasilkan koheren, yaitu frekuensi yang sama dan pergeseran fasa yang tetap. Cahaya LED yang tidak tersebar memiliki "kekakuan" tertentu, tetapi pabrikan menemukan jalan keluar dengan menggunakan diffuser pada lampu atau kap lampu di lampu gantung. Langkah-langkah ini secara signifikan mengurangi "kekerasan" radiasinya.

Perlu dicatat bahwa saat ini tidak ada kristal semikonduktor yang memancarkan cahaya putih, meskipun LED putih memang ada. Warna putih dapat diperoleh dengan dua cara:

Cara pertama adalah kombinasi pancaran tiga LED: merah, hijau dan biru. LED semacam itu ada, tetapi spektrum emisinya sangat linier, yang memengaruhi indeks rendering warna. Mereka telah menemukan aplikasi lebih banyak di tampilan LED, di mana warna piksel tampilan dapat disesuaikan dengan intensitas pancaran warna tertentu. Dalam pencahayaan, LED gabungan seperti itu sedikit digunakan.
Cara kedua adalah dengan menggunakan efek photoluminescence. Ketika disinari dengan zat khusus - fosfor, mereka memancarkan kembali cahaya, hanya dalam kisaran yang berbeda. Efek ini telah lama digunakan dalam lampu neon, ketika pancaran sinar ultraviolet dari pelepasan gas diubah oleh fosfor yang disimpan di permukaan bagian dalam bola lampu. Dan spektrumnya tergantung pada kualitas fosfor. LED putih menggunakan pemancar dalam kisaran biru, ungu atau ultraviolet dan fosfor yang bertanggung jawab untuk cahaya dalam kisaran yang diinginkan, suhu warna yang diinginkan dan indeks rendering warna yang diinginkan.

Ini adalah kualitas dan kuantitas fosfor dalam LED putih yang menentukan komposisi spektral, suhu warna dan indeks rendering warna. Kombinasi fosfor digunakan, semakin baik dan semakin banyak, semakin kaya spektrum, tetapi juga semakin mahal lampu. Dan perkembangan pencahayaan LED terjadi secara paralel dengan perkembangan penggunaan fosfor yang berbeda. Secara alami, dalam radiasi LED putih ada komponen spektrum biru, atau ungu, atau ultraviolet, yang membawa bahaya tertentu, sehingga metode pencegahan tertentu yang dijelaskan sebelumnya harus diperhatikan.

Radiasi termal lampu LED

Setiap sumber cahaya buatan memiliki radiasi termal, termasuk lampu LED. Tetapi jika pada lampu pijar pancaran spiral terjadi karena suhu tinggi spiral, maka LED memiliki konversi arus listrik yang hampir langsung menjadi energi cahaya. Secara alami, arus menyebabkan pemanasan kristal semikonduktor, tetapi kebutuhan untuk pendinginannya lebih disebabkan oleh kebutuhan untuk mempertahankan sifat-sifatnya dan memperpanjang masa pakainya, karena degradasi semikonduktor yang dipercepat terjadi bahkan pada suhu 60-80 °C.

LED putih terang harus dilengkapi dengan radiator untuk pendinginan, tetapi radiasi termal dari lampu tersebut sangat kecil dibandingkan dengan lampu pijar.

Setiap benda yang dipanaskan, seperti yang diketahui dari proses fisika, memancarkan sinar infra merah, tetapi dalam kasus lampu LED, itu dapat diabaikan dibandingkan dengan lampu pijar. Itulah sebabnya pencahayaan LED kini menggantikan pencahayaan studio televisi dan panggung, di mana lampu halogen dan metal halida sebelumnya digunakan.

Radiasi elektromagnetik dari lampu LED

Driver lampu LED adalah sirkuit elektronik yang menghasilkan pulsa frekuensi tinggi, oleh karena itu, selama pengoperasian perangkat ini, interferensi elektromagnetik dibuat yang dapat mengganggu pengoperasian beberapa perangkat elektronik: penerima FM, TV, dan perangkat lain. Oleh karena itu, jarak minimum dari lampu ke perangkat lain harus minimal 40 sentimeter.

Lampu LED apa yang bisa dibeli untuk rumah?

Berdasarkan hal tersebut di atas, kita dapat menarik kesimpulan tertentu tentang kelayakan penggunaan lampu LED.

Dalam hal penghematan energi dan efisiensi cahaya, lampu LED adalah sumber cahaya paling efisien dengan prospek untuk diterapkan secara luas.
Semua sumber cahaya buatan kekuatan tinggi dapat memiliki dampak negatif pada kesehatan manusia, terutama oleh efeknya pada retina. Dengan tindakan pencegahan keamanan yang sederhana, lampu LED tidak memiliki efek yang merugikan.
Saat membeli lampu LED, Anda harus mempercayai hanya merek global yang terkenal, dan pembelian harus dilakukan hanya dari penjual yang bonafide.
Untuk rumah sebaiknya menggunakan lampu dengan suhu cahaya 2700-3200 K (warm white). Indeks rendering warna harus minimal 80 CRI.
Penggunaan fosfor yang lebih maju dalam produksi LED putih hanya akan meningkatkan karakteristik lampu LED, termasuk keamanannya.

indeolight.com

Sumber bahaya bagi kesehatan

Untuk membuktikan atau menyangkal bahaya lampu LED bagi kesehatan, kami akan menentukan sumber kerusakan pada tubuh. Kami membaginya secara kondisional menjadi 2 kelompok: karakteristik perangkat dan operasi yang tidak tepat.

Karakteristik perangkat penerangan yang membahayakan tubuh:

Karakteristik spektral dari sumber cahaya;
radiasi dalam spektrum inframerah;
pulsa fluks cahaya.

Kelompok kedua membahayakan kesehatan bukan dari sumber cahaya itu sendiri, tetapi dari penggunaannya yang tidak tepat. Mari kita lihat setiap faktor pencahayaan yang mempengaruhi kesehatan Anda dan memutuskan apakah lampu LED buruk untuk mata Anda.

Bagaimana sumber cahaya berbeda?

Sinar matahari harus diambil sebagai standar, karena mengandung spektrum paling lengkap dari radiasi cahaya. Dari semua buatan perlengkapan pencahayaan, bola lampu pijar paling dekat dengan matahari. Bandingkan karakteristik spektral dari sumber yang berbeda.

Grafik menunjukkan spektrum yang berbeda dari perlengkapan pencahayaan. Sebuah lampu pijar memiliki spektrum halus yang meningkat ke arah daerah merah. Spektrum sumber cahaya fluorescent agak kasar, ditambah indeks rendering warna yang rendah (sekitar 70).

Bekerja di ruangan dengan pencahayaan seperti itu menyebabkan peningkatan kelelahan dan sakit kepala, serta persepsi warna yang terdistorsi.

Spektrum lampu LED lebih lengkap dan merata. Ini memiliki intensitas yang meningkat di wilayah panjang gelombang 450nm, untuk cahaya dingin, dan di wilayah 600nm, masing-masing untuk lampu "hangat". Sumber LED memberikan reproduksi warna normal dengan indeks CRI lebih dari 80. Lampu LED memiliki intensitas radiasi UV yang sangat rendah.

Jika kita membandingkan kisaran dioda dan lampu neon populer, menjadi jelas mengapa yang terakhir digunakan semakin jarang. Spektrum CFL benar-benar jauh dari standar, dan indeks rendering warnanya meninggalkan banyak hal yang diinginkan.

Berdasarkan hal ini, kita dapat menyimpulkan bahwa, sesuai dengan karakteristik spektrumnya, lampu LED tidak berbahaya bagi kesehatan.

Mengapa lampu berkedip?

Faktor berikutnya yang mempengaruhi kesejahteraan adalah koefisien denyut dari fluks cahaya. Untuk memahami apa itu dan tergantung pada apa, Anda perlu mempertimbangkan bentuk tegangan pada listrik.

Kualitas cahaya dan denyutnya tergantung pada sumber daya dari mana mereka bekerja. Sumber cahaya yang beroperasi pada tegangan DC, seperti lampu LED 12 volt, tidak berkedip. Mari kita lihat kedipan dan bahaya lampu LED untuk mata, penyebab kemunculannya dan cara menghilangkannya.

Dari outlet kami mendapatkan tegangan bolak-balik dengan nilai efektif amplitudo 220V dan 310V, yang dapat Anda lihat pada grafik atas (a).

Karena LED ditenagai oleh arus searah, bukan arus bolak-balik, Anda perlu memperbaikinya. Sirkuit elektronik dengan penyearah satu atau dua setengah gelombang ditempatkan di rumah lampu LED, setelah itu tegangan menjadi unipolar. Itu adalah konstan dalam tanda, tetapi tidak dalam besaran, yaitu. berdenyut dari 0 hingga 310 volt, grafiknya ada di tengah (b).

Lampu semacam itu berdenyut pada frekuensi 100 hertz atau 100 kali per detik, seiring dengan pulsasi tegangan. Kerusakan pada mata lampu LED tergantung pada kualitasnya, lebih lanjut tentang itu nanti.

Apakah LED berdenyut?

Lampu LED menggunakan driver dengan stabilisasi arus dalam besaran (mahal), atau filter penghalus (murah). Tegangan menjadi konstan dan stabil jika filter kapasitif digunakan.

Jika pabrikan belum menyimpan pada driver, nilai saat ini menjadi stabil. Ini jalan terbaik baik untuk mengurangi riak dan untuk masa pakai LED.

