Алмаз — это кристаллическая модификация чистого углерода, образованная в глубоких недрах Земли, в верхней мантии на глубинах более 80-100 километров, при исключительно высоких давлении и температуре.

Это самый драгоценный камень, самый твердый и износостойкий минерал, самый блестящий и неподверженный времени самоцвет.

продвижение сайта
Алмазы издавно использовались в качестве самых изысканных ювелирных изделий.
Греки называли алмаз «адамас» или «адамантос» — непобедимый, несокрушимый, непреодолимый; римляне — «диамонд»; арабы — «алмас», наитвердейший; древние иудеи — «шамир»; индусы называли его «фарий».

Настоящюю красота алмазу придает огранка, после которой каждый мастер может с гордостью назвать его бриллиантом. Крупные бриллианты называются солитерами. Обработка заключается в раскалывании или распиливании, последующей обточке и огранке кристаллов со всех сторон для придания им особой формы.

Ювелиры разделяют алмазы почти на тысячи сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличие трещин, минеральных включений и некоторых других признаков. По своей природе, каждый алмаз имеет уникальную форму. Бриллианты же наоборот, изготавливаются по строго определенным правилам.

Все бриллианты мира определяются четырьмя главными характеристиками, определяющими стоимость и ценность этих камней. Для оценки драгоценных камней применяются так называемая классификация четырех C, где каждая из четырех C обозначает один из факторов оценки.

Cut — огранка камня, Clarity — чистота камня, Color — цвет камня, Carat weight — масса камня в каратах.

Современная огранка бриллианта предполагает конкретный вид огранки симметричной круглой формы. Существует два вида огранки — полная и усеченная — пирамидальной формы. Чаще используется огранка на 57 граней и упрощенная состоящая из 17 граней.

Алмазы редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.

Горная порода, содержащая алмазы, получила название кимберлит (по г.Кимберли в Южной Африке).
Первые залежи алмазов появились на Земле примерно 2,5 млрд. Лет назад, а самому молодому месторождению как минимум 50 миллионов лет. Самые большие месторождения находятся в Анголе, Австралии, Ботсване, Намибии, ЮАР, России и Заире. Здесь добывают 80% алмазов мира.

Чтобы получить 1 карат алмазов, нужно добыть и просеять 250 тонн руды!

Потом при огранке алмаз потеряет еще от 40 до 60% своего веса. Т.е. получается всего 0,5 карата ограненных бриллиантов. Но и это еще не все. Лишь четвертая часть всех добытых алмазов пригодна для огранки. Все остальные идут на нужды промышленности, как абразивные материалы и кромки режущего инструмента.

Подавляющее большинство добытых и ограненных бриллиантов — мелкие или очень мелкие. Из всех бриллиантов только 1% имеют вес более 1 карата.

Самым крупным алмазам и бриллиантам обычно дают имена.

Самые крупные бриллианты в мире:

«Великая Звезда Африки» (530,2 карата, произведен из алмаза Куллинан);

«Малая Звезда Африки» (317 каратов);
«Сентинери» (273,85 карата).

Самые древние алмазы были найдены на северо-западе Канады. Ученые считают, что эти алмазы сформировались свыше 3,5 миллиардов лет назад.

«Кохинор» (108,93 каратов) — знаменитый на весь мир алмаз, самый большой среди тех, которые никогда не продавались за деньги. Свое имя этот камень получил, когда, увидев его, персидский правитель Надир воскликнул: «Да это же гора света!» (на языке фарси «гора света» звучит как «кохинор»). В настоящее время «Кохинор» украшает малую Королевскую корону Великобритании и хранится в лондонском Тауэре.

Наиболее популярные и самые дорогие бриллианты круглой формы огранки К-57. Эти бриллианты обладают самой яркой игрой из всех форм огранки. При строгом соблюдении пропорций круглый бриллиант способен отражать практически весь свет, попадающий на него.

Гравированные алмазы — огромная редкость
Стоит указать здесь некоторые случаи редкостной обработки алмазных камней. Следует отметить, что из-за исключительно высокой твёрдости гравированные алмазы представляют огромную редкость. Одна из этих редкостей — алмаз «Шах»

О ценах.

Просто сказать, что цветные бриллианты очень дороги, равносильно тому, что не сказать ничего. Скорее, они не очень, а сказочно дороги. Что же касается уникальных экземпляров, то любые определения и эпитеты могут показаться уменьшительными. Судите сами, знаменитый синий 42,5-каратный бриллиант «Hope» считается самым дорогим небольшим предметом в мире. Его оценивают в 200 млн $, то есть чуть меньше 5 млн $ за карат. Поистине фантастической можно считать продажу 27 апреля 1987 года на аукционе «Кристи» в Нью-Йорке 0,95-каратного пурпурно-красного бриллианта «Hancock» за 880 000$, что является рекордом цены за карат когда-либо продававшегося драгоценного камня — 926 300 $. Впечатляют и результаты продаж в последние несколько лет па аукционах «Кристи» и «Сотбис» других фантазийно окрашенных бриллиантов. Это лишний раз убеждает в том, что камни являются не только редчайшим желанным украшением, но и прекрасным средством размещения капитала.

Список бриллиантов в порядке уменьшения массы добытого алмаза:

«Куллинан» — крупнейший из когда-либо найденных алмазов (3106 карат) был найден в Южной Африке в 1905 году и назван именем президента алмазодобывающей компании. Расколот на 105 частей. Крупнейший осколок (Куллинан-I) назван «Большая Звезда Африки» (или «Звезда Африки»), весит 530,2 карата, огранён фирмой «Асшер» в Амстердаме в 1908 году. Украшает скипетр английского короля Эдуарда VII, хранящийся в сокровищнице лондонского Тауэра. Куллинан-VI (63,6 карат) находится также в Тауэре — в короне королевы Марии (укреплён так, что его можно извлекать и носить отдельно как брошь). В королевской короне Англии также находится Кулинан-II. Общая масса всех полученных из алмаза бриллиантов 1063,65 карат.

