mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2017-2-115-121mateltech-308Research ArticleМоделирование процессов и материаловMODELING OF PROCESSES AND MATERIALSЧисленное моделирование и выбор светодиодов для фитосветильниковNumerical simulation and LEDs adaptation for grow lampСупельнякС. И.SupelnyakS. I.

аспирант

Postgraduate Student

supelnyak@gmail.comКосушкинВ. Г.KosushkinV. G.

доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение»

Professor, Head of the Material Sciences Department

kosushkin@gmail.comМосковский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Калужский филиал)РоссияKaluga Branch of Bauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation201717062019202115121Copyright © Супельняк С.И., Косушкин В.Г., 20192019Супельняк С.И., Косушкин В.Г.Supelnyak S.I., Kosushkin V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/308

Твердотельная технология освещения на основе светодиодов предлагает широкие возможности в освещении растений. Представлен прототип твердотельной лампы на основе светодиодов InGaN с максимумами излучения 440, 460, 530 нм и AlInGaP с максимумами излучения 590, 630 и 660 нм, оснащенный источником стабилизированного тока и оптимизированным радиатором. Спектр излучения светодиодного осветителя представляет собой результат численного моделирования с применением экспериментально полученного спектра поглощения листа растения. Проведено сравнение эффекта применения светодиодов с воздействием натриевой трубчатой лампы. На основе оценки результатов биометрических измерений, которые проводили на протяжении всего эксперимента, показана возможность воздействия спектра предложенного светодиодного осветителя на рост растений.

Solid−state lighting technology based on LEDs offers ample opportunities in plant lighting. This article presents a prototype of a solid−state lamp based on InGaN LEDs with radiation peaks of 440, 460, 530 and AlInGaP with radiation peaks at 590, 630 and 660 nm, equipped with a source of stabilized current and an optimized radiator. The emission spectrum of the LED illuminator is the result of numerical simulation using an experimentally obtained absorption spectrum of a leaf of a plant. The effect of using LEDs was compared to the effect of a sodium tubular lamp. Evaluation of the results of biometric measurements that were made throughout the experiment showed the possibility of the effect of the spectrum of the proposed LED illuminator on plant growth.