Foto di bawah ini menunjukkan seperti apa denyutan itu dengan mata kamera. Anda mungkin tidak memperhatikan denyut karena organ penglihatan cenderung menyesuaikan gambar untuk persepsi. Otak dengan sempurna menyerap denyut ini, yang menyebabkan kelelahan dan efek samping lainnya.

Efek lampu LED pada penglihatan manusia bisa menjadi negatif jika menghasilkan fluks cahaya yang berdenyut. Standar sanitasi membatasi kedalaman riak untuk gedung kantor sebesar 20%, dan untuk tempat di mana pekerjaan dilakukan yang menyebabkan ketegangan mata, bahkan 15%.

Lampu dengan denyut besar tidak boleh dipasang di rumah, mereka hanya cocok untuk penerangan koridor, dapur, beranda, dan ruang utilitas. Setiap ruangan di mana Anda tidak melakukan pekerjaan visual dan tidak tinggal untuk waktu yang lama.

Kerugian dari lampu LED dari segmen harga rendah terutama disebabkan oleh denyut. Jangan menghemat pencahayaan, LED dengan driver normal hanya berharga 50-100 rubel lebih banyak daripada rekan-rekan Cina termurah.

Sumber cahaya lain dan denyutnya

Lampu pijar tidak berkedip karena ditenagai oleh arus bolak-balik dan filamen tidak punya waktu untuk mendingin ketika tegangan melewati nol. Lampu tabung neon berkedip jika terhubung di sirkuit "tersedak" yang lama. Anda dapat membedakannya dengan dengungan karakteristik throttle selama operasi. Foto di bawah ini menunjukkan denyut lampu raster, seperti yang terlihat oleh kamera ponsel.

CFL dan LL yang lebih modern tidak berdengung atau berkedip hanya karena sirkuitnya menggunakan catu daya switching frekuensi tinggi. Sumber tenaga seperti itu disebut ballast elektronik (electronic ballast or device) .

Bahaya spektrum inframerah

Untuk menentukan apakah lampu LED berbahaya bagi penglihatan, pertimbangkan faktor bahaya ketiga - radiasi inframerah. Perlu dicatat bahwa:

Pertama, bahaya spektrum IR diragukan dan tidak memiliki argumen yang kuat;
kedua, dalam spektrum LED, radiasi infra merah tidak ada atau sangat kecil. Anda dapat memastikan pada grafik yang diberikan di awal artikel.

Apakah lampu halogen berbahaya bagi kesehatan? Dalam sumber cahaya yang kaya akan spektrum inframerah (halogen), produsen yang bertanggung jawab (Philips, Osram, dll.) menggunakan filter IR, sehingga bahayanya bagi kesehatan diminimalkan.

Bahaya Spektrum Biru

Telah terbukti secara ilmiah bahwa radiasi dalam spektrum biru mengurangi produksi hormon tidur melatonin dan merusak retina, menyebabkan perubahan permanen di dalamnya.

Selain penurunan kadar melatonin, cahaya biru menyebabkan sejumlah efek samping: kelelahan, peningkatan ketegangan mata, dan penyakit mata. Warna ini dianggap lebih cerah, yang sering digunakan dalam pemasaran untuk menarik perhatian kita. Sebagian besar indikator pada speaker, TV, monitor, dll. berwarna biru.

Komunitas menulis tentang ini secara rinci dan seberapa aman lampu LED untuk mata.

LED putih adalah LED biru yang dilapisi dengan fosfor khusus yang mengubah radiasi menjadi putih.

Warna biru adalah faktor paling negatif dalam efek lampu LED pada penglihatan. Perhatikan grafik, yaitu spektrum emisi LED yang disajikan di atas. Bahkan pada lampu Led cahaya hangat, ada puncak kecerahan dalam spektrum biru, sedangkan di yang dingin sangat tinggi.

Sisi praktis dari masalah

Jadi bahaya lampu LED bagi manusia bukan mitos? Tidak tentu dengan cara itu. Faktanya adalah bahwa penelitian dilakukan dalam kondisi ketika sampel yang diteliti diterangi oleh LED biru yang kuat dan seluruh spektrumnya berada dalam kisaran "berbahaya".

Meskipun proporsi cahaya biru hadir dalam LED dingin, tidak kurang di bawah sinar matahari.

Orang-orang modern dari segala usia menghabiskan banyak waktu di depan layar komputer, smartphone, dan tablet. Pemfokusan terus menerus pada jarak 0,3-1 meter dari layar menyebabkan kerusakan penglihatan yang jauh lebih besar.

Bahaya spektrum biru lampu LED, dibandingkan dengan bahaya dari layar perangkat, dapat diabaikan. Untuk penerangan ruangan, kantor dan ruangan lain dengan aliran cahaya terang, dengan konsumsi energi yang rendah, LED sangat ideal.

Jika Anda khawatir, berbagai lensa dan kacamata telah dikembangkan untuk membantu mengurangi kerusakan akibat sinar biru. Filter cahaya mereka memantulkan cahaya dalam kisaran biru dan membuat warna lebih hangat.

Perlu diingat: bukan LED yang berbahaya bagi kesehatan manusia, tetapi mode kerja yang salah dengan gadget dan pencahayaan yang buruk.

LED - baik atau buruk?

Untuk memahami apakah lampu LED berbahaya atau tidak, Anda dapat mengatur pencahayaan yang tepat menurut GOST untuk penerangan. Ini mengatur jumlah cahaya untuk melakukan pekerjaan dengan akurasi yang bervariasi dan ukuran bagian yang Anda operasikan selama bekerja.

Sumber cahaya LED memungkinkan Anda mencapai kecerahan yang diinginkan di tempat kerja, dengan tagihan listrik minimal. Anda akan menghemat penglihatan Anda, akan lebih mudah bagi Anda untuk bekerja ketika ruangan terang dan Anda tidak perlu melihat detail kecil dalam cahaya redup. Dalam hal ini, bahaya lampu LED bagi mata minimal.

Tingginya konsumsi energi lampu pijar tua tidak menguntungkan baik dalam skala nasional (beban tinggi pada saluran listrik) maupun dalam skala individu (konsumsi tinggi dan harga listrik tinggi).

Hari ini, perdebatan tentang apakah lampu LED berbahaya bagi penglihatan tetap terbuka dan tidak mungkin untuk memberikan jawaban yang pasti. Mereka relatif baru, kurang dari 10 tahun, memenuhi pasar pencahayaan dan banyak yang skeptis tentang mereka.

Dampak lampu LED pada kesehatan manusia dengan kepatuhan yang tepat terhadap rezim hari, tidur, dan bekerja akan menjadi nol. Jika seseorang mengalami stres, stres yang berlebihan dan tidak serius tentang kualitas tidur, tidak ada sumber cahaya yang akan menyelamatkan kesehatannya.

svetodiodinfo.ru

Penentuan kecukupan cahaya

Jika Anda memutuskan untuk memasang lampu untuk tanaman, maka Anda harus melakukannya seakurat mungkin. Untuk melakukan ini, Anda perlu memutuskan tanaman mana yang tidak memiliki balok, dan mana yang akan berlebihan. Jika pencahayaan dirancang di rumah kaca, maka perlu untuk menyediakan zona dengan spektrum yang berbeda. Selanjutnya, Anda harus menentukan sendiri jumlah LED. Profesional melakukan ini dengan perangkat khusus - luxmeter. Anda juga dapat membuat perhitungan sendiri. Tetapi Anda harus menggali sedikit dan merancang model yang tepat.

Jika proyeknya adalah untuk rumah kaca, ada satu aturan universal untuk semua jenis sumber cahaya. Ketika ketinggian suspensi meningkat, iluminasi berkurang.

LED

Spektrum radiasi warna sangat penting. Solusi optimal adalah LED merah dan biru untuk tanaman dengan perbandingan dua banding satu. Berapa watt yang dimiliki perangkat bukanlah masalah besar.

Namun lebih sering digunakan single watt. Jika ada kebutuhan untuk memasang dioda sendiri, maka lebih baik membeli kaset yang sudah jadi. Anda dapat memperbaikinya dengan lem, kancing, atau sekrup. Itu semua tergantung pada lubang yang disediakan. Ada banyak produsen produk seperti itu, lebih baik memilih yang terkenal, dan bukan penjual tanpa wajah yang tidak dapat memberikan jaminan untuk produknya.

Panjang gelombang cahaya

Spektrum sinar matahari alami mengandung biru dan merah. Mereka memungkinkan tanaman untuk mengembangkan massa, tumbuh dan berbuah. Jika disinari hanya dengan spektrum biru dengan panjang gelombang 450 nm, perwakilan flora akan menjadi lebih kecil. Tanaman seperti itu tidak akan bisa membanggakan massa hijau yang besar. Itu juga akan berbuah buruk. Bila diserap dalam kisaran merah dengan panjang gelombang 620 nm, ia akan mengembangkan akar, mekar dengan baik dan berbuah.

Keuntungan dari LED:

Ketika sebuah tanaman diterangi dengan lampu LED, tanaman itu tumbuh sepenuhnya: dari tunas hingga buah. Pada saat yang sama, selama waktu ini, hanya pembungaan yang akan terjadi selama pengoperasian perangkat luminescent. LED untuk tanaman tidak memanas, jadi tidak perlu sering mengudara ruangan. Selain itu, tidak ada kemungkinan panas berlebih dari perwakilan flora.