«Эксельсиор» (995,2 кар.) — Южная Африка, 1893 г. Изготовлен 21 бриллиант, крупнейший — 69,8 кар.

«Звезда Сьерра-Леоне» (968,9 кар.) — Западная Африка, 1972 г. Изготовлено 17 бриллиантов, крупнейший — 153,96 кар.

«Великий Могол» (787 кар.) — Индия, XVII в. Изготовлен бриллиант массой 279 кар.

«Река Уойе» (Войе-Ривер, «Алмаз Победы») (770 кар.) — Западная Африка, 1945 г. Изготовлено 30 бриллиантов, крупнейший — 31,35 кар.

«Президент Варгас» (726,6 кар.) — Бразилия, 1938 г. Изготовлено 29 бриллиантов, крупнейший — 48,26 кар.

«Джонкер» (Йонкер) (726 кар.) — Южная Африка, 1934 г. Изготовлено 12 бриллиантов, крупнейший — 125,65 кар. Общая масса бриллиантов 370,87 кар.

«Юбилейный» (Юбилей) (650,8 кар.) — Южная Африка, 1895 г. Изготовлено 2 бриллианта, крупнейший — 245,3 кар.

«Безымянный» (Дютойтспен) (616 кар.) — Южная Африка, 1974 г. Не огранен.

«Баумгольд» (609,25 кар.) — Южная Африка, 1922 г. Изготовлено 14 бриллиантов, крупнейший — 50 кар.

«Лесото Браун» (601,25 кар.) — Лесото, 1967 г. Изготовлено 18 бриллиантов, крупнейший — 71,73 кар.

«Гояс» (600 кар.) — Бразилия, 1906 г. Изготовлено несколько бриллиантов, крупнейший — 80 кар.

Стразовая копия бриллианта «Орлов». «Вентер» (511,25 кар.) — Южная Африка, 1951 г. Изготовлено 32 бриллианта.

«Кимберли» (503 кар.) — Южная Африка, 1900 г.

«Виктория» (469 кар.) — Южная Африка, 1884 г. Изготовлен бриллиант массой 184,5 кар.

«Дарсу Варгас» (460 кар.) — Бразилия, 1939 г.

«Низами» (440 кар.) — Индия, 1835 г.

«Светоч мира» (434 кар.) — Сьерра-Леоне, 1969 г.

«Де Бирс» (428,5 кар.) — Южная Африка, 1888 г. Изготовлен бриллиант массой 234,5 кар.

«Алмаз Регента» («Питт») (410 кар.) — Индия, 1701 г.

«Орлов» (400 кар.) — Индия, конец XVII в. — начало XVIII в.. Изготовлен бриллиант массой 189,62 кар. C 1784 г вправлен в Императорский скипетр. Возможный предшественник — «Великий Могол».

«Красный крест» (375 кар.) — Южная Африка, 1948 г. Изготовлен бриллиант массой 205 кар. Был подарен Британскому Красному кресту.

«Раджа Мальтанский» (367 кар.) — Борнео, 1787 г.

«Первая роза» (353,9 кар.) — Южная Африка, 1978 г.

«XXVI съезд» (332 кар.) — найден в Якутии, хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.

«Стюарт» (296 кар.) — Южная Африка, 1872 г. Изготовлен бриллиант массой 123 кар.

«Тиффани» («Африканская Звезда») (необработанная масса 287,42 кар.) — найден в руднике «Кимберли» (Южная Африка) в 1878 году, имеет жёлтую окраску. Приобретён нью-йоркской ювелирной фирмой «Тиффани» (отсюда название), огранён 90 фасетами в Париже. Изготовленный бриллиант имеет массу 128,51 кар.

«Белый Тавернье» (250 кар.) — Индия, XVI в.

«Звезда Якутии» (232 кар.) — найден в Якутии, хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.

«Звезда Юга» (201кар.) — Бразилии, 1853 год. Изготовленный бриллиант имеет массой 128,8 карата был приобретен (недостоверно) князь Бароды (Индия).

«Дерианур» (189,62 кар.) — Индия, XVII в.

«Кохинур» (Кохинор) (186 кар.) — первоначально имел круглую форму и массу 186 карат. С XIV века находился во владении индийских раджей и султанов. В 1739 году перешёл к персидскому шаху, который и назвал его Koh-i-noor, что значит «Гора света». Затем камнем завладела Ост-Индская компания, подарившая его в 1850 году английской королеве Виктории. Переогранённый алмаз был вставлен сначала в корону королевы Марии (жены Георга V), а затем в корону королевы Елизаветы II, где пребывает и сейчас. Хранится в лондонском Тауэре. Масса после переогранки 108,93 кар.

«Революционер Иван Бабушкин» (171 кар.) — найден в Якутии, хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.

«Винстон» (154,50 кар.) — Южная Африка, 1952 г. Изготовлен бриллиант массой 62,05 кар.

«Великий почин» (135 кар.) — найден в Якутии, хранится в Алмазном фонде Московского Кремля.

«Флорентиец» («Великий герцог Тосканы», «Австрийский алмаз») (137,3 кар.) — Индия, XVI в.. Ранняя история камня овеяна легендами. В 1657 году он был во владении семейства Медичи во Флоренции (отсюда название). В XVIII веке находился сначала в короне Габсбургов, затем в броши. После Первой мировой войны исчез.

