Освещение растений белыми светодиодами — расчет светильника и grow box

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:

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) :

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:

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 х 0.194 м.

Возьмем с запасом 350 эфф.мкмоль/с/м², тогда нашей лампочки будет хватать на квадрат 0.18 х 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 х 1525 мм и прикинем, как на его половинке разместятся элементарные ячейки.

Вполне не плохо. Таким образом, чтобы в достаточной мере осветить площадь 1.44 х 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.

*upd: все цены были актуальны на 19.03.2021

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 100x100x200cm) 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