Lampu seperti itu sangat diperlukan untuk menanam bibit. Arahan spektrum radiasi berkontribusi pada fakta bahwa tunas tumbuh lebih kuat dalam waktu singkat. Keunggulan lainnya adalah konsumsi daya yang rendah. LED adalah yang kedua setelah lampu natrium. Tetapi mereka sepuluh kali lebih ekonomis daripada lampu pijar. Tanaman LED bertahan hingga 10 tahun. Masa garansi dari 3 hingga 5 tahun. Dengan memasang lampu seperti itu, untuk waktu yang lama Anda tidak perlu khawatir untuk menggantinya. Lampu semacam itu tidak mengandung zat berbahaya. Meskipun demikian, penggunaannya di rumah kaca sangat disukai. Pasar saat ini mewakili sejumlah besar berbagai desain lampu seperti itu: mereka dapat digantung, dipasang di dinding atau langit-langit.

minus

Untuk meningkatkan intensitas radiasi, LED dirakit menjadi struktur besar. Ini adalah kerugian hanya untuk kamar kecil. Di rumah kaca besar, ini tidak penting. Kerugiannya dapat dianggap sebagai biaya tinggi dibandingkan dengan analog - lampu neon. Selisihnya bisa sampai delapan kali lipat nilainya. Tetapi dioda akan membayar sendiri setelah beberapa tahun digunakan. Mereka dapat menghemat banyak energi. Penurunan luminescence diamati setelah berakhirnya masa garansi. Dengan luas rumah kaca yang besar, diperlukan titik pencahayaan yang lebih banyak dibandingkan dengan jenis lampu lainnya.

Radiator luminer

Panas harus dikeluarkan dari perangkat. Ini akan lebih baik dilakukan oleh radiator, yang terbuat dari profil aluminium atau lembaran baja. Lebih sedikit tenaga kerja akan membutuhkan penggunaan profil jadi berbentuk U. Menghitung luas radiator itu mudah. Ini harus setidaknya 20 cm 2 per 1 watt. Setelah semua bahan dipilih, Anda dapat mengumpulkan semuanya dalam satu rantai. LED untuk pertumbuhan tanaman paling baik diselingi dengan warna. Dengan demikian, penerangan yang seragam akan diperoleh.

fitoLED

Perkembangan baru seperti phyto-LED dapat menggantikan rekan konvensional yang bersinar hanya dalam satu warna. Perangkat baru dalam satu chip telah mengumpulkan berbagai LED yang diperlukan untuk tanaman. Ini diperlukan untuk semua tahap pertumbuhan. Phytolamp paling sederhana biasanya terdiri dari blok dengan LED dan kipas. Yang terakhir, pada gilirannya, dapat disesuaikan tingginya.

Lampu siang hari

Lampu neon telah lama berada di puncak popularitas di taman dan kebun rumah tangga. Tetapi lampu untuk tanaman seperti itu tidak sesuai dengan spektrum warna. Mereka semakin digantikan oleh phyto-LED atau lampu fluorescent tujuan khusus.

sodium

Cahaya saturasi yang kuat seperti itu, seperti peralatan natrium, tidak cocok untuk ditempatkan di apartemen. Penggunaannya bijaksana di rumah kaca besar, kebun dan konservatori di mana tanaman diterangi. Kerugian dari lampu semacam itu adalah kinerjanya yang rendah. Mereka mengubah dua pertiga energi menjadi panas dan hanya sebagian kecil yang menjadi radiasi cahaya. Selain itu, spektrum merah dari lampu semacam itu lebih intens daripada biru.

Kami membuat perangkat sendiri

Cara termudah untuk membuat lampu tanaman adalah dengan menggunakan pita yang memiliki LED di atasnya. Butuh spektrum merah dan biru. Mereka akan terhubung ke catu daya. Yang terakhir dapat dibeli di tempat yang sama dengan kaset - di toko perangkat keras. Anda juga membutuhkan mount - panel seukuran area pencahayaan.

Manufaktur harus dimulai dengan membersihkan panel. Selanjutnya, Anda bisa merekatkan pita dioda. Untuk melakukan ini, Anda harus menghapus film pelindung dan rekatkan sisi lengket ke panel. Jika Anda harus memotong selotip, maka potongannya dapat dihubungkan dengan besi solder.

LED untuk tanaman tidak membutuhkan ventilasi tambahan. Tetapi jika ruangan itu sendiri berventilasi buruk, maka disarankan untuk memasang selotip pada profil logam (misalnya, aluminium). Mode pencahayaan untuk bunga di dalam ruangan bisa sebagai berikut:

untuk mereka yang tumbuh jauh dari jendela, di tempat yang teduh, 1000-3000 lux akan cukup;
untuk tanaman yang membutuhkan cahaya yang tersebar, nilainya akan mencapai 4000 lux;
perwakilan flora yang membutuhkan pencahayaan langsung - hingga 6000 lux;
untuk tropis dan yang berbuah - hingga 12.000 lux.

Jika kamu ingin melihat tanaman hias dalam bentuk yang sehat dan indah, perlu hati-hati memenuhi kebutuhan mereka akan penerangan. Jadi, kami menemukan kelebihan dan kekurangan lampu LED untuk tanaman, serta spektrum sinarnya.

Intensitas fotosintesis di bawah lampu merah maksimal, tetapi di bawah lampu merah saja, tanaman mati atau perkembangannya terganggu. Sebagai contoh, peneliti Korea menunjukkan bahwa ketika disinari dengan warna merah murni, massa selada yang tumbuh lebih besar daripada saat disinari dengan kombinasi warna merah dan biru, tetapi daunnya mengandung lebih sedikit klorofil, polifenol, dan antioksidan. Dan Fakultas Biologi Universitas Negeri Moskow menemukan bahwa pada daun kubis Cina di bawah cahaya merah dan biru pita sempit (dibandingkan dengan penerangan dengan lampu natrium), sintesis gula menurun, pertumbuhan terhambat dan pembungaan tidak terjadi.

Beras. satu Leanna Garfield, Tech Insider - Aerofarms

Pencahayaan seperti apa yang dibutuhkan untuk mendapatkan tanaman yang berkembang penuh, besar, harum, dan enak dengan konsumsi energi sedang?

Bagaimana cara mengevaluasi efisiensi energi lampu?

Metrik utama untuk menilai efisiensi energi phytolight:

Fluks Foton Fotosintetik (PPF), dalam mikromol per joule, yaitu, dalam jumlah kuanta cahaya dalam kisaran 400–700 nm, yang dipancarkan oleh lampu yang mengonsumsi 1 J listrik.
Hasil Foton Fluks (YPF), dalam mikromol efektif per joule, yaitu, dalam jumlah kuanta per 1 J listrik, dengan mempertimbangkan faktor - kurva McCree.

PPF selalu ternyata sedikit lebih tinggi dari YPF(melengkung McCree dinormalisasi menjadi satu dan kurang dari satu di sebagian besar rentang), jadi metrik pertama bermanfaat bagi penjual perlengkapan. Metrik kedua lebih bermanfaat bagi pembeli, karena lebih memadai menilai efisiensi energi.

efisiensi HPS

Perusahaan pertanian besar dengan pengalaman luas, menghitung uang, masih menggunakan lampu natrium. Ya, mereka dengan senang hati setuju untuk menggantung lampu LED yang disediakan untuk mereka di atas tempat tidur percobaan, tetapi mereka tidak setuju untuk membayarnya.

Dari gambar. 2 dapat dilihat bahwa efisiensi lampu natrium sangat bergantung pada daya dan mencapai maksimum pada 600 W. Nilai optimis yang khas YPF untuk lampu natrium 600-1000 W adalah 1,5 eff. mol/J. Lampu natrium 70–150 W memiliki efisiensi satu setengah kali lebih sedikit.

Beras. 2. Spektrum khas lampu natrium untuk tanaman (kiri). Efisiensi dalam lumen per watt dan dalam mikromol efektif lampu natrium komersial untuk merek rumah kaca Cavita, E Papillon, "Galad" dan "Reflax" (di kanan)

Setiap lampu LED dengan efisiensi 1,5 eff. mol/W dan harga yang dapat diterima dapat dianggap sebagai pengganti yang layak untuk lampu natrium.

Keefektifan phytolamps merah-biru yang meragukan

Pada artikel ini, kami tidak menyajikan spektrum serapan klorofil karena salah menyebutnya dalam pembahasan penggunaan fluks cahaya oleh tanaman hidup. Klorofil in vitro, diisolasi dan dimurnikan, hanya menyerap cahaya merah dan biru. Dalam sel hidup, pigmen menyerap cahaya di seluruh rentang 400-700 nm dan mentransfer energinya ke klorofil. Efisiensi energi cahaya dalam lembaran ditentukan oleh kurva " Mc Cree 1972» (Gbr. 3).

Beras. 3. V(λ) - kurva visibilitas untuk seseorang; RQE adalah efisiensi kuantum relatif untuk tanaman ( McCree 1972); σ r dan σ dari- kurva penyerapan cahaya merah dan merah jauh oleh fitokrom; B(λ) - efisiensi fototropik cahaya biru

Catatan: efisiensi maksimum dalam kisaran merah adalah satu setengah kali lebih tinggi dari minimum - di hijau. Dan jika Anda rata-rata efisiensi pada pita yang agak lebar, perbedaannya menjadi semakin tidak terlihat. Dalam praktiknya, redistribusi sebagian energi dari rentang merah ke rentang hijau kadang-kadang, sebaliknya, meningkatkan fungsi energi cahaya. Lampu hijau melewati ketebalan daun ke tingkat yang lebih rendah, luas daun efektif tanaman meningkat secara dramatis, dan hasil, misalnya, selada meningkat.