«Картье» (130 кар.) — Африка, 1974 г. Изготовлен бриллиант массой 107 кар (застрахован).

Комнатные растения нуждаются в достаточном количестве света, без которого они не могут правильно развиваться. Чтобы организовать их правильное освещение, необходимо использовать специальные светодиодные светильники. Но к сожалению, не все знаю .

Лампа с диодами является самым эффективным способом обеспечения необходимого цветового спектра светокультурных растений. Чаще всего оно используется для , в оранжереях, аквариумах, закрытых садах и для комнатных цветов.

LED-светильники стали самой лучшей альтернативой естественного освещения, так как отличаются экономичностью и длительным сроком эксплуатации.

Как подобрать искусственное освещение

Недостаточное освещение способствует замедлению естественного развития растения.

Ствол цветка утончается, между листочками увеличивается шаг, а появившееся листья не достигают нормальных размеров (пеларгония). Листья, которые располагаются у земли становятся вялыми, желтеют и опадают (фикусы и плющ).

По цвету растения видно, что ему не хватает света: оно блекнет, разноцветные листья становятся более зеленными для фотосинтеза. Комнатные цветы, которые выкинули бутоны, не способны развить полноценный цветок. Они мелкие и быстро увядают.

При излишнем освещении растения также испытывают стресс, даже если их хорошо поливают. Чаще всего, комнатный цветок выглядит вялым, а его листья по краям начинает покрываться желтизной. Если не уменьшить поток света направленного на него, то со временем оно засохнет.

Оптимальным решением такого вопроса является светодиодное освещение (часто используют ). Оно способно учесть различные факторы, от которых зависит выращивание светокультурных растений, а также:

1. Обеспечивает процесс фотосинтеза.
2. Предоставляет оптимальное световое облучение.

На рынке сегодня представлен широкий ассортимент светодиодных ламп для растений

Для подсветки небольшой домашней оранжереи используют подобные светильники

Оптимальное световое насыщение растение получает при наличии солнечного света, который представляет собой белый свет. Он включает в себя все спектральные цвета, которые можно увидеть. Светодиодные лампы способны создавать белый свет, который так необходим для правильного цветения светокультур.

Пристальное внимание стоит уделить светолюбивым цветам. Для них необходимо:

1. Интенсивность освещения – 140-220 Вт/м2.
2. Спектральное насыщение: зеленого цвета – 490-600 нм; красного цвета – 600-700 нм; синего цвета – 380-490 нм.

Кроме основных биологических потребностей, должны удовлетворяться условия светового насыщения различных светокультур. Основными требованиями для растения являются:

• тепловой режим;
• продолжительность светового дня;
• наличие искусственного светового освещения;
• световой спектр.

Полноспектральная светодиодная фитолампа

Характеристики LED ламп

Важную роль в том, какое количество света будет получать растение, играет высота подвесного освещения. При правильном расположении светодиодной лампы можно создать естественные условия для роста и цветения светокультур дома.

Для полноценного процесса фотосинтеза необходимо, чтобы длина волны была от 400-700 нм – PAR-диапазона.

Особое значение в освещении играет диапазон спектрального цвета, который нужен для фотосинтеза. Отталкиваясь от этого показателя, определяется количество ламп, их высота над цветами. При использовании люминесцентных добиться полноспектрального свечения практически не возможно

Cтоит учесть, что существуют волны, которые не участвуют в фотосинтезе. Они могут провоцировать быстрое старение, появление излишних побегов и разрастанием. К таким волнам относят инфракрасный свет и ультрафиолет. Поэтому не рекомендуется использовать для выращивания растений.

Наиболее важными волнами, которые помогают комнатным цветам правильно расти, являются синие и
красные.

Диодный светильник не накаливается и обладает свойством равномерно распространять синий и красный цвет. Он может излучать фиолетово-синий и красно-оранжевый цвет. Это позволяет интенсивно развиваться растению с фитобиологической стороны.

Мощность светодиодного освещения рассчитывается в ваттах на м2. Для определения количества ламп учитывают:

• площадь освещения;
• высоту лампы;
• вид светокультуры.

Подача света может быть: периодической, по циклам, постоянной.

Оригинальный диодный модуль для подсветки молодых растений

Современный LED светильник позволяет размещать комнатные растения в любом уголке квартиры

Как выбрать оптимальный вариант

Для комнатных цветов следует использовать следующие режимы освещения:

• 1000 -3000 лк – для растущих в затемненном помещении, далеко от окна;
• 3000 – 4000 лк – для нуждающихся в рассеянном потоке света;
• 4000 – 6000 лк – для нуждающихся в прямом освещении;
• 6000 – 12 000 лк – для экзотических видов, плодоносящих.

Красивые цветы – залог уюта в вашем доме

Найти подробную информацию о свойствах и правилах выбора фитоламп для рассады можно .

Красные светодиоды необходимы растениям, когда они плодоносят или цветут. Существует две волны красного светодиода: слабопоглащаемая и дальняя. Способствует образованию хлорофилла группы А. В диодных светильниках используют больше ламп красного цвета, чем белого или синего.

Производители светодиодов

Проверенными и надежными российскими производителями являются:

• Оптоган;
• Оптрон;
• Артледс.

