Светофильтр для растений своими руками

Простейшая фитолампа для растений своими руками

Небольшие габариты, высокий КПД — вот основные достоинства светодиодных источников света, позволяющие собирать высокоэффективные и экономичные светильники.

Однако обычные светодиоды хоть и подходят для подсветки рассады, они расходуют свою энергию не так эффективно, как хотелось бы. Дело в том, что растениям не нужен равномерный спектр во всем диапазоне, им подавай побольше красного и синего. Именно эта часть спектра нужна хлорофиллу для фотосинтеза. Излучения в других диапазона для растений совершенно бесполезны.

Поэтому для подсветки рассады и взрослых растений целесообразнее всего собирать фитолампы для растений своими руками из светодиодов красного и синего свечения. Раньше так и делали:

В последнее время появились одиночные светодиоды, излучающие как раз в красной и синей частях спектра. Их еще называют светодиодами полного спектра (full spectrum led) или фитосветодиодами.
Именно на таких полноспектральных светодиодах я и решил собрать свой первый светильник для рассады.

Интересно, что я никогда не думал о том, как сделать светодиодную подсветку для рассады своими руками, пока не возникла такая необходимость. Оказалось, что это весьма увлекательное занятие.

Для этих целей были закуплены 3-ваттные полноспектровые фитосветодиоды для растений на кристалле Epistar.

Для питания была собрана небольшая схема драйвера (источника тока) на 500 ма, которую мне удалось разместить внутри корпуса от старого зарядника от мобильного телефона. На время тестов перемотал его изолентой, когда (и если) все заработает как надо — посажу на клей.

Можно вообще не заморачиваться с подходящим драйвером, а сразу купить весь комплект (драйвер + светодиоды) рублей за 400. Например, такой.

Известно, что главной проблемой при конструировании фитоламп своими руками из светодиодов является эффективное отведение тепла. При недостаточном охлаждении внутри кристалла светодиода протекают необратимые изменения, приводящие к снижению яркости и, в конечном итоге, к перегоранию.

Задачу охлаждения светодоидов решают разными способами:

1. Активное охлаждение — когда светодиод обдувается кулером. Это снижает ресурс всей системы, привносит дополнительную вероятность поломки и увеличивает шум. Зато позволяет серьезно сократить размеры радиаторов.
2. Пассивное охлаждение — это когда светодиоды устанавливают на радиатор из теплопроводного материала (медь, алюминий) и охлаждение происходит за счет естественного теплообмена с окружающей средой.

Второй способ, конечно, более привлекательный и менее затратный. Надо только взять радиатор побольше.

Площадь радиатора рассчитывается с помощью всяких сложных формул, но уже с древних времен радиолюбители всего мира используют тайное знание — на каждый ватт рассеиваемой мощности нужен радиатор 20 см 2 .

Для тех, кто собирает светодиодные фитосветильники для растений своими руками в промышленных масштабах, в продаже имеются специальный радиаторный профиль. Но он, на мой взгляд, слишком уж дорогие (200 руб за каждые 10 см профиля). Хотя выглядят, конечно, зачетно.

Поэтому я пойду по пути здравомыслящего человека — возьму алюминиевый профиль. Из него можно замутить лампу для рассады своими руками, которую не стыдно повесить над подоконником и при этом добиться отличного охлаждения.

В ближайшем строймаге были приобретены два П-образных профиля, один — поменьше (20х25х20х2, 133 руб), другой — побольше (30х30х30х1.5, 148 руб).
Отрезал желаемый кусок (у меня получилось 56 см), из остатков сделал заглушки по торцам, в которых проковырял отверстия под кабель и выключатель.

Для подвешивания светильника над цветами приделал две петли. Для этих целей хорошо подошли зажимы для тросов по 17 рублей за пару:
Изначально все светодиоды полного спектра для растений имеют планарное расположение выводов, поэтому их надо немного нарастить и загнуть вниз под 90 градусов. Вот так:

В мелком профиле насверлил дырок (туда будут вставляться светодиоды):
Для приклеивания светодиодов нужно брать спец клей, коих развелось просто пруд пруди.

Естественно, чем выше теплопроводность, тем круче. Но, если поверхности ровные и плотно прижаты друг к другу (на расстоянии в десятки микрон, тоньше листа бумаги А4), то теплопроводность термоклея перестает иметь определяющее значение. Хоть детским вазелином мажь, нормальный отвод тепла обеспечен. Тут уже на первое место выходит прочность соединения.

