Освещение растений белыми светодиодами — расчет светильника и grow box23.03.2021 07:18

Пришла весна, а с ней и мысль собрать что-нибудь старшему поколению для дачной рассады.

Сначала думал ограничиться готовой фитолампой с авито, но ознакомившись с местными публикациями один, два и три за авторством @iva2000 и @Fenyx_dml решил повторить расчеты и прикинуть, что можно сделать своими руками. Для максимальной простоты решил использовать светодиодные лампочки 4000К в патроне Е27 из Леруа:

Световой поток одной лампы:	900 Лм
Мощность одной лампы:	10 Вт
Цветовая передача:	80 Ra
Температура цвета:	4000 К

Подберем площадь элементарной ячейки, которую наша лампа сможет осветить таким образом, чтобы плотность освещения на м² была не менее 300 эфф.мкмоль/с/м².

Для этого воспользуемся сначала формулой из этой публикации и рассчитаем энергетическую ценность света одной ламы (YPF) :

$YPF = \cfrac{\eta}{100}*\left(1.15+\frac{35*Ra-2360}{CCT}\right), эфф.мкмоль/Дж$

η — световая отдача, Лм/Вт

η = Световой поток одной лампы / Мощность одной лампы = 900/10 = 90 Лм/Вт.

Ra — общий индекс цветопередачи = 80

CCT — коррелированная цветовая температура в градусах Кельвина или, как пишут в Леруа, «Температура цвета (в K)» = 4000 K

Подставляем все в формулу:

$YPF = \cfrac{90}{100}*\left(1.15+\frac{35*80-2360}{4000}\right) = 1.134$

Энергетическая ценность света одной лампы (YPF) = 1.134 эфф.мкмоль/Дж.

Далее, как и в публикации умножаем YPF на мощность: 1.134×10 = 11.34 эфф.мкмоль/с.

Теперь вычислим, для какой площади плотность освещения на 1 м² будет не менее 300 эфф.мкмоль/с/м²:

11.34 / 300 = 0.0378 м²

Если округлить, то получим квадрат 0.194×0.194 м.

Возьмем с запасом 350 эфф.мкмоль/с/м², тогда нашей лампочки будет хватать на квадрат 0.18×0.18 м. В итоге получили элементарную ячейку, с помощью которой уже можно собрать как сам осветитель, так и grow box.

Пусть grow box будет из фанеры, обшитой алюминиевой фольгой. Тогда возьмем стандартный лист 1525×1525 мм и прикинем, как на его половинке разместятся элементарные ячейки.

Вполне не плохо. Таким образом, чтобы в достаточной мере осветить площадь 1.44×0.72 = 1.036 м² нам понадобится 32 лампочки.

Теперь можно прикинуть, сколько будет стоить что-то подобное:

Освещение будет собираться на лампах в патронах Е27 (простая замена и 220В). Питание через розетку с таймером (автоматизация включения/выключения).

Ящик из фанеры и брусков. На внутреннюю поверхность предусмотрим монтаж обычной пищевой фольги (степлером или клеем).

Также можно добавить возможность перемещать потолок со светильниками ближе/дальше от растений, но пока обойдемся самым простым решением. Ниже приведен расчет самого бюджетного варианта, когда потолок просто зафиксирован.

лампа	178	руб	32	шт	5696	руб	ссылка
патрон	55	руб	32	шт	1760	руб	ссылка
провод	338	руб	2	шт	676	руб	ссылка
вилка	98	руб	1	шт	98	руб	ссылка
розетка — таймер	454	руб	1	шт	454	руб	ссылка
Освещение — sub total					8684	руб

фанера 1525×1525х8	708	руб	1	шт	708	руб	ссылка
фанера 1525×1525х4	363	руб	2	шт	726	руб	ссылка
брусок 20×45х2000	61	руб	8	шт	488	руб	ссылка
фольга 40 м х 30 см х8 мкм	339	руб	1	шт	339	руб	ссылка
Короб а-ля growbox — sub total					2261	руб

ИТОГО					10945	руб

Учитывая количество задействованных лампочек, видится разумным добавить охлаждение с помощью вентиляторов.

Кстати, ради интереса глянул на aliexpress, что предлагают соседи по планете и наткнулся на вполне красивые изделия. Вот, например, примерно под ту же площадь (бокс 100×100x200cm) и уже в заводском исполнении предлагается такой набор.

Подводя итог, сложно сказать, получается ли экономия. Если сравнивать с готовыми решениями, то на первый взгляд, экономия присутствует. Но при добавлении в расчеты стоимость выполнения самих работ (съездить закупить, доставить, нарезать, насверлить, соединить проводами), ответ уже не столь кажется столь очевидным.

p.s.: для энтузиастов прикладываю файлы расчета (excel) и 3D модельки (sketchup)

3D модель, код извлечения: s8g9

Расчет, код извлечения: 6exn