Мировыми производителями:

1. Agilent Technologies – компания, которая не первый год выпускает светодиодные лампы высокого качества. Производитель дает гарантию на лампы не менее 10 лет и выпускает светильники с различной комбинацией ламп.
2. Optek Technology – производитель высокого уровня. На мировом рынке прочно занял свое место в изготовлении светодиодного освещения. Выпускает различные лампы отличного качества.
3. Edison – известный производитель, который ничем не уступает своим конкурентам. Изготавливает специализированные светодиодные лампы широкого круга использования: в медицине, косметологии, а также для выращивания палисадников.
4. Philips Lumileds – за многие годы, эта компания завоевала доверие у многих покупателей. Выпускает лучшие лампы для светодиодного освещения. Предоставляет длительную гарантию на всю продукцию.
5. Toshiba – компания, которая успешно изготавливает различной конфигурации и видов светодиодные лампы. Качество товара на высшем европейском уровне.

Опыт применения

1. Ярослав, 26 лет. Санкт-Петербург. «Я установил светильник с двумя рядами светодиодов: красными и синими лампами. Был доволен результатом: растения стали более сильными и плодоносными. Рекомендую такие лампы для светокультур».
2. Светлана, 42 года. Нижний-Новгород «Занимаюсь разведением светокультурных растений. Специально установила светильник с синими и красными лампами производителя Артледс. Уже через несколько дней заметила, что цветы приобрели более сочный цвет, стебли стали более крепкими и листья перестали желтеть по краям».
3. Ирина, 22 года. Москва «Специально занимаюсь выращиванием цветов на продажу. Для большей эффективности установила светодиодные лампы, которые помогают цветам всегда быть в отличном состоянии. Советую всем цветочникам не экономить на правильном освещении».
4. Андрей, 34 года, Тюмень «Используя светодиодные лампы уже не первый год. Сначала относился скептически, но на собственном опыте убедился в результативности такого освещения. Главное правильно расположить светильник и своевременно поливать цветы».

хороший способ благотворно влиять на рост и цветение комнатных цветов в зимний период , а также в помещениях, где свет плохо проникает.

Большое значение в освещении играет: спектр, высота подвеса и режим подсветки растений.

Если хотите, чтобы комнатные цветы были здоровыми и красивыми, необходимо учесть световые параметры и потребность определенных видов растений в искусственном светодиодном освещении.

Видео

Данное видео расскажет Вам про преимущества и недостатки светодиодного освещения для растений.

Интенсивность фотосинтеза под красным светом максимальна, но под одним только красным растения гибнут либо их развитие нарушается. Например, корейские исследователи показали, что при освещении чистым красным масса выращенного салата больше, чем при освещении сочетанием красного и синего, но в листьях значимо меньше хлорофилла, полифенолов и антиоксидантов. А биофак МГУ установил, что в листьях китайской капусты под узкополосным красным и синим светом (по сравнению с освещением натриевой лампой) снижается синтез сахаров, угнетается рост и не происходит цветения.

Рис. 1 Леанна Гарфилд, Tech Insider - Aerofarms

Какое нужно освещение, чтобы при умеренном энергопотреблении получить полноценно развитое, большое, ароматное и вкусное растение?

В чем оценивать энергетическую эффективность светильника?

Основные метрики оценки энергетической эффективности фитосвета:

• Photosynthetic Photon Flux (PPF ), в микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов света в диапазоне 400–700 нм, которые излучил светильник, потребивший 1 Дж электроэнергии.
• Yield Photon Flux (YPF ), в эффективных микромолях на джоуль, т. е. в числе квантов на 1 Дж электроэнергии, с учетом множителя - кривой McCree .

PPF всегда получается немного выше, чем YPF (кривая McCree нормирована на единицу и в большей части диапазона меньше единицы), поэтому первую метрику выгодно использовать продавцам светильников. Вторую метрику выгоднее использовать покупателям, так как она более адекватно оценивает энергетическую эффективность.

Эффективность ДНаТ

Крупные агрохозяйства с огромным опытом, считающие деньги, до сих пор используют натриевые светильники. Да, они охотно соглашаются повесить над опытными грядками предоставляемые им светодиодные светильники, но не согласны за них платить.

Из рис. 2 видно, что эффективность натриевого светильника сильно зависит от мощности и достигает максимума при 600 Вт. Характерное оптимистичное значение YPF для натриевого светильника 600–1000 Вт составляет 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Натриевые светильники 70–150 Вт имеют в полтора раза меньшую эффективность.

Рис. 2. Типичный спектр натриевой лампы для растений (слева) . Эффективность в люменах на ватт и в эффективных микромолях серийных натриевых светильников для теплиц марок Cavita , E-Papillon , «Галад» и «Рефлакс» (справа)

Любой светодиодный светильник, имеющий эффективность 1,5 эфф. мкмоль/Вт и приемлемую цену, можно считать достойной заменой натриевого светильника.

Сомнительная эффективность красно-синих фитосветильников

В этой статье не приводим спектров поглощения хлорофилла потому, что ссылаться на них в обсуждении использования светового потока живым растением некорректно. Хлорофилл invitro , выделенный и очищенный, действительно поглощает только красный и синий свет. В живой клетке пигменты поглощают свет во всем диапазоне 400–700 нм и передают его энергию хлорофиллу. Энергетическая эффективность света в листе определяется кривой «McCree 1972 » (рис. 3).

Рис. 3. V (λ) - кривая видности для человека; RQE - относительная квантовая эффективность для растения (McCree 1972); σ r и σ fr - кривые поглощения фитохромом красного и дальнего красного света; B (λ) - фототропическая эффективность синего света

Отметим: максимальная эффективность в красном диапазоне раза в полтора выше, чем минимальная - в зеленом. А если усреднить эффективность по сколько-нибудь широкой полосе, разница станет еще менее заметной. На практике перераспределение части энергии из красного диапазона в зеленый энергетическую функцию света иногда, наоборот, усиливает. Зеленый свет проходит через толщу листьев на нижние ярусы, эффективная листовая площадь растения резко увеличивается, и урожайность, например, салата повышается .