светодиодный осветительтвердотельныйспектр излученияспектр поглощенияадаптивный светильникlight−emitting diodesolid−state lightingillumination spectrumabsorption spectrumadaptive lampReferencesMassa G. D., Kim H.−H., Wheeler R. M., Mitchell C. A. Plant productivity in response to LED lighting // HortScience. 2008. V. 43, N 7. P. 1951—1956. DOI: 10.21273/HORTSCI.43.7.1951Massa G. D., Kim H.−H., Wheeler R. M., Mitchell C. A. Plant productivity in response to LED lighting. HortScience, 2008, vol. 43, no. 7, pp. 1951—1956. DOI: 10.21273/HORTSCI.43.7.1951Singh D., Basu C., Meinhardt−Wollweber M., Roth B. LEDs for energy efficient greenhouse lighting // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 49. P. 139—147. DOI: 10.1016/j. rser.2015.04.117Singh D., Basu C., Meinhardt−Wollweber M., Roth B. LEDs for energy efficient greenhouse lighting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 49, pp. 139—147. DOI: 10.1016/j. rser.2015.04.117Yano A., Fujiwara K. Plant lighting system with five wavelength−band light−emitting diodes providing photon flux density and mixing ratio control // Plant Methods. 2012. V. 8, N 1. P. 46 (12 pp.). DOI: 10.1186/1746-4811-8-46Yano A., Fujiwara K. Plant lighting system with five wavelength−band light−emitting diodes providing photon flux density and mixing ratio control. Plant Methods, 2012, vol. 8, no. 1, p. 46 (12 pp.). DOI: 10.1186/1746-4811-8-46Urbonavičiūtė A., Duchovskis P., Brazaitytė A., Samuolienė G. Photophysiological investigations using light emitting diode illumination // Rural Development. 2009. V. 4, N 1. P. 414—417.Urbonavičiūtė A., Duchovskis P., Brazaitytė A., Samuolienė G. Photophysiological investigations using light emitting diode illumination. Rural Development, 2009, vol. 4, no. 1, pp. 414—417.Morrow R. C. LED lighting in horticulture // HortScience. 2008. V. 43, Iss. 7. P. 1947—1950. DOI: 10.21273/HORTSCI.43.7.1947Morrow R. C. LED lighting in horticulture. HortScience, 2008, vol. 43, no. 7, pp. 1947—1950. DOI: 10.21273/HORTSCI.43.7.1947Novičkovas A., BrazaitytėA., Duchovskis P., Jankauskienė J., Samuolienė G., Virsilė A., Sirtautas R., Bliznikas Z., Zukauskas A. Solid−state lamps (LEDS) for the short−wavelength supplementary lighting in greenhouses: experimental results with cucumber // XXVIII International Horticultural Congress on Science and Horticulture for People (IHC2010): International Symposium on Greenhouse 2010 and Soilless Cultivation. 2010. Art. No. 927. P. 723—730. DOI: 10.17660/ActaHortic.2012.927.90Novičkovas A., Brazaitytė A., Duchovskis P., Jankauskienė J., Samuolienė G., Virsilė A., Sirtautas R., Bliznikas Z., Zukauskas A. Solid−state lamps (LEDS) for the short−wavelength supplementary lighting in greenhouses: experimental results with cucumber. XXVIII International Horticultural Congress on Science and Horticulture for People (IHC2010): International Symposium on Greenhouse 2010 and Soilless Cultivation, 2010, art. no. 927, pp. 723—730. DOI: 10.17660/ActaHortic.2012.927.90Olle M., Viršile A. The effects of light−emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality // Agricultural and Food Science. 2013. V. 22, N 2. P. 223—234. DOI: 10.23986/afsci.7897Olle M., Viršile A. The effects of light−emitting diode lighting on greenhouse plant growth and quality. Agricultural and Food Science, 2013, vol. 22, no. 2, pp. 223—234. DOI: 10.23986/afsci.7897Tennessen D. J., Bula R. J., Sharkey T. D. Efficiency of photosynthesis in continuous and pulsed light emitting diode irradiation // Photosynthesis research. 1995. V. 44, N 3. P. 261—269. DOI: 10.1007/BF00048599Tennessen D. J., Bula R. J., Sharkey T. D. Efficiency of photosynthesis in continuous and pulsed light emitting diode irradiation. Photosynthesis Research, 1995, vol. 44, no. 3, pp. 261—269. DOI: 10.1007/BF00048599Соколов А. В., Юферев Л. Ю. Моделирование спектров светодиодных матричных светильников // Инновации в сельском хозяйстве. 2014. №. 2. С. 65—72.Sokolov A. V., Yuferev L. Yu Modeling the spectra of LED matrix lighting. Innovatsii v sel’skom khozyaistve = Innovations in Agriculture, 2014, no. 2, pp. 65—72. (In Russ.)Lichtenthaler H. K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // In: Methods in enzymology. V. 148. N.−Y.: Academic Press Inc., 1987. P. 350—382. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1Lichtenthaler H. K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. In: Methods in enzymology, vol. 148. New York: Academic Press Inc., 1987, pp. 350—382. DOI: 10.1016/0076-6879(87)48036-1Alkema J., Seager S. L. The chemical pigments of plants // J. Chem. Educ. 1982. V. 59, N 3. P. 183. DOI: 10.1021/ed059p183Alkema J., Seager S. L. The chemical pigments of plants. J. Chem. Educ., 1982, vol. 59, no. 3, p. 183. DOI: 10.1021/ed059p183Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление : справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.Kutateladze S. S. Teploperedacha i gidrodinamicheskoe soprotivlenie [Heat transfer and flow resistance]. Moscow: Energoatomizdat, 1990. 367 p. (In Russ.)Найвельт Г. С., Мазель К. Б., Хусаинов Ч. И., Затикян Г. П., Шаров Л. Н., Кузнецов С. А., Алексеев В. А., Киселев Л. М., Тихонов В. И., Шуваев Ю. Н. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры: справочник. М.: Радио и связь, 1985. 576 с.Naivelt G. S., Mazel K. B., Khusainov Ch. I., Zatikyan G. P., Sharov L. N., Kuznetsov S. A., Alekseev V. A., Kiselev L. M., Tikhonov V. I., Shuvaev Yu. N. Istochniki pitaniya radioelektronnoi apparatury [Power Supplies of Electronic Equipment]. Moscow: Radio i svyaz’, 1985, 576 p. (In Russ.)Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача : учебник для вузов. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.Isachenko V. P., Osipova V. A., Sukomel A. S. Teploperedacha [Heat Transfer]. Moscow: Energoizdat, 1981, 416 p. (In Russ.)Супельняк С. И., Адарчин С. А., Стрельченко С. С., Косушкин В. Г. Разработка методики определения спектра поглощения биологических систем на примере растений // Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. № 12(36). DOI: 10.18698/2308- 6033-2014-12-1290Supelnyak S. I., Adarchin S. A., Strelchenko S. S., Kosushkin V. G. Development of methods for determining the absorption spectrum of biological systems by an example of plants. Engineering Journal: Science and Innovation, 2014, no. 12. (In Russ.). DOI: 10.18698/2308-6033-2014-12-1290

The authors declare that there are no conflicts of interest present.