Как сделать фитолампу своими руками

Фитолампы стали популярным решением для тех, кто занимается домашним растениеводством или выращивает растения в закрытом помещении. Они предоставляют необходимый спектр света для фотосинтеза и роста растений. Хотя на рынке представлено множество готовых фитоламп, можно сэкономить деньги и создать собственную фитолампу своими руками. В этой статье мы расскажем о нескольких простых шагах, которые помогут вам создать функциональную и эффективную фитолампу.

Какие материалы и инструменты нужны для создания фитолампы своими руками?

Большинство необходимых материалов можно приобрести в строительных магазинах и магазинах радиодеталей. Также всё это без проблем можно заказать онлайн. Итак, что же именно необходимо?

• Светодиоды или LED-ленты;
• Драйвер или блок питания;
• Термоклей или термопаста;
• Провода и вилка;
• Основание из теплоотводящего металла;
• Стойка или подвесная система для установки и крепления лампы;
• Фурнитура для крепления;
• Паяльник (не более 25 Вт, чтобы не перегреть диоды)

Дополнительно можно использовать:

• Выключатель и диммер;
• Отражатель;

Фитолампы бывают не только на светодиодах, это могут быть также и газоразрядные лампы. Некоторые советуют использовать даже люминисцентные лампы для офиса. Сразу скажем, что это плохая идея — спектр таких ламп совершенно не подходит для растений.

Мы выбрали светодиоды, как наиболее оптимальное решение, так как они имеют хороший КПД, низкие затраты электроэнергии, длительный срок службы и мало греются, поэтому не перегревают растения, а также имеют однонаправленное свечение, таким образом проще контролировать направление светового потока и в большинстве случаев можно обойтись даже без отражателя. К тому же при создании фитолампы своими руками вы можете выбрать спектр светодиодов под определённую культуру.

Для сборки фитолампы понадобятся элементарные навыки пайки. Если вы не имеете таких навыков, то, возможно вам будет проще взять подложку с уже напаянными светодиодами или сразу купить готовое решение на нашем сайте.

Для того, чтобы правильно собрать фитолампу своими руками нужно учесть несколько ключевых нюансов, это спектр диодов, их количество, охлаждение и драйвер. Разберём подробнее каждый пункт.

Спектр светодиодов для фитолампы

Для фотосинтеза, цветения и плодоношения растения используют определенные длины волн света, которые способствуют фотосинтезу и оптимальному росту. При выборе светодиодов для создания фитолампы необходимо учитывать спектральные потребности растений в разных фазах их роста.

Наиболее эффективные и важные для фитоламп являются светодиоды синего (440 нм) и красного (660 нм) спектра, а также дальнего или, как его называют фар красного (730-740 нм) света, а в небольшой степени – ультрафиолетовые светодиоды (380 нм). Каждый из этих спектров имеет свою роль в физиологических процессах растений и оказывает важное влияние на их рост и развитие.

Синий спектр (около 440 нм) играет ключевую роль в фотоморфогенезе, то есть влияет на рост, форму и развитие растений. Стимулирует компактность и формирование крепких стеблей. Активирует фоторецепторы, такие как фитохромы и криптохромы, что влияет на фотосинтез, фототропизм и фотопериодизм.

Красный спектр (около 660 нм) способствует фотосинтезу, цветению и плодоношению, активирует хлорофилл, способствует накоплению энергии и регулирует физиологические процессы, включая рост корней и стеблей.

Дальний красный спектр (730-740 нм) является дополнением к красному спектру, активирует фитохромы, способствует фотопериодизму, цветению, созреванию плодов и повышению содержания флавоноидов.

Ультрафиолетовый спектр (около 380 нм) обычно не является основным компонентом фитоламп, но его небольшое присутствие может стимулировать производство фитохромов, усиливая фотоморфогенез. Он также может повлиять на синтез флавоноидов и антиоксидантов, улучшая защитные механизмы растений.

Однако, для фитолампы также важным являются белые светодиоды по ряду причин. Во-первых, они содержат полный спектр света, поэтому являются в некоторой степени универсальными для выращивания растений; во-вторых, они более яркие, поэтому увеличивают общую интенсивность света; и в-третьих, белый спектр обеспечивает естественное визуальное восприятие растений, это удобно для наблюдения за их состоянием, проверки наличия вредителей, оценки урожая и других аспектов ухода за растениями.