Pencahayaan tanaman dengan LED putih

Kelayakan energi tanaman penerangan dengan lampu LED cahaya putih biasa dipelajari dalam pekerjaan.

Bentuk spektrum karakteristik LED putih ditentukan oleh:

keseimbangan gelombang pendek dan panjang, berkorelasi dengan suhu warna (Gbr. 4, kiri);
tingkat hunian spektrum, yang berkorelasi dengan rendering warna (Gbr. 4, kanan).

Beras. 4. Spektrum cahaya LED putih dengan rendering warna yang sama tetapi suhu warna CCT berbeda (kiri) dan dengan suhu warna yang sama dan rendering warna yang berbeda Ra (di kanan)

Perbedaan spektrum dioda putih dengan rendering warna yang sama dan suhu warna yang sama hampir tidak terlihat. Oleh karena itu, kami dapat mengevaluasi parameter yang bergantung pada spektrum hanya dengan suhu warna, rendering warna, dan efisiensi cahaya - parameter yang tertulis pada label lampu putih konvensional.

Hasil analisis spektrum LED putih serial adalah sebagai berikut:

1. Dalam spektrum semua LED putih, bahkan dengan suhu warna rendah dan dengan rendering warna maksimum, seperti lampu natrium, hanya ada sedikit merah jauh (Gbr. 5).

Beras. 5. Spektrum LED putih ( DIPIMPIN 4000K Ra= 90) dan cahaya natrium ( HPS) dibandingkan dengan fungsi spektral kerentanan tanaman terhadap warna biru ( B), merah ( A_r) dan lampu merah jauh ( A_fr)

Dalam kondisi alami, tanaman yang dinaungi oleh kanopi dedaunan asing menerima lebih banyak merah jauh daripada dekat, yang pada tanaman yang menyukai cahaya memicu "sindrom penghindaran naungan" - tanaman itu memanjang. Tomat, misalnya, pada tahap pertumbuhan (bukan bibit!) Merah jauh diperlukan untuk meregangkan, meningkatkan pertumbuhan dan total area yang ditempati, dan karenanya menghasilkan di masa depan.

Dengan demikian, di bawah LED putih dan di bawah cahaya natrium, tanaman terasa seperti di bawah sinar matahari terbuka dan tidak meregang ke atas.

2. Cahaya biru diperlukan untuk reaksi "melacak matahari" (Gbr. 6).

Beras. 6. Fototropisme - membalik daun dan bunga, meregangkan batang ke komponen biru cahaya putih (ilustrasi dari Wikipedia)

Dalam satu watt fluks lampu LED putih 2700 K, ada dua kali lebih banyak komponen biru fitoaktif dibandingkan dengan satu watt lampu natrium. Selain itu, proporsi fitoaktif biru dalam cahaya putih meningkat sebanding dengan suhu warna. Jika, misalnya, bunga hias perlu diarahkan ke orang, mereka harus diterangi dari sisi ini dengan cahaya dingin yang intens, dan tanaman akan terbuka.

3. Nilai energi cahaya ditentukan oleh suhu warna dan rendering warna dan dapat ditentukan dengan akurasi 5% dengan rumus:

di mana adalah kemanjuran cahaya dalam lm/W, adalah indeks rendering warna keseluruhan, adalah suhu warna yang berkorelasi dalam derajat Kelvin.

Contoh penggunaan rumus ini:

A. Mari kita perkirakan nilai utama parameter cahaya putih, apa yang seharusnya menjadi iluminasi untuk memberikan, misalnya, 300 eff. untuk rendering warna dan suhu warna tertentu. mol/s/m2:

Dapat dilihat bahwa penggunaan cahaya putih hangat dengan rendering warna tinggi memungkinkan penggunaan iluminasi yang agak rendah. Tetapi jika kita memperhitungkan bahwa efisiensi cahaya LED cahaya hangat dengan rendering warna tinggi agak lebih rendah, menjadi jelas bahwa pemilihan suhu warna dan rendering warna tidak dapat menang atau kalah secara signifikan. Anda hanya dapat menyesuaikan proporsi cahaya biru atau merah fitoaktif.

B. Menilai penerapan lampu tumbuh LED tujuan umum yang khas untuk microgreens.

Biarkan luminer dengan ukuran 0,6 × 0,6 m mengkonsumsi 35 W, memiliki suhu warna 4000 Ke, rendering warna Ra= 80 dan keluaran cahaya 120 lm/W. Maka efisiensinya adalah YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 2360)/4000) eff. mol/J = 1,5 eff. mol/J. Yang mana, bila dikalikan dengan 35 W yang dikonsumsi, akan menjadi 52,5 eff. mol/s.

Jika luminer seperti itu diturunkan cukup rendah di atas tempat tidur hijau mikro dengan luas 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 dan dengan demikian menghindari hilangnya cahaya ke samping, kerapatan penerangan akan menjadi 52,5 eff. mol / s / 0,36m 2 \u003d 145 eff. mol/s/m2 . Ini adalah sekitar setengah dari nilai yang umumnya direkomendasikan. Karena itu, kekuatan lampu juga harus berlipat ganda.

Perbandingan langsung fitoparameter lampu dari berbagai jenis

Mari kita bandingkan fitoparameter lampu langit-langit LED kantor konvensional yang diproduksi pada tahun 2016 dengan fitolamp khusus (Gbr. 7).

Beras. 7. Parameter komparatif dari lampu natrium 600W khas untuk rumah kaca, phytolamp LED khusus dan lampu untuk penerangan umum tempat

Dapat dilihat bahwa lampu penerangan umum konvensional dengan diffuser yang dilepas saat menerangi tanaman tidak kalah dengan efisiensi energi lampu natrium khusus. Juga dapat dilihat bahwa phytolamp lampu merah-biru (produsen tidak disebutkan namanya dengan sengaja) dibuat pada tingkat teknologi yang lebih rendah, karena efisiensi penuhnya (rasio daya fluks bercahaya dalam watt dengan daya yang dikonsumsi dari jaringan) lebih rendah daripada efisiensi lampu kantor. Tetapi jika efisiensi lampu merah-biru dan putih sama, maka fitoparameter juga akan kurang lebih sama!

Juga dapat dilihat dari spektrum bahwa fitolamp merah-biru bukanlah pita sempit, punuk merahnya lebar dan mengandung jauh lebih banyak merah daripada lampu LED putih dan lampu natrium. Dalam kasus di mana merah jauh diperlukan, penggunaan luminer seperti itu sendiri atau dalam kombinasi dengan opsi lain mungkin tepat.

Penilaian efisiensi energi sistem penerangan secara keseluruhan:

Beras. delapan. Audit sistem pencahayaan phyto

model berikutnya UPRtek- spektrometer PG100N menurut pabrikan, ini mengukur mikromol per meter persegi, dan, yang lebih penting, fluks bercahaya dalam watt per meter persegi.

Mengukur fluks bercahaya dalam watt adalah fitur yang sangat baik! Jika Anda mengalikan area yang diterangi dengan kerapatan fluks bercahaya dalam watt dan membandingkannya dengan konsumsi lampu, efisiensi energi sistem pencahayaan menjadi jelas. Dan ini adalah satu-satunya kriteria efisiensi yang tak terbantahkan untuk hari ini, yang dalam praktiknya berbeda dalam urutan besarnya untuk sistem pencahayaan yang berbeda (dan bukan beberapa kali atau bahkan lebih dalam persentase, karena efek energi berubah ketika bentuk spektrum berubah).

Contoh penggunaan cahaya putih

Contoh penerangan pertanian hidroponik dengan cahaya merah-biru dan putih dijelaskan (Gbr. 9).

Beras. sembilan. Dari peternakan kiri ke kanan dan atas ke bawah: Fujitsu, Tajam, toshiba, pertanian tumbuh tanaman obat di California Selatan

Sistem truss sudah terkenal Aerofarm(Gbr. 1, 10), yang terbesar dibangun di dekat New York. di bawah lampu LED putih Aerofarm menanam lebih dari 250 jenis tanaman hijau, memanen lebih dari dua puluh tanaman setahun.

Beras. sepuluh. Tanah pertanian Aerofarm di New Jersey ("Negara Bagian Taman") di perbatasan dengan New York

Eksperimen langsung membandingkan pencahayaan LED putih dan merah-biru
Ada sangat sedikit hasil percobaan langsung yang dipublikasikan yang membandingkan tanaman yang ditanam di bawah LED putih dan merah-biru. Misalnya, sekilas hasil seperti itu ditunjukkan oleh Akademi Pertanian Moskow. Timiryazev (Gbr. 11).

Beras. sebelas. Di setiap pasangan, tanaman di sebelah kiri ditanam di bawah LED putih, di sebelah kanan - di bawah merah-biru (dari presentasi I. G. Tarakanova, Departemen Fisiologi Tanaman, Akademi Pertanian Moskow. Timiryazev)

Universitas Penerbangan dan Luar Angkasa Beijing menerbitkan hasil penelitian besar tentang gandum yang ditanam di bawah berbagai jenis LED pada tahun 2014. Peneliti Cina menyimpulkan bahwa disarankan untuk menggunakan campuran cahaya putih dan merah. Tetapi jika Anda melihat data digital dari artikel (Gbr. 12), Anda melihat bahwa perbedaan parameter untuk berbagai jenis pencahayaan sama sekali tidak radikal.