Освещение растений белыми светодиодами

Энергетическая целесообразность освещения растений распространенными светодиодными светильниками белого света исследована в работе .

Характерная форма спектра белого светодиода определяется:

• балансом коротких и длинных волн, коррелирующим с цветовой температурой (рис. 4, слева);
• степенью заполненности спектра, коррелирующей с цветопередачей (рис. 4, справа).

Рис. 4. Спектры белого светодиодного света с одной цветопередачей, но разной цветовой температурой КЦТ (слева) и с одной цветовой температурой и разной цветопередачей R a (справа)

Различия в спектре белых диодов с одной цветопередачей и одной цветовой температуры едва уловимы. Следовательно, мы можем оценивать спектрозависимые параметры всего лишь по цветовой температуре, цветопередаче и световой эффективности - параметрам, которые написаны у обычного светильника белого света на этикетке.

Результаты анализа спектров серийных белых светодиодов следующие:

1. В спектре всех белых светодиодов даже с низкой цветовой температурой и с максимальной цветопередачей, как и у натриевых ламп, крайне мало дальнего красного (рис. 5).

Рис. 5. Спектр белого светодиодного (LED 4000K R a = 90) и натриевого света (HPS ) в сравнении со спектральными функциями восприимчивости растения к синему (B ), красному (A_r ) и дальнему красному свету (A_fr )

В естественных условиях затененное пологом чужой листвы растение получает больше дальнего красного, чем ближнего, что у светолюбивых растений запускает «синдром избегания тени» - растение тянется вверх. Помидорам, например, на этапе роста (не рассады!) дальний красный необходим, чтобы вытянуться, увеличить рост и общую занимаемую площадь, а следовательно, и урожай в дальнейшем.

Соответственно, под белыми светодиодами и под натриевым светом растение чувствует себя как под открытым солнцем и вверх не тянется.

2. Синий свет нужен для реакции «слежение за солнцем» (рис. 6).

Рис. 6. Фототропизм - разворот листьев и цветов, вытягивание стеблей на синюю компоненту белого света (иллюстрация из «Википедии»)

В одном ватте потока белого светодиодного света 2700 К фитоактивной синей компоненты вдвое больше, чем в одном ватте натриевого света. Причем доля фитоактивного синего в белом свете растет пропорционально цветовой температуре. Если нужно, например, декоративные цветы развернуть в сторону людей, их следует подсветить с этой стороны интенсивным холодным светом, и растения развернутся.

3. Энергетическая ценность света определяется цветовой температурой и цветопередачей и с точностью 5 % может быть определена по формуле:

где - световая отдача в лм/Вт, - общий индекс цветопередачи, - коррелированная цветовая температура в градусах Кельвина.

Примеры использования этой формулы:

А. Оценим для основных значений параметров белого света, какова должна быть освещенность, чтобы при заданной цветопередаче и цветовой температуре обеспечить, например, 300 эфф. мкмоль/с/м2:

Видно, что применение теплого белого света высокой цветопередачи позволяет использовать несколько меньшие освещенности. Но если учесть, что световая отдача светодиодов теплого света с высокой цветопередачей несколько ниже, становится понятно, что подбором цветовой температуры и цветопередачи нельзя энергетически значимо выиграть или проиграть. Можно лишь скорректировать долю фитоактивного синего или красного света.

Б. Оценим применимость типичного светодиодного светильника общего назначения для выращивания микрозелени.

Пусть светильник размером 0,6 × 0,6 м потребляет 35 Вт, имеет цветовую температуру 4000 К , цветопередачу Ra = 80 и световую отдачу 120 лм/Вт. Тогда его эффективность составит YPF = (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) эфф. мкмоль/Дж = 1,5 эфф. мкмоль/Дж. Что при умножении на потребляемые 35 Вт составит 52,5 эфф. мкмоль/с.

Если такой светильник опустить достаточно низко над грядкой микрозелени площадью 0,6 × 0,6 м = 0,36 м 2 и тем самым избежать потерь света в стороны, плотность освещения составит 52,5 эфф. мкмоль/с / 0,36м 2 = 145 эфф. мкмоль/с/м 2 . Это примерно вдвое меньше обычно рекомендуемых значений. Следовательно, мощность светильника необходимо также увеличить вдвое.

Прямое сравнение фитопараметров светильников разных типов

Сравним фитопараметры обычного офисного потолочного светодиодного светильника, произведенного в 2016 году, со специализированными фитосветильниками (рис. 7).

Рис. 7. Сравнительные параметры типичного натриевого светильника 600Вт для теплиц, специализированного светодиодного фитосветильника и светильника для общего освещения помещений

Видно, что обычный светильник общего освещения со снятым рассеивателем при освещении растений по энергетической эффективности не уступает специализированной натриевой лампе. Видно также, что фитосветильник красно-синего света (производитель намеренно не назван) сделан на более низком технологическом уровне, раз его полный КПД (отношение мощности светового потока в ваттах к мощности, потребляемой из сети) уступает КПД офисного светильника. Но если бы КПД красно-синего и белого светильников были одинаковы, то фитопараметры тоже были бы примерно одинаковы!

Также по спектрам видно, что красно-синий фитосветильник не узкополосен, его красный горб широк и содержит гораздо больше дальнего красного, чем у белого светодиодного и натриевого светильника. В тех случаях, когда дальний красный необходим, использование такого светильника как единственного или в комбинации с другими вариантами может быть целесообразно.

