В заголовке нет опечатки. Если вы здесь оказались, скорее всего у вас дома растут растения и вы знаете, что им нужен свет. Что нужно знать?
Наверное я начну не правильно, но всё таки с того, что покупать не надо. Я уж и не знаю кто тут больше виноват: алчные продавцы, китайские маркетологи, Кейт Джеффри МакКри или человеческая вера в чудо, но полки магазинов ломятся от дешевых фито-ламп разной степени всратости, на маркетах появляются и баснословно дорогие, но столь же отвратительные варианты а окна многоэтажек светятся выжигающим глаза пурпуром. Давайте кратко разберёмся почему так получилось и откуда этот вырвиглаз взялся. Казалось бы всё просто: если вы хотите знать какого цвета должен быть свет лампы для растений, выходите днем на улицу в ясный день и смотрите вверх. Там будет такая яркая круглая штука, Называется Солнце. Жители Санкт-Петербурга могут поискать его изображение в интернете. Вот примерно такой цвет лампы и должен бы был быть. Однако не всё просто.
Особо алчные маркетологи-лохотронщики объясняют так: «Растениям не нужны другие цвета кроме красного и синего Зелёный вообще не нужен, он вон весь отражается поэтому и листья зелёные». Это значит, что у них самый откровенный обман. От такого света будут расти только их кошельки.
Другие продавцы формулируют шире и более расплывчато. Их лампы зачастую напоминают цветомузыку, к которой любят приплетать магическое словосочетание «полный спектр». К этому нередко добавляется откровенное враньё про ватты: на коробке крупно напишут 1000 Вт, а в описании стыдливо припишут, что это «эквивалент 1000 Вт обычного света», тогда как из розетки светильник потребляет хорошо если 200. Ну а чтобы обосновать этот сине-красный винегрет научно, они рассказывают, что хлорофилл поглощает свет избирательно, и обязательно ссылаются на Кейта Джеффри МакКри.
Но МакКри ни в чём не виноват, а наоборот пытался спасти ситуацию. Кривые поглощения хлорофиллов a и b в растворе с двумя резкими пиками и провалом посередине получили другие учёные (в частности, Эмерсон, Цшеиле, Коминс) задолго до МакКри. Сам же Кейт МакКри (Keith J. McCree, 1971–1972) измерял не хлорофилл в растворе, а квантовый выход фотосинтеза целого листа in vivo (исследовал 22 вида высших растений). Работа МакКри как раз опровергала идею о том, что растениям нужны только синий и красный.
В его кривой зелёный свет активно работает: относительная квантовая эффективность в диапазоне 500–600 нм составляет порядка 70–80% от красного максимума. МакКри доказал, что фотосинтез поддерживается широким диапазоном 400–700 нм (PAR / ФАР), именно благодаря вспомогательным пигментам (каротиноидам и лютеину) внутри интактного листа. Пурпурные «магические» спектры маркетологи вывели не из МакКри, а из спектров поглощения экстрагированного хлорофилла в ацетоне/спирте, ошибочно приравняв спектр раствора хлорофилла к эффективности целого растения. Вот так поглощается свет по современным данным.
| Диапазон спектра | Длина волны (нм) | Реальное поглощение целым листом | Роль в физиологии растения |
|---|---|---|---|
| Ультрафиолет (UV-A) | 350–400 | ~85–90% | Защитные пигменты (флавоноиды, антоцианы), утолщение кутикулы, компактность междоузлий. |
| Синий | 400–500 | 90–95% | Максимум поглощения хлорофиллов и каротиноидов. Управление устьицами, подавление вытягивания стебля (криптохромы). |
| Зелёный / Жёлтый | 500–600 | 70–85% | Поглощается внутренними слоями мезофилла листа. Глубоко проникает в толщу листа и в нижние ярусы кроны. |
| Красный | 600–700 | 90–95% | Основной двигатель фиксации CO2. Максимальный квантовый выход на поглощённый фотон. |
| Дальний красный (Far-Red) | 700–750 | 10–30% (резкий спад) | Эффект Эмерсона (ускоряет работу фотосистемы I), реакция избегания тени (фитохромы Pr / Pfr), стимуляция цветения. |
Какие практические выводы мы из этого можем извлечь? А очень простые, возвращаемся на улицу и опять смотрим на Солнце. Вот такой цвет нам и нужен. Кривую МакКри мы уже видели, теперь сравним её со спектром белых диодов. Для примера возьмем один из самсунговских белых диодов и посмотрим его спектр из даташита. Неплохо подходят диоды с цветовой температурой 5000К и 4000К
А теперь приходят экономика, физика и физиология растений. И опять приносят красный цвет, но с большими оговорками. С одной стороны белые светодиоды делают миллиардными тиражами, стоят они копейки, производители борются за каждый цент в минус и за каждую десятую процента КПД в плюс. Но с другой стороны, есть формула фотосинтеза одной молекулы глюкозы.