Gambar 12. Nilai faktor yang dipelajari dalam dua fase pertumbuhan gandum di bawah LED merah, merah-biru, merah-putih dan putih

Namun, fokus utama penelitian saat ini adalah untuk memperbaiki kekurangan iluminasi merah-biru pita sempit dengan menambahkan cahaya putih. Misalnya, peneliti Jepang telah menemukan peningkatan massa dan nilai gizi selada dan tomat ketika putih ditambahkan ke lampu merah. Dalam praktiknya, ini berarti bahwa jika daya tarik estetika tanaman selama pertumbuhan tidak penting, tidak perlu menolak lampu merah-biru pita sempit yang sudah dibeli, lampu putih juga dapat digunakan.

Pengaruh kualitas cahaya pada hasil

Hukum dasar ekologi "Liebig's barrel" (Gbr. 13) menyatakan: perkembangan membatasi faktor yang menyimpang lebih dari yang lain dari norma. Misalnya, jika air, mineral dan JADI 2, tetapi intensitas cahaya adalah 30% dari nilai optimal - tanaman akan memberikan tidak lebih dari 30% dari hasil maksimum yang mungkin.

Beras. tigabelas. Ilustrasi prinsip faktor pembatas dari video tutorialnya di youtube

Respon tanaman terhadap cahaya: intensitas pertukaran gas, konsumsi nutrisi dari proses larutan dan sintesis - ditentukan oleh laboratorium. Respons tidak hanya mencirikan fotosintesis, tetapi juga proses pertumbuhan, pembungaan, sintesis zat yang diperlukan untuk rasa dan aroma.

pada gambar. 14 menunjukkan respon tumbuhan terhadap perubahan panjang gelombang cahaya. Intensitas konsumsi natrium dan fosfor dari larutan nutrisi mint, stroberi dan selada diukur. Puncak dalam grafik tersebut adalah tanda-tanda stimulasi reaksi kimia tertentu. Grafik menunjukkan apa yang harus dikecualikan dari spektrum penuh demi menyimpan beberapa rentang - ini seperti menghapus beberapa tuts piano dan memainkan melodi di selebihnya.

Beras. empat belas. Merangsang peran cahaya untuk penyerapan nitrogen dan fosfor oleh mint, stroberi dan selada (data disediakan oleh Fitex)

Prinsip faktor pembatas dapat diperluas ke komponen spektral individu - untuk hasil yang lengkap, bagaimanapun, spektrum penuh diperlukan. Penarikan dari spektrum penuh dari beberapa rentang tidak mengarah pada peningkatan efisiensi energi yang signifikan, tetapi "barel Liebig" dapat berfungsi - dan hasilnya akan negatif.
Contoh-contoh menunjukkan bahwa lampu LED putih biasa dan "phytolight merah-biru" khusus memiliki efisiensi energi yang kira-kira sama ketika menerangi tanaman. Tetapi broadband putih secara komprehensif memenuhi kebutuhan tanaman, yang diekspresikan tidak hanya dalam stimulasi fotosintesis.

Untuk menghilangkan warna hijau dari spektrum kontinu sehingga cahaya berubah dari putih menjadi ungu - taktik pemasaran untuk pembeli yang menginginkan "solusi khusus" tetapi bukan pelanggan yang memenuhi syarat.

koreksi cahaya putih

LED putih tujuan umum yang paling umum memiliki rendering warna yang buruk. Ra= 80, yang terutama karena kurangnya warna merah (Gbr. 4).

Kurangnya warna merah dalam spektrum dapat diisi dengan menambahkan LED merah ke lampu. Solusi semacam itu mendorong, misalnya, CREE. Logika laras Liebig menunjukkan bahwa penambahan seperti itu tidak akan merugikan jika itu benar-benar penambahan, dan bukan redistribusi energi dari rentang lain yang mendukung warna merah.

Pekerjaan menarik dan penting dilakukan pada 2013-2016 oleh Institut Masalah Biomedis dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia: mereka mempelajari bagaimana penambahan 4000 LED putih ke cahaya mempengaruhi perkembangan kubis Cina Ke / Ra= 70 LED merah pita sempit cahaya 660 nm.

Dan menemukan yang berikut:

Di bawah lampu LED, kubis tumbuh dengan cara yang sama seperti di bawah natrium, tetapi memiliki lebih banyak klorofil (daun lebih hijau).
Berat kering tanaman hampir sebanding dengan jumlah total cahaya dalam mol yang diterima tanaman. Lebih banyak cahaya - lebih banyak kubis.
Konsentrasi vitamin C dalam kubis sedikit meningkat dengan meningkatnya penerangan, tetapi meningkat secara signifikan dengan penambahan cahaya merah ke putih.
Peningkatan yang signifikan dalam proporsi komponen merah dalam spektrum secara signifikan meningkatkan konsentrasi nitrat dalam biomassa. Saya harus mengoptimalkan larutan nutrisi dan memasukkan sebagian nitrogen dalam bentuk amonium, agar tidak melampaui MPC untuk nitrat. Tetapi dalam cahaya putih murni, itu mungkin untuk bekerja hanya dengan bentuk nitrat.
Pada saat yang sama, peningkatan proporsi merah dalam fluks cahaya total hampir tidak berpengaruh pada massa tanaman. Artinya, pengisian kembali komponen spektral yang hilang tidak mempengaruhi kuantitas panen, tetapi kualitasnya.
Efisiensi yang lebih tinggi dalam mol per watt LED merah berarti menambahkan merah ke putih juga efisien secara energi.

Jadi, menambahkan merah ke putih masuk akal dalam kasus khusus kubis Cina dan sangat mungkin dalam kasus umum. Tentu saja, dengan kontrol biokimia dan pemilihan pupuk yang tepat untuk tanaman tertentu.

Pilihan untuk memperkaya spektrum dengan lampu merah

Tanaman tidak tahu dari mana kuantum dari spektrum cahaya putih berasal, dan dari mana kuantum "merah" berasal. Tidak perlu membuat spektrum khusus dalam satu LED. Dan tidak perlu bersinar dengan cahaya merah dan putih dari salah satu fitolamp khusus. Cukup menggunakan cahaya putih untuk keperluan umum dan juga menerangi tanaman dengan lampu merah terpisah. Dan ketika ada orang di samping tanaman, lampu merah dapat dimatikan oleh sensor gerak untuk membuat tanaman terlihat hijau dan cantik.

Tetapi keputusan yang berlawanan juga dibenarkan - setelah memilih komposisi fosfor, perluas spektrum cahaya LED putih menuju gelombang panjang, menyeimbangkannya sehingga cahaya tetap putih. Dan Anda mendapatkan cahaya putih dengan rendering warna ekstra tinggi, cocok untuk tanaman dan manusia.

Pertanyaan-pertanyaan terbuka

Dimungkinkan untuk mengidentifikasi peran rasio lampu merah jauh dan dekat dan kesesuaian menggunakan "sindrom penghindaran bayangan" untuk budaya yang berbeda. Dapat diperdebatkan ke bagian mana yang disarankan untuk membagi skala panjang gelombang dalam analisis.

Dapat didiskusikan apakah tanaman membutuhkan panjang gelombang lebih pendek dari 400 nm atau lebih panjang dari 700 nm untuk stimulasi atau fungsi pengaturan. Misalnya, ada pesan pribadi bahwa ultraviolet secara signifikan mempengaruhi kualitas konsumen tanaman. Antara lain, varietas selada daun merah ditanam tanpa sinar ultraviolet, dan mereka tumbuh hijau, tetapi sebelum dijual, mereka disinari dengan sinar ultraviolet, mereka berubah menjadi merah dan pergi ke konter. Apakah metrik baru itu benar? PBAR (radiasi aktif biologis tanaman) dijelaskan dalam standar ANSI/ASABE S640, Besaran dan Satuan Radiasi Elektromagnetik untuk Tumbuhan (Organisme Fotosintetik, mengatur untuk memperhitungkan kisaran 280-800nm.

Kesimpulan

Toko rantai memilih lebih banyak varietas basi, dan kemudian pembeli memilih dengan rubel untuk buah yang lebih cerah. Dan hampir tidak ada yang memilih rasa dan aroma. Tetapi begitu kita menjadi lebih kaya dan mulai menuntut lebih banyak, ilmu pengetahuan akan segera menyediakan varietas yang tepat dan resep larutan nutrisi.