Оценка энергетической эффективности осветительной системы в целом:

Рис. 8. Аудит системы фитоосвещения

Следующая модель UPRtek - спектрометр PG100N по заявлению производителя измеряет микромоли на квадратный метр, и, что важнее, световой поток в ваттах на квадратный метр.

Измерять световой поток в ваттах - превосходная функция! Если умножить освещаемую площадь на плотность светового потока в ваттах и сравнить с потреблением светильника, станет ясен энергетический КПД осветительной системы. А это единственный на сегодня бесспорный критерий эффективности, на практике для разных осветительных систем различающийся на порядок (а не в разы или тем более на проценты, как меняется энергетический эффект при изменении формы спектра).

Примеры использования белого света

Описаны примеры освещения гидропонных ферм и красно-синим, и белым светом (рис. 9).

Рис. 9. Слева направо и сверху вниз фермы: Fujitsu , Sharp , Toshiba , ферма по выращиванию лекарственных растений в Южной Калифорнии

Достаточно известна система ферм Aerofarms (рис. 1, 10), самая большая из которых построена рядом с Нью-Йорком. Под белыми светодиодными лампами в Aerofarms выращивают более 250 видов зелени, снимая свыше двадцати урожаев в год.

Рис. 10. Ферма Aerofarms в Нью-Джерси («Штат садов») на границе с Нью-Йорком

Прямые эксперименты по сравнению белого и красно-синего светодиодного освещения
Опубликованных результатов прямых экспериментов по сравнению растений, выращенных под белыми и красно-синими светодиодами, крайне мало. Например, мельком такой результат показала МСХА им. Тимирязева (рис. 11).

Рис. 11. В каждой паре растение слева выращено под белыми светодиодами, справа - под красно-синими (из презентации И. Г. Тараканова, кафедра физиологии растений МСХА им. Тимирязева)

Пекинский университет авиации и космонавтики в 2014 году опубликовал результаты большого исследования пшеницы, выращенной под светодиодами разных типов . Китайские исследователи сделали вывод, что целесообразно использовать смесь белого и красного света. Но если посмотреть на цифровые данные из статьи (рис. 12), замечаешь, что разница параметров при разных типах освещения отнюдь не радикальна.

Рис 12. Значения исследуемых факторов в двух фазах роста пшеницы под красными, красно-синими, красно-белыми и белыми светодиодами

Однако основным направлением исследований сегодня является исправление недостатков узкополосного красно-синего освещения добавлением белого света. Например, японские исследователи выявили увеличение массы и питательной ценности салата и томатов при добавлении к красному свету белого. На практике это означает, что, если эстетическая привлекательность растения во время роста неважна, отказываться от уже купленных узкополосных красно-синих светильников необязательно, светильники белого света можно использовать дополнительно.

Влияние качества света на результат

Фундаментальный закон экологии «бочка Либиха» (рис. 13) гласит: развитие ограничивает фактор, сильнее других отклоняющийся от нормы. Например, если в полном объеме обеспечены вода, минеральные вещества и СО 2 , но интенсивность освещения составляет 30 % от оптимального значения - растение даст не более 30 % максимально возможного урожая.

Рис. 13. Иллюстрация принципа ограничивающего фактора из обучающего ролика на YouTube

Реакция растения на свет: интенсивность газообмена, потребления питательных веществ из раствора и процессов синтеза - определяется лабораторным путем. Отклики характеризуют не только фотосинтез, но и процессы роста, цветения, синтеза необходимых для вкуса и аромата веществ.

На рис. 14 показана реакция растения на изменение длины волны освещения. Измерялась интенсивность потребления натрия и фосфора из питательного раствора мятой, земляникой и салатом. Пики на таких графиках - признаки стимулирования конкретной химической реакции. По графикам видно что исключить из полного спектра ради экономии какие-то диапазоны, - все равно что удалить часть клавиш рояля и играть мелодию на оставшихся.

Рис. 14. Стимулирующая роль света для потребления азота и фосфора мятой, земляникой и салатом (данные предоставлены компанией Фитэкс)

Принцип ограничивающего фактора можно распространить на отдельные спектральные составляющие - для полноценного результата в любом случае нужен полный спектр. Изъятие из полного спектра некоторых диапазонов не ведет к значимому росту энергетической эффективности, но может сработать «бочка Либиха» - и результат окажется отрицательным.
Примеры демонстрируют, что обычный белый светодиодный свет и специализированный «красно-синий фитосвет» при освещении растений обладают примерно одинаковой энергетической эффективностью. Но широкополосный белый комплексно удовлетворяет потребности растения, выражающиеся не только в стимуляции фотосинтеза.

Убирать из сплошного спектра зеленый, чтобы свет из белого превратился в фиолетовый, - маркетинговый ход для покупателей, которые хотят «специального решения», но не выступают квалифицированными заказчиками.

Корректировка белого света

Наиболее распространенные белые светодиоды общего назначения имеют невысокую цветопередачу Ra = 80, что обусловлено нехваткой в первую очередь красного цвета (рис. 4).

Недостаток красного в спектре можно восполнить, добавив в светильник красные светодиоды. Такое решение продвигает, например , CREE . Логика «бочки Либиха» подсказывает, что такая добавка не повредит, если это действительно добавка, а не перераспределение энергии из других диапазонов в пользу красного.

Интересную и важную работу проделал в 2013–2016 годах ИМБП РАН : там исследовали, как влияет на развитие китайской капусты добавление к свету белых светодиодов 4000 К / Ra = 70 света узкополосных красных светодиодов 660 нм.