6CO₂ + 6H₂O + 48–60 hν (фотонов) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
И тут важно то, что растению нужно строго определённое количество фотонов. Красный светодиод выдаёт ощутимо больше фотонов на каждый потраченный ватт мощности. Это происходит потому, что он светит напрямую полупроводниковым кристаллом, тогда как белый светодиод — это на самом деле синий чип, покрытый люминофором. Синий фотон несёт больше энергии и обходится дороже по мощности из розетки, но каждый такой фотон заставляет люминофор переизлучить лишь один вторичный фотон с меньшей энергией — вся разница безвозвратно теряется в виде тепла на люминофоре.
Однако светить только красным нельзя: разовьётся синдром красного света (Red Light Syndrome) — растение потеряет способность нормально развивать листовую пластинку, нарушится регуляция устьиц и упадёт проводимость мезофилла. Растению необходим полный спектр: синий управляет фототропизмом, стимулирует открытие устьиц, предотвращает вытягивание и держит короткие междоузлия; зелёный глубоко пробивает толщу листа и ярусы кроны. Это отдельная большая тема, подтверждающая главное: сбалансированный свет растению жизненно необходим.
Теперь к экономике. Красные диоды требуемого спектра не нужны нигде кроме этой отрасли. Они специальные, их делают в миллион раз меньше чем белых. Они очень дорогие. Цена у них раз в 30-40 выше чем белых того же производителя. Samsung LH351H (v3 / v4, 660nm): ~$0.90 – $1.30 за штуку в партиях (или ~$1.5–2.0 в розницу/образцы). Osram Oslon Square Hyper Red (GH CSSRM5.24): ~$1.20 – $1.80 за штуку. Даже китайские отборные клоны (типа Sanan 3535 660nm) на керамике стоят ~$0.30 – $0.50. Дороже плата при монтаже и закупке компонентов (чипы 3535 требуют пайки на термалпад, в отличие от простых двухконтактных белых), плата сложнее и дороже в монтаже с разными диодами. Светят такие светильники с лёгким розоватым оттенком.
Светильники использующие эти диоды гораздо дороже и окупаются в мощных промышленных светильниках на 600–1000 Вт. Наценка за 660 нм чипы отбивается на счетах за электроэнергию за пару-тройку лет. Но для домашнего стеллажа, рассады или зелени эта переплата не окупится никогда — проще и дешевле «навалить» белого света.
У белого есть ещё несколько приятных взаимосвязанных бонусов.
- За счёт их низкой цены мы можем поставить огромное их количество и пустить очень низкий ток. Характеристики диода нелинейны и на низком токе диод демонстрирует более высокую световую отдачу (лм/Вт) и фотонную эффективность (PPE, мкмоль/Дж). При этом они меньше греются что обеспечивает долгий срок службы.
- Тепло распределяется по большой площади, а не концентрируется в одной точке. Светильникам не нужны массивные алюминиевые радиаторы с рёбрами — они получаются тонкими, лёгкими, а главное — не создают зон локального температурного ожога прямо под диодами, позволяя опускать свет вплотную к растениям.
- Если у нас много светильников, мы начинаем выигрывать за счёт геометрии света. Два светильника по 10 ватт это гораздо больше для растения чем один 20 ватт. Мы можем разместить их таким образом, что они будут светить под разным углом и растение просто не сможет себя так же затенять. Лист повернулся к одному источнику, а другой светит под него и попадает на нижние ярусы. В отличие от одного светящего сверху. На плоских розетках и ранней рассаде эффект будет околонулевым, но на развитых ветвящихся кустах с плотным пологом (перцы, томаты, взрослый базилик) это эквивалентно прибавке до +15% к полезной биомассе при неизменном потреблении из розетки. Эта прибавка за счёт геометрии полностью перекрывает тот выигрыш в энергоэффективности, ради которого в промышленные светильники ставят дорогие красные диоды.
Итог: Если вы не коммерческий агрокомплекс, где досветка жжёт мегаватты круглые сутки, — ваш выбор простой, недорогой белый свет.