Dan agar tanaman mensintesis semua yang diperlukan untuk rasa dan aroma, pencahayaan dengan spektrum yang mengandung semua panjang gelombang yang akan bereaksi tanaman, yaitu, dalam kasus umum, spektrum kontinu, akan diperlukan. Mungkin solusi dasarnya adalah rendering warna putih yang tinggi.

terima kasih
Penulis mengucapkan terima kasih yang tulus atas bantuan dalam mempersiapkan artikel kepada peneliti Pusat Ilmiah Negara Federasi Rusia-IMBP RAS, Ph.D. n. Irina Konovalova; Tatyana Trishina, Kepala proyek Fitex; spesialis perusahaan CREE Mikhail Chervinsky

literatur

literatur
1. Putra K-H, Oh M-M. Bentuk daun, pertumbuhan, dan senyawa fenolik antioksidan dari dua kultivar selada yang ditanam di bawah berbagai kombinasi dioda pemancar cahaya biru dan merah // Hortscience. - 2013. - Jil. 48. – Hal. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Kemungkinan penyebab penurunan pertumbuhan kubis Cina di bawah kombinasi pita merah dan cahaya biru yang sempit dibandingkan dengan pencahayaan dengan tinggi - lampu natrium tekanan. Scientia Hortikultura https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Seluruh lingkungan cahaya berkualitas tinggi untuk manusia dan tumbuhan. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Pertumbuhan, Karakteristik Fotosintetik, Kapasitas Antioksidan dan Hasil Biomassa serta Kualitas Gandum (Triticum aestivum L.) yang Dipaparkan pada Sumber Cahaya LED dengan Kombinasi Spektra Berbeda
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. dkk. Pengaruh dioda pemancar cahaya merah, biru, dan putih pada pertumbuhan, perkembangan, dan kualitas yang dapat dimakan dari selada yang ditanam secara hidroponik (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – Hal. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., dkk. Pengaruh pencahayaan tambahan dengan dioda pemancar cahaya (LED) pada hasil tomat dan kualitas tanaman tomat rangka tunggal yang ditanam pada kepadatan tanam tinggi // Environ. kontrol. Biol. – 2012. Jil. 50. – Hal. 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Yakovleva, A.I. Znamensky, I.G. Tarakanov, S.G. Radchenko, S.N. Lapas. Pembuktian rezim optimal pencahayaan tanaman untuk ruang rumah kaca "Vitacycl-T". Kedirgantaraan dan kedokteran lingkungan. 2016. V.50. No.4.
8. I. O. Konovalova, Yu. A. Berkovich, A. N. Erokhin, S. O. Smolyanina, O. S. Yakovleva, A. I. Znamenskii, I. G. Tarakanov, dan S. G. Radchenko, Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimalisasi sistem pencahayaan LED dari rumah kaca ruang vitamin. Kedirgantaraan dan kedokteran lingkungan. 2016. V.50. No.3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. Pengaruh parameter rezim cahaya pada akumulasi nitrat dalam biomassa di atas permukaan kubis Cina (Brassica chinensis L.) ketika tumbuh dengan iradiator LED. Agrokimia. 2015. Nomor 11.

Dengan perkembangan teknologi LED, semakin banyak aplikasi yang terus-menerus ditemukan untuk itu, secara bertahap menggantikan lampu fluorescent dan lampu pijar konvensional. LED jauh lebih praktis selama operasi, mereka mengkonsumsi listrik 10 kali lebih sedikit, mereka lebih tahan lama, tahan terhadap tekanan mekanis. Karena sifat LED untuk memberikan radiasi dalam spektrum tertentu dari rentang cahaya, mereka secara aktif digunakan untuk menanam tanaman.

Interval Spektrum Cahaya Mempromosikan Pertumbuhan Tanaman

Diketahui bahwa semua tanaman berkembang melalui proses fotosintesis, penelitian yang lebih dalam menunjukkan bahwa ia lebih aktif dalam cahaya biru dan merah. Statistik berbagai percobaan menunjukkan bagaimana beberapa tanaman berbeda dalam komposisi klorofil, intensitas fotosintesis tergantung pada ini. Kultur tanaman yang berbeda, tergantung pada tahap pertumbuhannya, menyerap bagian tertentu dari spektrum cahaya.

Sayuran hijau seperti bawang merah, peterseli, dill tumbuh lebih aktif dalam spektrum biru (panjang gelombang 445 nm). Pada tahap awal pengembangan, bibit sayuran juga lebih menyukai kisaran ini. Ketika periode pembungaan, ovarium dan pematangan buah dimulai, cahaya spektrum merah di kisaran 660 nm diserap secara aktif. Beberapa tanaman sayuran mendapat manfaat dari cahaya putih spektrum luas untuk pertumbuhan yang menguntungkan.

Setelah mempelajari sifat-sifat ini, orang dapat memahami bahwa untuk teknologi menanam tanaman dalam kondisi rumah kaca dengan pencahayaan buatan Cara termudah untuk mengadaptasi LED.

Sumber pencahayaan buatan

Sebelumnya, LED putih, lampu fluoresen atau pelepasan gas dari spektrum radiasi yang luas secara aktif digunakan untuk tanaman di rumah kaca. Penerangan seperti itu tidak sepenuhnya efektif dalam merangsang pertumbuhan tanaman. Banyak energi yang terbuang untuk penerangan kisaran kuning-hijau, yang tidak berguna untuk pertumbuhan bibit.

Pada tahap pertama, LED cahaya merah dan biru sederhana digunakan, Lampu Strip LED. Tetapi dioda ini memiliki jarak difusi yang agak lebar di luar spektrum merah dan biru, biaya tinggi, dan intensitas iluminasi rendah. Dalam proses perbaikan berturut-turut, kristal LED mulai ditutupi dengan lapisan fosfor, yang memiliki sifat hanya memancarkan sinar biru dan merah. Phytolamps baru memancarkan cahaya ungu. Teknologi dengan penggunaan fosfor memungkinkan untuk mencapai efek maksimum dalam segala hal:

biaya produksi rendah;
konsentrasi maksimum energi radiasi dalam rentang biru dan merah;
intensitas radiasi maksimum;
mode konsumsi listrik yang hemat.

LED semacam itu memberikan proses fotosintesis aktif, merangsang pertumbuhan tanaman. Bekerja untuk meningkatkan parameter spektrum yang dipancarkan terus berlanjut, produsen mencoba membuat fitofotodioda, membawanya sedekat mungkin ke spektrum sinar matahari. Salah satu contoh modern adalah Phyto-LED spektrum penuh Bridgelux 35 mm dan Epistar, yang sebelumnya memiliki lensa divergen yang lebih cembung.

Penampilan Bridgelux 35mm

Spesifikasi Bridgelux 35mm :

daya pengenal - 1 W;
tegangan dari 3,0 hingga 3,4 V;
arus - 350 mA;
spektrum warna penuh untuk tanaman 400–840 nm;
masa pakai - 50.000 jam;
direktivitas hamburan sinar - 120 derajat;
dimensi – chip dengan casing 9 mm, lensa 5,6 mm, tinggi keseluruhan struktur chip 6 mm.

Keunikan dari phyto-LED ini adalah bahwa mereka tidak memerlukan beberapa chip dengan spektrum emisi yang berbeda - biru atau merah. Dalam hal ini, semuanya dipasang dalam satu chip dengan spektrum cahaya latar yang luas, di mana warna biru dan merah mendominasi.

Analisis komparatif spektrum LED merah dan fitofotodioda

Interval spektrum kuning, hijau dan lainnya berkurang secara signifikan. Ini memungkinkan energi terkonsentrasi untuk memancarkan warna yang bermanfaat.

Keuntungan utama dari phyto-LED

Spektrum emisi mencakup seluruh rentang 400-840 nm.
Distribusi intensitas radiasi bagian dari spektrum, sedekat mungkin dengan sinar matahari.
Masalah penggunaan beberapa jenis LED dengan spektrum yang berbeda diselesaikan ketika LED merah dan biru dimasukkan ke dalam lampu.
Phyto-LED secara efektif merangsang pertumbuhan tanaman di seluruh periode perkembangan: sebelum berbunga, selama berbunga, pembentukan buah, dan pematangan. Tidak perlu mengubah sumber cahaya pada tahap yang berbeda. Fitofotodioda dirakit berdasarkan satu kristal.

Luminer dengan elemen phyto-LED yang memiliki spektrum penuh sinar matahari bekerja 1,9 kali lebih efisien daripada lampu phyto sederhana dengan puncak merah dan biru. Dan 1,2 kali lebih baik daripada rakitan pada dioda individu dari berbagai spektrum.

Contoh desain untuk menerangi bibit dengan phyto-LED

Telah diketahui bahwa di bawah fitolamp spektrum merah dan biru, kecambah tumbuh lebih tinggi, tetapi ovarium pada bunga lebih sedikit. Fitofotodioda spektrum penuh memiliki cahaya biru yang kurang intens dibandingkan dengan cahaya merah. Kontras spektrum seimbang sehingga LED untuk tanaman tidak memberikan pertumbuhan tinggi yang signifikan, tetapi jumlah buah maksimum.

Keunggulan fitofotodioda spektrum penuh atas model lain jelas. Untuk membuatnya lebih banyak digunakan, tetap meningkatkan detail peningkatan intensitas fluks cahaya.

Tanaman dalam ruangan tidak selalu memiliki cukup cahaya di rumah. Tanpa ini, perkembangan mereka akan lambat atau salah. Untuk menghindarinya, Anda bisa memasang LED untuk tanaman. Lampu inilah yang mampu memberikan spektrum warna yang diperlukan. banyak digunakan untuk penerangan rumah kaca, konservatori, taman dalam ruangan dan akuarium. Mereka menggantikan sinar matahari dengan baik, tidak mahal dan memiliki masa pakai yang lama.

Fotosintesis tumbuhan adalah proses yang berlangsung dengan cahaya yang cukup. Faktor-faktor berikut juga berkontribusi pada yang benar: suhu lingkungan, kelembaban, spektrum cahaya, panjang siang dan malam, kecukupan karbon.