И выяснили следующее:

• Под светодиодным светом капуста растет примерно так же, как под натриевым, но в ней больше хлорофилла (листья зеленее).
• Cухая масса урожая почти пропорциональна общему количеству света в молях, полученному растением. Больше света - больше капусты.
• Концентрация витамина С в капусте незначительно повышается с ростом освещенности, но значимо увеличивается с добавлением к белому свету красного.
• Значимое увеличение доли красной составляющей в спектре существенно повысило концентрацию нитратов в биомассе. Пришлось оптимизировать питательный раствор и вводить часть азота в аммонийной форме, чтобы не выйти за ПДК по нитратам. А вот на чисто-белом свету можно было работать только с нитратной формой.
• При этом увеличение доли красного в общем световом потоке почти не влияет на массу урожая. То есть восполнение недостающих спектральных компонент влияет не на количество урожая, а на его качество.
• Более высокая эффективность в молях на ватт красного светодиода приводит к тому, что добавление красного к белому эффективно еще и энергетически.

Таким образом, добавление красного к белому целесообразно в частном случае китайской капусты и вполне возможно в общем случае. Конечно, при биохимическом контроле и правильном подборе удобрений для конкретной культуры.

Варианты обогащения спектра красным светом

Растение не знает, откуда к нему прилетел квант из спектра белого света, а откуда - «красный» квант. Нет необходимости делать специальный спектр в одном светодиоде. И нет необходимости светить красным и белым светом из одного какого-то специального фитосветильника. Достаточно использовать белый свет общего назначения и отдельным светильником красного света освещать растение дополнительно. А когда рядом с растением находится человек, красный светильник можно по датчику движения выключать, чтобы растение выглядело зеленым и симпатичным.

Но оправданно и обратное решение - подобрав состав люминофора, расширить спектр свечения белого светодиода в сторону длинных волн, сбалансировав его так, чтобы свет остался белым. И получится белый свет экстравысокой цветопередачи, пригодный как для растений, так и для человека.

Открытые вопросы

Можно выявлять роль соотношения дальнего и ближнего красного света и целесообразность использования «синдрома избегания тени» для разных культур. Можно спорить, на какие участки при анализе целесообразно разбивать шкалу длин волн.

Можно обсуждать - нужны ли растению для стимуляции или регуляторной функции длины волн короче 400 нм или длиннее 700 нм. Например, есть частное сообщение, что ультрафиолет значимо влияет на потребительские качества растений. В числе прочего краснолистные сорта салата выращивают без ультрафиолета, и они растут зелеными, но перед продажей облучают ультрафиолетом, они краснеют и отправляются на прилавок. И корректно ли новая метрика PBAR (plant biologically active radiation ), описанная в стандарте ANSI/ASABE S640 , Quantities and Units of Electromagnetic Radiation for Plants (Photosynthetic Organisms , предписывает учитывать диапазон 280–800нм.

Заключение

Сетевые магазины выбирают более лежкие сорта, а затем покупатель голосует рублем за более яркие плоды. И почти никто не выбирает вкус и аромат. Но как только мы станем богаче и начнем требовать большего, наука мгновенно даст нужные сорта и рецепты питательного раствора.

А чтобы растение синтезировало все, что для вкуса и аромата нужно, потребуется освещение со спектром, содержащим все длины волн, на которые растение прореагирует, т. е. в общем случае сплошной спектр. Возможно, базовым решением будет белый свет высокой цветопередачи.

Благодарности
Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в подготовке статьи сотруднику ГНЦ РФ-ИМБП РАН к. б. н. Ирине Коноваловой; руководителю проекта «Фитэкс» Татьяне Тришиной; специалисту компании CREE Михаилу Червинскому

Литература

Литература
1. Son K-H, Oh M-M. Leaf shape, growth, and antioxidant phenolic compounds of two lettuce cultivars grown under various combinations of blue and red light-emitting diodes // Hortscience. – 2013. – Vol. 48. – P. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avercheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Possible reasons of a decline in growth of Chinese cabbage under acombined narrowband red and blue light in comparison withillumination by high-pressure sodium lamp. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Whole high-quality light environment for humans and plants. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu & H. Liu, 2014, Growth, Photosynthetic Characteristics, Antioxidant Capacity and Biomass Yield and Quality of Wheat (Triticum aestivum L.) Exposed to LED Light Sources with Different Spectra Combinations
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Effects of supplemental lighting with light-emitting diodes (LEDs) on tomato yield and quality of single-truss tomato plants grown at high planting density // Environ. Control. Biol. – 2012. Vol. 50. – P. 63–74.
7. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменский, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 4.
8. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Яковлева О.С., Знаменский А.И., Тараканов И.Г., Радченко С.Г., Лапач С.Н., Трофимов Ю.В., Цвирко В.И. Оптимизация светодиодной системы освещения витаминной космической оранжереи. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50. № 3.
9. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Помелова М.А., Ерохин А.Н., Яковлева О.С., Тараканов И.Г. Влияние параметров светового режима на накопление нитратов в надземной биомассе капусты китайской (Brassica chinensis L.) при выращивании со светодиодными облучателями. Агрохимия. 2015. № 11.

Теги:

Добавить метки Выбор спектра

Основными и самыми эффективными светодиодами для растений, являются синие и красные с длинами волн 660 нм и 455 нм
Почему такие?
Посмотрим спектр поглощения света растениями:
">

Хлорофилл - зеленый цвет (поглощает синий и красный).
Каротины - желтый, оранжевый, красный цвета (поглощает синий).
При этом разные пигменты поглощают по разному, а что они не поглощают, они отражают, и именно этим обуславливается цвет самого растения.

