27.12.2023
Фитолампы, как следует из названия, применяются для выращивания растений даже там, где естественного освещения не хватает. Например, в составе замкнутых систем в условиях Арктики. Такую новаторскую лампу с лазерными элементами, значительно ускоряющими рост растений, разработали в Ростехе.
Разбираемся, чем фитолампы отличаются от обычных и в чем их преимущество.
Для полноценного и гармоничного роста и развития растению, как и любому живому организму, требуется естественный свет, недостаток которого приводит к снижению роста саженца и увяданию побегов. Наибольший дефицит солнечного света приходится на осенние и зимние месяцы. В таких условиях восполнить недостаток полезного излучения помогают источники искусственного излучения, наиболее распространенными из которых на сегодняшний день являются дуговые натриевые трубчатые (ДНаТ) лампы с потребляемой электрической мощностью от 600 до 1200 Вт, применяемые для освещения промышленных тепличных комплексов. Максимум излучения данных ламп находится в желтой и красной области спектра, поэтому их излучение воспринимается как теплый желтый свет. Однако ДНаТ потребляют сравнительно много электрической энергии при низком значении коэффициента полезного действия: порядка 10-15% подводимой мощности преобразуется в световое излучение, остальная энергия преобразуется в тепло, способное вызвать ожоги на листьях.
Распространенными на сегодняшний день являются системы освещения на основе белых светодиодов, которые со временем дошли и до сельского хозяйства. Это подтверждается ежегодным ростом количества высокотехнологичных вертикальных ферм с замкнутым циклом роста растений, освещение в которых осуществляется при помощи светодиодов.
Несмотря на это, светодиоды как источники оптического излучения имеют ряд фундаментальных недостатков: с увеличением тока, протекающего через светодиод, падает его эффективность, при этом не все излучение выходит из кристалла светодиода из-за эффекта полного внутреннего отражения. Данные физические явления ограничивают создание высокомощных светодиодных источников света, но вполне эффективны для создания бытовых фитоламп, которые отличаются от обычных ламп спектральным составом.
Традиционные лампы накаливания излучают свет в желтом и зеленом спектре и не оказывают значительного влияния на вегетативные процессы. При этом они так же, как и ДНаТ, выделяют большое количество тепла, способного вызвать ожоги на листьях. Фитолампы же, в свою очередь, дают синий и красный диапазон лучей. Именно при таком освещении лучше проходит процесс фотосинтеза – растения растут, укрепляются их стебли и корневая система. По мнению экспертов, на синем свету растения лучше набирают зеленую массу. Красный же – стимулирует цветение, образование плодов и их созревание.
Фитолампы особенно востребованы там, где есть недостаток освещенности и наблюдается короткий световой день. Для нашей преимущественно северной страны, с ее арктическими территориями, такой продукт весьма актуален. Кроме того, российский рынок фитоламп во многом заполнен товарами зарубежного производства, поэтому разработка холдинга «Росэлектроника» в условиях тренда на импортозамещение приобретает сегодня особую значимость.
Сами фитолампы подразделяются на несколько типов по спектру свечения: от самых простых двухспектральных (биколорных), излучающих красный и синий свет; мультиспектровых, покрывающих потребность в красном, синем, теплом белом и дальнем красном свете, и до полноспектральных, сочетающих широкий диапазон цветов, но при этом максимальная яркость приходится именно на синий и красный.
Фитолампа, излучение в которой возбуждается лазерным источником, создана на предприятии АО «Оптрон» холдинга «Росэлектроника». Устройство отличается от применяемых в теплицах светодиодных и натриевых ламп более высокой энергоэффективностью, а лазерная подсветка на 10-15% ускоряет рост растений. Помимо этого, лазерная фитолампа поможет тепличным комплексам снизить издержки на энергопотребление, уменьшить углеродный след в атмосферу, повысить иммунитет растений к воздействию внешних факторов и увеличить урожайность..
Автором разработки является начальник специального конструкторского бюро Юрий Ахмеров, представивший это решение в рамках третьего набора программы «Вектор» в августе 2020 года. Проект прошел путь от идеи до готового продукта и был признан победителем. По результатам оценки экспертной комиссии проект сначала вошел в число 98 лучших проектов технологических лидеров, после чего был отобран в топ-30 для дальнейшей преакселерации и, наконец, стал одним из победителей программы Академии Ростеха.
Сейчас фитолампа на основе лазеров представляет собой уже готовый продукт и впервые демонстрировалась широкой общественности предприятием «Оптрон» на выставке достижений отечественной электронной промышленности «Электроника России», проходившей с 28 по 30 ноября в Москве в МВЦ «Крокус Экспо» и собравшей более ста компаний из разных регионов страны.