Penentuan kecukupan cahaya

Jika proyeknya adalah untuk rumah kaca, ada satu aturan universal untuk semua jenis sumber cahaya. Ketika ketinggian suspensi meningkat, iluminasi berkurang.

LED

Spektrum radiasi warna sangat penting. Solusi optimal adalah LED merah dan biru untuk tanaman dengan perbandingan dua banding satu. Berapa watt yang dimiliki perangkat bukanlah masalah besar.

Panjang gelombang cahaya

Keuntungan dari LED:

Ketika sebuah tanaman diterangi, ia pergi sepanjang jalan: dari tunas ke buah. Pada saat yang sama, selama waktu ini, hanya pembungaan yang akan terjadi selama pengoperasian perangkat luminescent. LED untuk tanaman tidak memanas, jadi tidak perlu sering mengudara ruangan. Selain itu, tidak ada kemungkinan panas berlebih dari perwakilan flora.

Lampu seperti itu sangat diperlukan untuk menanam bibit. Arahan spektrum radiasi berkontribusi pada fakta bahwa tunas tumbuh lebih kuat dalam waktu singkat. Keunggulan lainnya adalah konsumsi daya yang rendah. LED adalah yang kedua saja Tapi mereka LED sepuluh kali lebih ekonomis untuk tanaman bertahan hingga 10 tahun. - dari 3 hingga 5 tahun. Dengan memasang lampu seperti itu, untuk waktu yang lama Anda tidak perlu khawatir untuk menggantinya. Lampu semacam itu tidak mengandung zat berbahaya. Meskipun demikian, penggunaannya di rumah kaca sangat disukai. Pasar saat ini mewakili sejumlah besar berbagai desain lampu seperti itu: mereka dapat digantung, dipasang di dinding atau langit-langit.

minus

Radiator luminer

fitoLED

Lampu siang hari

sodium

Kami membuat perangkat sendiri

Manufaktur harus dimulai dengan membersihkan panel. Selanjutnya, Anda bisa merekatkan pita dioda. Untuk melakukan ini, lepaskan film pelindung dan tempelkan ke panel dengan sisi lengket. Jika Anda harus memotong selotip, maka potongannya dapat dihubungkan dengan besi solder.

untuk mereka yang tumbuh jauh dari jendela, di tempat yang teduh, 1000-3000 lux akan cukup;
untuk tanaman yang membutuhkan cahaya yang tersebar, nilainya akan mencapai 4000 lux;
perwakilan flora yang membutuhkan pencahayaan langsung - hingga 6000 lux;
untuk tropis dan yang berbuah - hingga 12.000 lux.

Jika Anda ingin melihat tanaman dalam ruangan dalam bentuk yang sehat dan indah, Anda harus hati-hati memenuhi kebutuhan mereka akan cahaya. Jadi, kami menemukan kelebihan dan kekurangan tanaman, serta spektrum sinarnya.

Perangkat semikonduktor pemancar cahaya banyak digunakan untuk sistem penerangan dan sebagai indikator arus listrik. Mereka mengacu pada perangkat elektronik yang beroperasi di bawah pengaruh tegangan yang diberikan.

Karena nilainya tidak signifikan, sumber tersebut diklasifikasikan sebagai perangkat bertegangan rendah dan memiliki tingkat keamanan yang meningkat dalam hal efek arus listrik pada tubuh manusia. Risiko cedera meningkat ketika sumber tegangan tinggi, seperti jaringan rumah tangga, digunakan untuk menyalakannya, yang memerlukan catu daya khusus untuk dimasukkan ke dalam sirkuit.

Fitur khas dari desain LED adalah kekuatan mekanis rumah yang lebih tinggi daripada lampu Ilyich dan lampu neon. Ketika digunakan dengan benar, mereka bekerja untuk waktu yang lama dan andal. Sumber daya mereka 100 kali lebih tinggi daripada filamen pijar, mencapai seratus ribu jam.

Namun, indikator ini khas untuk struktur indikator. Untuk sumber yang kuat, arus yang meningkat digunakan untuk penerangan, dan masa pakai berkurang 2–5 kali lipat.

LED indikator konvensional dibuat di rumah epoksi dengan diameter 5 mm dan dua kabel kontak untuk koneksi ke sirkuit arus listrik:. Secara visual, panjangnya berbeda. Perangkat baru tanpa kontak yang terputus memiliki katoda yang lebih pendek.

Aturan sederhana membantu mengingat posisi ini: kedua kata dimulai dengan huruf "K":

Ketika kaki LED terputus, maka anoda dapat ditentukan dengan menerapkan tegangan 1,5 volt ke kontak dari baterai tipe jari sederhana: cahaya muncul ketika polaritasnya cocok.

Sebuah kristal tunggal semikonduktor aktif pemancar cahaya memiliki bentuk parallelepiped persegi panjang. Itu ditempatkan di dekat reflektor parabola reflektif yang terbuat dari paduan aluminium dan dipasang pada substrat dengan sifat non-konduktif.

Di ujung rumah transparan cahaya yang terbuat dari bahan polimer terdapat lensa yang memfokuskan sinar cahaya. Ini, bersama dengan reflektor, membentuk sistem optik yang membentuk sudut fluks radiasi. Hal ini ditandai dengan pola radiasi LED.

Ini mencirikan penyimpangan cahaya dari sumbu geometris struktur keseluruhan ke samping, yang mengarah pada peningkatan hamburan. Fenomena ini terjadi karena munculnya pelanggaran kecil teknologi selama produksi, serta penuaan bahan optik selama operasi dan beberapa faktor lainnya.

Sabuk aluminium atau kuningan dapat ditempatkan di bagian bawah kasing, yang berfungsi sebagai radiator untuk menghilangkan panas yang dihasilkan selama aliran arus listrik.

Prinsip desain ini tersebar luas. Atas dasar itu, sumber cahaya semikonduktor lainnya juga dibuat menggunakan bentuk lain dari elemen struktural.

Prinsip Emisi Cahaya

Sambungan semikonduktor tipe p-n dihubungkan ke sumber tegangan konstan sesuai dengan polaritas terminal.

Di dalam lapisan kontak zat tipe-p dan n, di bawah aksinya, pergerakan elektron dan lubang bermuatan negatif gratis dimulai, yang memiliki tanda muatan positif. Partikel-partikel ini diarahkan ke kutub yang menarik mereka.

Pada lapisan transisi, muatan bergabung kembali. Elektron berpindah dari pita konduksi ke pita valensi, mengatasi tingkat Fermi.

Karena ini, sebagian energi mereka dilepaskan dengan pelepasan gelombang cahaya dengan spektrum dan kecerahan yang berbeda. Frekuensi gelombang dan reproduksi warna tergantung pada jenis bahan campuran dari mana ia dibuat.

Untuk memancarkan cahaya di dalam zona aktif semikonduktor, dua kondisi harus dipenuhi:

1. Lebar celah pita di wilayah aktif harus mendekati energi foton yang dipancarkan dalam rentang frekuensi yang terlihat oleh mata manusia;

2. Kemurnian bahan kristal semikonduktor harus tinggi, dan jumlah cacat yang mempengaruhi proses rekombinasi harus serendah mungkin.

Masalah teknis yang rumit ini diselesaikan dengan beberapa cara. Salah satunya adalah penciptaan beberapa lapisan p-n transisi ketika heterostruktur kompleks terbentuk.

Efek suhu

Dengan peningkatan level tegangan sumber, arus melalui lapisan semikonduktor meningkat dan cahaya meningkat: peningkatan jumlah muatan per satuan waktu memasuki zona rekombinasi. Pada saat yang sama, elemen pembawa arus dipanaskan. Nilainya sangat penting untuk bahan sadapan arus internal dan bahan sambungan p-n. Suhu yang berlebihan dapat merusak mereka, menghancurkan mereka.

Di dalam LED, energi arus listrik diubah menjadi cahaya secara langsung, tanpa proses yang tidak perlu: tidak seperti lampu pijar. Dalam hal ini, kerugian minimal dari daya yang berguna terbentuk, karena pemanasan elemen konduktif yang rendah.

Karena ini, efisiensi tinggi dari sumber-sumber ini dibuat. Tapi, mereka hanya dapat digunakan di mana struktur itu sendiri dilindungi, diblokir dari pemanasan eksternal.

Fitur efek pencahayaan

Selama rekombinasi lubang dan elektron dalam komposisi yang berbeda zat p-n transisi menciptakan emisi cahaya yang tidak merata. Merupakan kebiasaan untuk mengkarakterisasinya dengan parameter hasil kuantum - jumlah kuanta cahaya yang dipilih untuk sepasang muatan yang digabungkan kembali.

Itu terbentuk dan terjadi pada dua tingkat LED:

1. di dalam persimpangan semikonduktor itu sendiri - internal;

2. dalam desain seluruh LED secara keseluruhan - eksternal.

Pada tingkat pertama, hasil kuantum dari kristal tunggal yang dibuat dengan benar dapat mencapai nilai mendekati 100%. Tapi, untuk memastikan indikator ini, diperlukan arus yang besar dan pembuangan panas yang kuat.

Di dalam sumber itu sendiri, pada tingkat kedua, sebagian cahaya dihamburkan dan diserap oleh elemen struktural, yang mengurangi efisiensi radiasi secara keseluruhan. Nilai maksimum hasil kuantum jauh lebih kecil di sini. Untuk LED yang memancarkan spektrum merah, mencapai tidak lebih dari 55%, sedangkan untuk biru semakin berkurang - hingga 35%.

