Светодиодные светильники ярко заявляют о себе в сфере растениеводства, где их низкая стоимость и высокая эффективность позволяют повышать урожайность в условиях закрытого грунта. В результате производители томатов, листовой зелени и множества других культур полагаются на светодиоды для своих городских ферм. Целая отрасль тепличного земледелия начинает набирать силу.

Чтобы обеспечить питанием этот рост зеленого хозяйства, растениеводы могут обратиться к более мощным светодиодным светильникам мощностью около 1000 Вт. Хотя на рынке представлено множество вариантов светильников мощностью 1000 Вт, вариантов для их питания значительно меньше. Одним из немногих решений электропитания, способных обеспечить более яркое освещение тепличных ферм, является MEAN WELL HVGC-1000— уникальный драйвер, способный выдерживать нагрузку 1000 Вт и при этом предлагающий интересные дополнительные преимущества, такие как подключение к IoT и интеллектуальное диммирование.

Расцвет светодиодов в растениеводстве

 Тепличное земледелие традиционно было наиболее распространено в сельскохозяйственных центрах, расположенных в более холодных регионах с более коротким летом, где использование искусственного освещения позволяло продлевать вегетационный период. В прошлом натриевые лампы высокого давления (НЛВД) были лучшим выбором для тепличного земледелия.

Хотя попытки заменить освещение НЛВД на светодиоды предпринимались и раньше, полностью заменить лампы НЛВД было сложно из-за более высокой стоимости и ограниченной доступности светодиодных светильников.

Однако твердотельное освещение значительно усовершенствовалось, и производители узнали, что благодаря меньшему выделению тепла по сравнению с НЛВД светодиодные светильники можно размещать ближе к растениям. Вертикальные фермы также продемонстрировали преимущества использования светодиодов для выращивания растений в местах с ограниченным физическим пространством. Кроме того, светодиоды позволяют точно настраивать цветовой спектр освещения для получения максимальной урожайности конкретной культуры.

Например, согласно исследованию Вагенингенского университета и научно-исследовательского центра, использование дополнительного светодиодного освещения в томатных теплицах может увеличить урожайность на 11 процентов по сравнению с дополнительным освещением НЛВД.

Хотя легализация каннабиса в некоторых штатах США способствовала росту исследований в области тепличного земледелия, это, безусловно, не самая распространенная культура, выращиваемая при светодиодном освещении, поясняет Кай Ли, менеджер по продукции компании MEAN WELL.

«Томаты занимают первое место, также много листовой зелени, — сказал Ли. — Но светодиодное освещение для растениеводства во многом развивалось благодаря марихуане, потому что она гораздо более прибыльна, поэтому в исследования и разработку светодиодных технологий освещения вкладывалось намного больше ресурсов. Теперь светодиодное освещение для растениеводства достигло уровня, при котором оно стало значительно более доступным и зрелым. От этого выиграла вся отрасль светодиодного освещения для выращивания растений, которое теперь используется для самых разных культур».

В свою очередь, целая отрасль, посвященная тепличному земледелию, выросла, казалось бы, за одну ночь: такие компании, как AppHarvest, построили крупнейшую в мире тепличную установку светодиодного освещения. Занимая площадь 60 акров, тепличная ферма оснащена системой светодиодного освещения стоимостью 15 миллионов долларов, хотя зимой для обогрева, помимо освещения, будет также использоваться освещение НЛВД. В рамках другого проекта голландский производитель Bryte также построил томатную теплицу площадью 8,3 гектара с использованием светодиодного освещения.

Эта нишевая отрасль процветает по целому ряду причин. Местное городское сельское хозяйство может помочь сократить площади крупных открытых ферм, а также снять с Центральной долины Калифорнии логистическую нагрузку, связанную с перевозкой свежей продукции по всей территории США. Это означает меньшую нагрузку на и без того страдающий от засухи регион и снижение потребности в транспортировке. Тепличное земледелие также идеально подходит для регионов, страдающих от плохого качества или загрязнения почвы и подземных вод, поскольку позволяет выращивать продукцию на месте.

Питание мощных светодиодов

Учитывая масштаб и охват многих проектов тепличного земледелия, потребуются крупномасштабные решения в области освещения. Но даже если размер теплицы не достигает 60 акров, в зависимости от конфигурации могут быть предпочтительнее более крупные светильники или группы светильников. Это означает необходимость использования более мощных светильников, таких как массивы мощностью 1000 Вт или даже несколько массивов, потребляющих меньше энергии. Однако на рынке не так много источников питания мощностью 1000 Вт.

HVGC-1000 обладает функцией интеллектуального диммирования и интеграцией с IoT. (Изображение предоставлено компанией MEAN WELL.)