Оптимальное соотношение между различными светодиодами с разными длинами волн зависит от конкретных потребностей ваших растений и фазы их роста. Обычно достаточно использовать комбинацию синего, красного света и белого в соотношении 2:1:1 или 1:1:1 (синий:красный:белый) для обеспечения оптимального роста и развития растений в большинстве случаев.

Если же вы хотите задействовать также дальний красный и ультрафиолетовый спектры, можно использовать следующее соотношение, как отправную точку:

1. Синий свет: 40-60% от общей мощности фитолампы.
2. Красный свет: 30-40% от общей мощности фитолампы.
3. Дальний красный свет: 10-20% от общей мощности фитолампы.
4. Ультрафиолетового света в большинстве случаев должно быть не более 5%.

Это соотношение позволяет обеспечить достаточное освещение синим светом для стимуляции роста и формирования растений, а также достаточное количество красного света для фотосинтеза, цветения и плодоношения. Добавление дальнего красного света помогает активировать фотопериодические реакции и способствует развитию плодов.

Важно располагать светодиоды равномерно на основании лампы, чтобы все растения в среднем получали одинаковое количество каждого спектра. 

Каждый вид растения может иметь свои предпочтения относительно спектрального состава света. При необходимости можно изменить соотношение светодиодов, чтобы лучше соответствовать потребностям ваших растений и достичь оптимальных результатов в их росте и развитии.

Если же вы планируете выращивать различные растения с разными требованиями к спектру, можно собрать лампу так, чтобы иметь диммер для светодиодов с разными длинами волн. Тогда вы сможете контролировать спектральный состав света в процессе роста растения. Но это значительно усложняет процесс изготовления и повышает конечную стоимость лампы.

Повторим, что в большинстве случаев будет достаточно синего, красного и белого спектра в соотношении 2:1:1 или 1:1:1 (синий:красный:белый).

Какая мощность фитолампы нужна?

Для успешного роста растениям более важен показатель освещенности, чем мощности. Они взаимосвязаны, но не напрямую. Освещенность на квадратный метр измеряется в люксах (lx) , а мощность — то, сколько электроэнергии потребляет фитолампа, в ваттах (Вт).

Различные растения требуют разных уровней освещенности для оптимального роста и развития. В среднем для большинства растений требуется в диапазоне от 2500 до 4000 lx, в фазе цветения или плодоношения или для некоторых особо светолюбивых культур может потребоваться более высокая освещенность, иногда этот показатель достигает десятков тысяч люкс.

Чтобы рассчитать необходимую мощность, нужно понимать, какой уровень освещённости требуется вашим растениям. Если растение не относится к светолюбивым и вы не знаете его потребностей, можно брать в качестве среднего уникального значения 4000 lx.

Сколько светодиодов нужно для самодельной фитолампы?

Один светодиод мощностью 3 Вт даёт около 250 lx, светодиод мощностью 5 Вт даст около 400 lx. Учитывайте, что освещенность очень сильно зависит не только от расстояние между лампой и растением, но и от качества и спектра светодиода, поэтому помните, что эти показатели примерные. Лучше уточнять силу светового потока каждого отдельного светодиода каждого спектра перед покупкой.

Если брать среднюю необходимую освещённость 4000 lx и использовать светодиоды мощностью 3 Вт со светоотдачей в 250 lx, то легко можно посчитать, что на 1 метр квадратный потребуется 16 светодиодов, общей мощностью 48 Вт.

Помните, что необходимое количество света зависит от условий и типа растений. Например, при дополнительной досветке растений на подоконнике, может быть достаточно и 20 Вт, особенно если окна выходят на солнечную сторону.

Если же вы выращиваете, например, орхидеи или клубнику в закрытом пространстве, то таким культурам нужно обеспечить около 20000 люкс, а это значит, что вам понадобится лампа со 80 светодиодами, общей мощностью 240 Вт на метр квадратный. Однако подумайте об охлаждении. Чтобы такая лампа была безопасной, нужно как-то отводить тепло, которое выделяют светодиоды.

Охлаждение самодельной фитолампы из светодиодов

Зачем охлаждать светодиоды? При перегреве кристалл светодиода деградирует, снижается его светопропускающая способность, падает его КПД  так как потребляемая энергия не переходит в результирующую, она выходит в виде тепла, из-за чего светодиод нагревается ещё сильнее и в итоге перегорает.