Jenis rendering warna cahaya

LED modern memancarkan:

Cahaya putih.

Spektrum kuning-hijau, kuning dan merah

Sambungan p-n didasarkan pada galium fosfida dan arsenida. Teknologi ini diterapkan pada akhir 60-an untuk indikator perangkat elektronik dan panel kontrol peralatan transportasi, papan reklame.

Dalam hal output cahaya, perangkat tersebut segera mengambil alih sumber cahaya utama pada waktu itu - lampu pijar - dan melampaui mereka dalam keandalan, sumber daya, dan keamanan.

spektrum biru

Pemancar spektrum biru, biru-hijau dan terutama putih untuk waktu yang lama tidak memungkinkan implementasi praktis karena kesulitan solusi komprehensif dari dua masalah teknis:

1. ukuran celah pita yang terbatas di mana rekombinasi terjadi;

2. persyaratan tinggi untuk kandungan pengotor.

Untuk setiap langkah peningkatan kecerahan spektrum biru, peningkatan energi foton diperlukan karena perluasan celah pita.

Masalah ini diselesaikan dengan memasukkan silikon karbida SiC atau nitrida dalam bahan semikonduktor. Namun, perkembangan kelompok pertama ternyata memiliki efisiensi yang terlalu rendah dan hasil radiasi foton yang kecil untuk satu pasang muatan yang direkombinasi.

Dimasukkannya larutan padat berdasarkan seng selenide dalam transisi semikonduktor membantu meningkatkan hasil kuantum. Tapi, LED semacam itu memiliki hambatan listrik yang meningkat di persimpangan. Karena ini, mereka menjadi terlalu panas dan cepat terbakar, dan desain penghilangan panas yang sulit dibuat tidak bekerja secara efektif untuk mereka.

Untuk pertama kalinya, dioda pemancar cahaya biru telah dibuat menggunakan lapisan tipis galium nitrida yang diendapkan pada substrat safir.

spektrum putih

Untuk mendapatkannya, salah satu dari tiga teknologi yang dikembangkan digunakan:

1. pencampuran warna menggunakan metode RGB;

2. penerapan tiga lapis fosfor merah, hijau dan biru pada LED ultraviolet;

3. melapisi LED biru dengan lapisan fosfor kuning-hijau dan hijau-merah.

Pada metode pertama, tiga kristal tunggal ditempatkan pada satu matriks sekaligus, yang masing-masing memancarkan spektrum RGB sendiri. Karena desain sistem optik berdasarkan lensa, warna-warna ini bercampur dan hasilnya adalah warna putih total.

Dalam metode alternatif, pencampuran warna terjadi karena paparan radiasi ultraviolet berturut-turut dari tiga lapisan penyusun fosfor.

Fitur teknologi spektrum putih

teknik RGB

Ini memungkinkan:

menggunakan berbagai kombinasi kristal tunggal dalam algoritme kontrol pencahayaan, menghubungkannya satu per satu secara manual atau dengan program otomatis;

menyebabkan nuansa warna berbeda yang berubah seiring waktu;

membuat kompleks pencahayaan yang spektakuler untuk iklan.

Contoh sederhana dari implementasi tersebut adalah . Algoritma serupa juga banyak digunakan oleh desainer.

Kerugian dari desain LED RGB adalah:

warna titik cahaya yang tidak seragam di tengah dan tepi;

pemanasan yang tidak merata dan penghilangan panas dari permukaan matriks, yang menyebabkan tingkat penuaan sambungan p-n yang berbeda, mempengaruhi keseimbangan warna, mengubah kualitas keseluruhan spektrum putih.

Kekurangan tersebut disebabkan oleh susunan kristal tunggal yang berbeda pada permukaan dasar. Mereka sulit untuk dihapus dan disesuaikan. Karena teknologi RGB ini, model adalah salah satu perkembangan yang paling kompleks dan mahal.

LED fosfor

Mereka lebih sederhana dalam desain, lebih murah untuk diproduksi, lebih ekonomis dalam hal radiasi per unit fluks bercahaya.

Mereka dicirikan oleh kerugian:

di lapisan fosfor, energi cahaya hilang, yang mengurangi keluaran cahaya;

kompleksitas teknologi untuk menerapkan lapisan fosfor yang seragam mempengaruhi kualitas suhu warna;

Fosfor memiliki sumber daya yang lebih pendek daripada LED itu sendiri dan menua lebih cepat selama pengoperasian.

Fitur LED dengan desain berbeda

Model dengan produk fosfor dan RGB dibuat untuk berbagai aplikasi industri dan domestik.

Metode nutrisi

Indikator LED dari produksi massal pertama mengkonsumsi sekitar 15 mA ketika ditenagai dari tegangan langsung kurang dari dua volt. Produk modern telah meningkatkan kinerja: hingga empat volt dan 50 mA.

LED untuk penerangan ditenagai oleh tegangan yang sama, tetapi sudah mengkonsumsi beberapa ratus miliampere. Pabrikan sekarang secara aktif mengembangkan dan merancang perangkat hingga 1 A.

Untuk meningkatkan efisiensi keluaran cahaya, sedang dibuat modul LED yang dapat menggunakan suplai tegangan berurutan ke setiap elemen. Dalam hal ini, nilainya meningkat menjadi 12 atau 24 volt.

Saat menerapkan tegangan ke LED, polaritas harus diperhitungkan. Saat putus, arus tidak mengalir dan tidak akan ada pendar. Jika sinyal sinusoidal bolak-balik digunakan, maka pancaran hanya terjadi ketika setengah gelombang positif lewat. Selain itu, kekuatannya juga berubah secara proporsional sesuai dengan hukum kemunculan nilai arus yang sesuai dengan arah kutub.

Harus diingat bahwa dengan tegangan balik, kerusakan persimpangan semikonduktor dimungkinkan. Itu terjadi ketika 5 volt terlampaui pada satu kristal tunggal.

Metode kontrol

Untuk menyesuaikan kecerahan cahaya yang dipancarkan, salah satu dari dua metode kontrol digunakan:

1. nilai tegangan yang terhubung;

Cara pertama sederhana tapi tidak efisien. Ketika level tegangan turun di bawah ambang batas tertentu, LED mungkin padam begitu saja.

Metode PWM mengecualikan fenomena seperti itu, tetapi jauh lebih sulit dalam implementasi teknis. Arus yang melewati persimpangan semikonduktor dari kristal tunggal disuplai tidak dalam bentuk konstan, tetapi dalam frekuensi tinggi berdenyut dengan nilai dari beberapa ratus hingga seribu hertz.

Dengan mengubah lebar pulsa dan jeda di antara mereka (proses ini disebut modulasi), kecerahan cahaya disesuaikan pada rentang yang luas. Pembentukan arus ini melalui kristal tunggal dilakukan oleh unit kontrol khusus yang dapat diprogram dengan algoritma yang kompleks.

Spektrum radiasi

Frekuensi radiasi yang keluar dari LED terletak pada daerah yang sangat sempit. Ini disebut monokromatik. Ini pada dasarnya berbeda dari spektrum gelombang yang berasal dari Matahari atau filamen pijar dari lampu penerangan konvensional.

Ada banyak diskusi tentang efek pencahayaan seperti itu pada mata manusia. Namun, hasil analisis ilmiah yang serius dari masalah ini tidak kita ketahui.

Produksi

Dalam pembuatan LED, hanya jalur otomatis yang digunakan, di mana mesin robot beroperasi sesuai dengan teknologi yang telah dirancang sebelumnya.

Kerja manual fisik seseorang sama sekali dikecualikan dari proses produksi.

Spesialis terlatih hanya mengontrol aliran teknologi yang benar.

Analisis kualitas produk juga termasuk dalam tanggung jawab mereka.

Anda juga akan tertarik pada:

Ritual tiga lilin dari proserpine

Selamat sore. Hari ini saya ingin menyoroti masalah kesejahteraan. Sangat sering Anda...

Salad dengan vodka Cara membuat salad dengan vodka

Deskripsi terperinci: resep salad vodka dari koki untuk gourmets dan ibu rumah tangga dari...

Bubur dengan labu dalam slow cooker - resep langkah demi langkah untuk memasak dengan susu atau air dengan foto Bubur jagung ramping dengan labu dalam slow cooker

Siapkan bahan-bahan yang diperlukan. Tuang bubur jagung dan gula ke dalam mangkuk multicooker, ...

Challah - roti Yahudi dengan biji wijen

Setiap ibu rumah tangga memiliki rahasia masakannya sendiri yang enak dan cepat. Jika rumahmu...

Keuntungan memasak dengan cara ini Seperti apa selongsong kue di dalam oven

Perlakuan panas sayuran, daging, ikan, jamur, lauk pauk berlangsung di jus sendiri....

Formulir Pencarian

Populer

Interpretasi kemenangan tidur dalam buku-buku mimpi

Percakapan tafsir mimpi dengan mantan

Arti nama Taras adalah karakter dan takdir

Arti rune Mannaz saat meramal cinta atau hubungan

Mengapa serigala bermimpi dalam mimpi - interpretasi pada hari dalam seminggu Arti mimpi serigala hitam abu-abu putih

Arti dan Tafsir Mimpi

Dream Interpretation: gambar dalam mimpi. Mengapa gambar itu bermimpi. Interpretasi dari banyak buku mimpi. Keajaiban angka Mengapa bingkai foto bermimpi