Одним из немногих доступных драйверов мощностью 1000 Вт является HVGC-1000 от MEAN WELL. Единственный другой конкурент на самом деле представляет собой устройство мощностью 1200 Вт, но поскольку теплицы могут переоборудоваться под светодиоды с распространенных светильников НЛВД мощностью 1000 Вт, 1200 Вт окажется слишком много — если только не планируется полная перепрокладка проводки системы. Более того, драйвер на 1200 Вт также более чем вдвое крупнее HVGC-1000, хотя обеспечивает лишь на 20 процентов больше энергии.

По словам Кай Ли, компания MEAN WELL не намеревалась разрабатывать драйвер специально для сельскохозяйственных применений; скорее, так уж вышло, что устройство хорошо вписалось в бум растениеводства, обусловленный использованием светодиодов. Отчасти это объясняется гибкостью источника питания и его способностью взаимодействовать со вспомогательными IoT-устройствами.

Драйвер HVGC-1000 имеет встроенное диммирование «три в одном» (0–10 В постоянного тока, ШИМ-сигнал 10 В или сопротивление) с возможностью использования DALI 2.0 или интеллектуального таймерного диммирования. Это означает, что пользователи могут применять различные устройства диммирования, которые у них уже могут быть, включая цифровой интерфейс освещения DALI 2.0, позволяющий диммировать, отслеживать и управлять драйвером. Интеллектуальное диммирование позволяет напрямую программировать поведение диммирования драйвера без использования компьютера.

Вышеупомянутые функции в сочетании со вспомогательным питанием драйвера 12 В/500 мА позволяют подключать контроллеры диммирования и оборудование IoT, необходимое для приложений интеллектуального управления и мониторинга.

«К драйверу можно подключить интеллектуальный датчик, работающий за счет вспомогательного питания, — пояснил Ли. — Они способны отслеживать рабочее состояние драйвера и управлять им по беспроводной связи или проводным способом, включать и выключать его из диспетчерской и узнавать, работает ли драйвер исправно. Это важно для удаленного доступа и мониторинга. С офисным освещением можно зайти в комнату и увидеть, выключено ли оно, но на крупном объекте невозможно ежедневно обходить всю территорию, чтобы проверить, все ли светильники работают. Благодаря этому по системе управления можно определить, что, скажем, светильник №7 в ряду №22 погас, и заранее подготовить обслуживание».

Ли также отметил, что беспроводное диммирование может быть внедрено для снижения стоимости монтажа светильника, чтобы пользователям не приходилось прокладывать дополнительный комплект электрических кабелей к контроллеру. Что еще важнее, диммирование можно использовать для максимизации эффективности освещения. Интеллектуальные датчики можно использовать для обнаружения присутствия людей или дневного света, чтобы светильники автоматически и интеллектуально включались при подходящих условиях.

В связи с этим HVGC-1000, в частности, позиционируется как обладающий очень высокой эффективностью преобразования мощности — до 96 процентов, что означает, что в виде тепла рассеивается лишь четыре процента мощности. При этом система принимает широкий диапазон входного напряжения от 180 до 528 В переменного тока, с моделями, рассчитанными на различные номинальные токи в диапазоне от 1320 мА до 7000 мА. Это отличается от других драйверов, которые обычно допускают лишь одну комбинацию напряжения и тока, обеспечивающую максимальную мощность. HVGC-1000, напротив, может работать при более низком или более высоком токе в зависимости от потребностей заказчика, повышая общую энергоэффективность.

За пределами светодиодного освещения для растениеводства

Если бум светодиодного освещения и городского садоводства продолжится в соответствии с прогнозами, отрасль естественным образом увидит развертывание более крупных массивов светодиодных светильников, что неизбежно потребует более мощных драйверов. Поскольку светодиодное освещение сейчас более эффективно и зачастую более экономично по сравнению с традиционным освещением, было бы неудивительно увидеть, как та же тенденция из растениеводства распространится на другие отрасли.

Усовершенствования в области мощных светодиодных технологий могут затронуть сферы, требующие крупных светильников, установленных на высоких мачтах, например, в аэропортах, морских портах и на стадионах. Использование интеллектуального диммирования или IoT-устройств в сочетании с мощными светодиодными массивами в конечном счете может позволить этим объектам интеллектуально отслеживать и контролировать светильники таким образом, чтобы повысить общую энергоэффективность и снизить затраты. Однако для этого потребуется соответствующий драйвер, и на данный момент HVGC-1000 является единственным на рынке продуктом, способным обеспечить эти возможности.

Чтобы узнать больше о MEAN WELL HVGC-1000.

[Источник: Engineering.com]