Как правило, процесс этот достаточно длительный и занимает несколько лет. Выявлено, что при нагреве тела светодиода до 55 градусов Цельсия, их КПД падает на 40% за 10 лет использования. При температуре 80 градусов такое же падение на 40% произойдёт уже за 4 года.

Таким образом, если вы хотите, чтобы самодельная фитолампа прослужила вам более 10 лет, нужно сделать её конструкцию такой, чтобы она могла отводить тепло и не позволяла диодам нагреваться выше 50 градусов.

Чаще всего применяется пассивное охлаждение — светодиоды устанавливают на основание-радиатор из меди или алюминия. Тепло от диодов рассеивается по площади радиатора. Важно учесть, что на каждый ватт рассеиваемой мощности нужен радиатор 25 см², если речь идёт об алюминии.

Таким образом, для одного светодиода мощностью 3 Вт нужно 75 см², или квадрат со сторонами 8,66 см. Это значит, что на одном квадратном метре алюминия можно разместить до 120 светодиодов мощностью 3 Вт каждый.

В случае, если вам нужно разместить много светодиодов на узком профиле, можно использовать специальный радиаторный профиль или хотя бы Ш-образный профиль.

В отдельных случаях используют кулер в качестве дополнительного активного охлаждения, но такой метод используется, как правило, на высокомощных LED-лампах, в остальных случаях достаточно пассивного охлаждения.

Последний нюанс для бесперебойной работы и долгого срока службы вашей самодельной фитолампы — это драйвер.

Драйвер для самодельной фитолампы

Светодиоды требуют определенного уровня тока для надлежащего функционирования и излучения света. Драйвер в LED-фитолампе контролирует и стабилизирует ток, поступающий к светодиодам, а также выполняет функцию преобразования входного напряжения (часто переменного тока) в постоянное напряжение, подходящее для работы светодиодов.

Драйверы могут иметь встроенные механизмы защиты, которые предотвращают повреждение светодиодов в случае перенапряжения или короткого замыкания в электрической сети. Они обеспечивают стабильное и безопасное питание. Также драйверы могут иметь функции регулирования яркости, таймеры и другие возможности управления, которые позволяют оптимизировать использование энергии и достигать желаемых результатов в выращивании растений.

Для правильного выбора драйвера под свою фитолампу нужно учитывать показатели мощности и силы тока.

Чтобы понять, какая мощность драйвера вам нужна, суммируйте общую мощность светодиодов, которые вы будете питать с его помощью. Добавьте небольшой запас мощности (10-20%) для обеспечения стабильности и надежности работы драйвера.

Значения силы тока и напряжения для светодиодов указаны в их спецификации. Убедитесь, что выбранный драйвер поддерживает соответствующий диапазон тока и напряжения.

Пошаговая инструкция, как сделать фитолампу своими руками

Теперь вы знаете все необходимые нюансы для того, чтобы создать фитолампу своими руками. Далее остаётся только следовать инструкции:

1. Наметьте и просверлите отверстия под крепление светодиодов на алюминиевом профиле в желаемом порядке и расположении.
2. Зафиксируйте светодиоды на алюминиевом профиле с помощью термоклея, предварительно обезжирив поверхность. Термоклей необходим для лучшего контакта диодов с радиатором, чтобы хорошо отводить тепло.
3. Убедитесь, что провод достаточной длины для подключения к драйверу. Припаяйте провода к светодиодам, обеспечивая правильную полярность (плюс и минус).
4. Подключите светодиоды к драйверу с помощью проводов. Следуйте инструкциям драйвера.
5. Убедитесь, что светодиоды надежно закреплены, изолированы и не имеют контакта между проводами.
6. Закрепите все провода внутри по периметру профиля, можно сделать это также с помощью термоклея.
7. Установите фурнитуру для крепления на алюминиевый профиль в соответствии с выбранной стойкой или подвесной системой. Для подвешивания можно использовать зажимы для тросов. Под них нужно просверлить отверстия в соответствующих местах.
8. Подключите провода от светодиодов к вилке, следуя стандартным правилам электробезопасности.
9. Проверьте все соединения и провода на отсутствие повреждений и неизолированных контактов.
10. Проверьте работу фитолампы, подключив ее к источнику питания. Убедитесь, что светодиоды светятся равномерно и работают стабильно.

Важно помнить, что создание и подключение электрических устройств требует определенных знаний и навыков. Если вы не уверены в своих способностях, рекомендуем обратиться за помощью к опытному электрику или приобрести готовое решение на нашем сайте.