Термоклей, конечно, штука хорошая, но для небольших мощностей достаточно обычного красного герметика из автомагазина, которым мажут всякие прокладки при сборке двигателей. Я взял вот такой:

Держит очень даже неплохо.

Через сутки, когда герметик полностью схватился, подключил все светодиоды последовательно:

Осталось только соединить половинки корпуса и можно включать.

Свет от этих светодиодов очень непривычный, напоминает разведенную в воде марганцовку.

Измерения показали, что фитолампа потребляет 500 ма, общее напряжение 32 вольта.

К сожалению, уже через полчаса работы корпус лампы сильно разогрелся (60-65°C). Сам блок питания — тоже горячий. Работать-то оно при такой температуре будет, но все-таки радиаторы лучше брать побольше. Думаю, 30 см 2 на каждый Ватт мощности светодиода, будет самое то.

Несколько отверстий в корпусе зарядника помогли решить проблему перегрева драйвера:

Кстати, недорогой радиатор для одиночного светодиода куда-нибудь на дачу или в теплицу можно сделать из полос алюминия:

В завершении хочу показать еще как сделать фитолампу для растений своими руками (видео не мое, но очень познавательное):

Если вы такой же новичек в области светодиодного фитосвета, надеюсь, моя история помогла разобраться как сделать подсветку для рассады на подоконнике. Только не повторяйте моих ошибок — берите радиаторы бОльшей площади или ставьте вентиляторы.

Осталось только придумать, как повесить фитолампу на пластиковое окно и можно звать хозяйку принимать работу.

Знаю, что проще всего закрепить лампу на окне на супер-присосках, вот таких:

Я же пошел по наиболее дешевому пути: вырезал хомут из тонкого пластика (из крышки от ведра из-под краски) и загнул ему ножки с помощью фена. Вроде нормально получилось. А главное, можно, не снимая лампы, открывать окно в режиме микропроветривания.

И вот, моя первая светодиодная лампа для растений своими руками уже висит над рассадой:

Источник

Светодиодные фитолампы для растений своими руками

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

Расчёт необходимого света

Для того чтобы фитосветильник действительно ускорил рост растений, необходимо произвести корректный расчёт его параметров. Главной оптической характеристикой любого источника света является световой поток, который указывает на то, сколько световой мощности (люмен) выдаёт лампа. Его значение указывается на упаковке. В свою очередь, для растений основным показателем является освещённость, указывающая количество люмен в 1 м 2 .

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

Ф – световой поток, лм;
E – требуемая освещённость, величина которой задаётся индивидуально для каждого вида растений, лк;
S – площадь, которую следует освещать, м 2 ;
К_и – коэффициент, учитывающий потери света на рассеивание.

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

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

Не стоит забывать о мощности светодиодного светильника и угле половинной яркости, часто именуемом как угол рассеивания. Иногда, даже правильно собранный фитосветильник оказывается неэффективным. Излишняя удалённость приводит к потерям световой мощности (закон обратных квадратов), а маленький угол рассеивания – к недосветам по краям. Светодиоды испускают тепло в противоположную сторону относительно излучаемого светового потока. Поэтому их можно максимально приблизить к растениям, оставляя в запасе всего несколько сантиметров.

Как сделать фитолампу и что для этого понадобится?

Для изготовления фитолампы своими руками понадобятся:

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

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

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

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

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

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

Применение фитоленты

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

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

Мощная фитолампа с цоколем Е27 своими руками

Сделать эффективную и экономичную подсветку для рассады своими руками можно из нескольких светодиодных ламп, которые собирают из отдельных компонентов. Для этого на нужно купить DIY-набор (например на Aliexpress), включающий все необходимые детали для сборки лампы, а именно:

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

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

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

Одна такая фитолампа способна обеспечить полноценный досвет в вечернее время нескольким комнатным цветкам или рассаде, высаженной на площади до 0,25 м 2 .

Топ 4 ошибки при самостоятельной сборке фитосветильника

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

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

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

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

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

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

Подводя итоги

На основании информации из разных источников, включая практические наблюдения и видеорепортажи с обзором различных фитоламп, можно сделать следующий вывод. На сегодняшний день ситуация на российском рынке такова, что выгоднее сделать подсветку для растений своими руками, чем купить готовый продукт. Дешёвые фитолампы имеют много недостатков, а фитосветильники высокого качества многим не по карману. Поэтому самодельный светодиодный светильник – это золотая середина.

Источник