Astăzi, mai mult de jumătate din populația lumii locuiește în orașe, iar această tendință pare să continue. Atunci când vine vorba de a oferi oamenilor așa numitele mega orașe, cu suficientă hrană sănătoasă, metodele convenționale de a face agricultură își vor arăta curând limitele. O soluție posibilă este iluminarea pentru horticultură.
Iluminarea pentru horticultură se referă la iluminarea plantelor cu lumină artificială pentru a obține o creștere mai rapidă și țintită; orientată specific, de exemplu, la dezvoltarea mugurilor și coacerea fructelor. Totuși, lumina trebuie să furnizeze un domeniu spectral corect. Pentru creștere, formă, dezvoltare și înflorire a plantelor sunt importante diferite lungimi de undă. De exemplu, dacă pentru tomate este utilizat un LED roșu cu o lungime de undă de 660 nm, el are un efect pozitiv asupra recoltei, în special asupra numărului de fructe. Pe de altă parte, expunerea castraveților la lumină albastră cu 455 nm încetinește creșterea, în vreme ce un albastru cu o lungime de undă de 470 nm conduce la o mai mare suprafață a frunzei și o biomasă proaspătă și uscată.
Durata de timp în care planta este expusă la lumină este, de asemenea, semnificativă pentru iluminarea în horticultură. “Durata zilei naturale” poate fi extinsă cu ajutorul luminii artificiale și se poate ajunge astfel la o creștere mai puternică și o dezvoltare crescută a mugurilor.
Mai mult, există o gamă de opțiuni pentru aranjarea luminilor pentru plante. Metoda standard este aceea a iluminării de sus, în care LED-urile sunt atârnate deasupra plantelor. Datorită căldurii reduse dezvoltate de LED-uri, distanța dintre sursa de lumină și plantă poate fi păstrată la minim, În acest fel, sertarele pot conține un număr mai mare de nivele. În continuare, LED-urile pot, de asemenea, permite “inter-iluminarea”. În acest caz, luminile sunt poziționate între plante, ceea ce prin comparație cu iluminarea de sus ajută la reducerea umbririi. Această abordare asigură că plantele mai mici sunt expuse, de asemenea, la suficientă lumină.
Figura 1
Mulțumită noilor tehnologii LED, este posibilă maximizarea expunerii plantei la lungimi de undă precise, care stimulează fotosinteza și creșterea optimă. Suplimentar, posibilitatea de a influența perioada de expunere și de a beneficia de un aranjament flexibil al LED-urilor sunt argumente puternice în favoarea utilizării iluminării cu LED-uri pentru creșterea plantelor. În domeniul iluminării pentru horticultură, gama de produse OSLON-SSL de la OSRAM Opto Semiconductors oferă un portofoliu extins de LED-uri de înaltă performanță cu rezistivitate termică redusă. Capsulele ceramice robuste sunt ideale pentru condițiile din interiorul serelor. Familia OSLON-SSL-Colors este disponibilă în opt culori, de la 450 nm (albastru închis) la 730 nm (roșu îndepărtat), care reprezintă cele mai de încredere lungimi de undă în termeni de creștere a plantelor. Everlight Electronics oferă, de asemenea, clienților o gamă largă de produse pentru sectorul iluminării horticole, fiind din această cauză o completare ideală a portofoliului Rutronik.
În orice caz, fiecare LED trebuie să fie alimentat cu energia corespunzătoare. Infineon Technologies este un lider de tehnologie în domeniul managementului puterii și oferă o selecție extinsă de drivere analogice și digitale pentru LED-uri, microcontrolere, MOSFET-uri și circuite integrate de reglare a luminozității pentru soluții de iluminare în horticultură. Portofoliul Infineon Technologies se adresează tuturor topologiilor standard pentru aplicații de tip un singur șir < 100 W, un singur șir > 100 W, precum și multi-șir.
Controler pentru LED-uri monocrome
Controlerul digital, de tip flyback cu un singur nivel, XDPL8105 de la Infineon oferă o soluție perfectă pentru controlul familiei Oslon-SSL-Color, în special atunci când sunt controlate LED-uri unicolore sub 100W. Figura 1 vă prezintă un exemplu de circuit pentru XDPL8105 într-o topologie CC de tip flyback cu un singur nivel. XDPL8105 este un convertor digital AC/DC cu funcție de revenire (flyback) care permite reglarea izolată a strălucirii de la 0 la 10 V. Încă un avantaj îl reprezintă managementul termic inteligent.
Driverul CDM10V poate fi configurat individual, rezultând de aici o multitudine de aplicații versatile. Infineon furnizează componente pre-configurate, dar configurarea poate fi realizată, de asemenea, de către fiecare client individual. Avantajele principale ale utilizării CDM10V sunt reprezentate de opțiunea de programare, de spațiul redus ca urmare a capsulei SOT cu 6 pini, precum și funcția de reglare a strălucirii (0-10 V).
Figura 2 – Soluția PFC/LLC permite o listă de materiale foarte redusă și o distorsiune armonică totală (THD) mică pe un domeniu larg de energie.
Controlul cu precizie al LED-urilor multicolore
Dacă plantele sunt expuse la lumină de la benzi de LED-uri multicolore, este nevoie de un control de precizie pentru a asigura iluminarea cu lungimea de undă corectă. Pentru a atinge acest scop, furnizori precum Infineon sau Diodes oferă o plajă largă de soluții. Un exemplu îl reprezintă circuitul integrat driver LED AC-DC ICL5101 de la Infineon în combinație cu 700V/800V CoolMOS™ P7. (figura 2) Această soluție PFC+LLC oferă peste toate, avantajul unui THD (distorsiune armonică totală) foarte redus pe un domeniu de sarcină larg. Driverul LED DC-DC ILD6150 de la Infineon (figura 3), împreună cu microcontrolerul XMC1300, completează această soluție multi-șir, suportând printre altele, conectivitate, de exemplu prin DALI și DMX, precum și integrarea de echipamente senzoriale. Mai mult, XMC1300 suportă un reglaj exponențial și schimbări liniare ale intensității, asigurând că tranzițiile de culoare și strălucire să apară ca fiind naturale pentru ochiul uman. Mai mult, controlul automat al strălucirii permite un reglaj fără fluctuații, de asemenea, pentru un nivel de reglare de sub 0.1%.
Figura 3
Din perspectivă financiară, utilizarea LED-urilor oferă diferite avantaje comparativ cu opțiunile de iluminare convenționale. Pentru început, LED-urile nu se ard precum becurile tradiționale, ci apare o depreciere în timp a fluxului luminos. În vreme ce becurile uzuale pot rezista în medie până la un an, LED-urile de top pot opera acum mai mult de 50000 de ore (în funcție de tipul de aplicație).
Durata de viată crescută aduce cu sine o mai mare siguranță în funcționare. Mai mult, printr-un control eficient se poate economisi energie. Iluminarea pentru horticultură anunță o creștere în următorii ani mulțumită noilor tehnologii LED și unităților de control inteligent.
Rutronik a recunoscut această tendință încă de la primii pași și deja oferă o gamă largă de produse ce pot fi utilizate pentru iluminarea în horticultură. Radiatoare, conectori, cabluri, MOSFET-uri, diode și microcontrolere sunt numai câteva exemple din portofoliul extins al Rutronik.
Autor: Svenja Mahler, Product Sales Manager Opto (LED IR)
Rutronik | www.rutronik.com