Учёными доказано, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра, на что указывает спектр активности фотобиологических процессов, где наиболее интенсивная полоса поглощения наблюдается в красной, и менее интенсивная – в сине-фиолетовой части.
почему лист растения зеленый? Потому, что его поверхность отражает, а значит – не поглощает зеленый свет. Это свойство объясняется присутствием в зеленом листе пигмента хлорофилла. А поглощает хлорофилл свет (а значит и энергию) из красной (660 нм) и синей (445 нм) областей спектра дневного света.
Желто-зеленая составляющая дневного света, практически, бесполезна, на графике там провал, для роста и жизни растения нужен красный и синий свет.

Фотоморфогенез – это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности. В этих процессах свет выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития семени. Оказывается, кроме хлорофилла, в любом растении есть еще один замечательный пигмент – фитохром. Пигмент – это белок, имеющий избирательную чувствительность к определенному участку спектра белого света.

Особенность фитохрома заключается в том, что он может принимать две формы с различными свойствами, под воздействием красного света 660 нм и дальнего красного 730 нм, он обладает способностью к фотопревращению. Причем поочередное кратковременное освещение тем или другим красным светом аналогично манипулированию любым выключателем, имеющим положение «ВКЛ-ВЫКЛ», т.е. всегда сохраняется результат последнего воздействия. Но тут еще нужно поискать информацию или поєкспериментировать самому.
Про периоды освещения, о длительности дня и ночи я распишу позже!

Это свойство фитохрома обеспечивает слежение за временем суток (утро-вечер), управляя периодичностью жизнедеятельности растения. Более того, светолюбивость или теневыносливость того или иного растения также зависит от особенностей имеющихся в нем фитохромов. Из-за чего сложно создать универсальную лампу для всех растений.

Фитохром, в отличие от хлорофилла, есть не только в листьях, но и в семени. Участие фитохрома в процессе прорастания семян для некоторых видов растений таково: красный свет стимулирует процессы прорастания семян, а дальний красный – подавляет. Возможно, что именно поэтому семена и прорастают ночью. Хотя, это и не является закономерностью для всех растений. Но, в любом случае, красный свет полезнее так как он стимулирует, а дальний красный - подавляет активность жизненных процессов растения.

Экспериментальным путём получили, что красного должно быть больше. Для разных растений пропорции разные. Вот оказывается если томатам хорошо при большом количестве красного, то огурцы начинают погибать или сильно увеличивать свои листья.

Адениумы - растения, которые в родных местах произрастания получают максимум красного спектра. В Африке и арабских странах, рассветы и закаты длятся не долго, солнце быстро заходит и встаёт, а так же там очень мало пасмурных дней. А значит и синего света мало.
Из различных экспериментов, пришли к выводу, что пропорции красных и синих светодиодов примерно 1синих:2красных для активной фазы вегетации и
при стадии созревания плодов светолюбивых растений это соотношение возрастает до 1:8

Так же нужно учитывать, в каких условиях находятся растения, попадет на них естественный свет или нет, если попадает, то преимущественно какой? Если растения находятся в гроубоксе или скажем в подвале, то некоторым растениям понадобятся другие спектры, их можно им дать, если установить какое-то количество белых светодиодов, можно подключить и ультрафиолетовые, если того требуют экзотические растения. Расти без УФ могут почти все растения, но выделять, скажем, эфирные масла - не все. Пример - Укроп. Без ультрафиолета он не такой ароматный.

В теплицах иногда совмещают два типа искусственного освещения -это натриевые лампы, в которых много красного спектра и плюс светодиоды. Ведь установить на большие площади необходимое количество светодиодов требует больших вложений.

В многочисленных отчётах и опытах, встречаются такие соотношения:
для вегетации от 1:2 до 1:4
для созревания плодов от 1:4 до 1:8
почему так много красного?
Но стоит учесть, что в теплицах есть еще и естественный свет, который и компенсирует необходимый баланс.
Для выращивания в закрытом грунте, обычно применяют 1:2 - 1:4 в зависимости от растений.
я так же встречал, как выращивают практически под одним синим спектром материнские растения, видимо для дальнейшего производства клонов и укоренения их.
Сочетание спектров так же влияет на проявление половых признаков растений. У канабиса появление женских растений резко возрастает, если при первых неделях роста будет преобладать синий спектр.
Для адениумов я бы рекомендовал соотношение синих к красным, с диной волны 660 нм и синих 440-445 нм, от 1:3 до 1:4 если вы выращиваете их не в гроубоксе, можно добавить немного белых. Если добавить зелёных, для глаз свет будет белым или почти белым, в зависимости от количества, но для растений он останется не замеченным.

Выбор мощности
Тут так же зависит от места и условий, а также от культуры которая будет расти.
Можно условно разделить растения на светолюбивые, светолюбивые и плодоносящие, и не требовательные.
плодоносящие светолюбивые, это например томаты или клубника. Им необходимо много света и чем его больше, тем выше урожай.
Не требовательные, это салат, тропические растения, многие комнатные растения. Ну и просто светолюбивые, с этим понятно.

Какая мощность нужна?
Из личного опыта и из наблюдений за другими, я сделал вывод:

Для теплиц:
не требовательные 10-40 Вт на м2
светолюбивые растения 20-60 Вт на м2
плодоносящие 50 Вт на м2 и более, можно увеличить в несколько раз.
Обычно используют в теплицах для выдерживания длительности дня, так что бы не ниже 12/12, день/ночь, в дневное время досвечивание увеличивает рост и ускоряет созревание, а так же добавляет красного спектра, которого очень мало в осенние и весенние дни.

Без естественного света:
не требовательные 40-80 Вт на м2
светолюбивые растения 50-100 Вт на м2
плодоносящие 150 Вт на квадратный метр и более.

Нужно знать, что чем выше висит лампа, тем меньше света, а при увеличении расстояния в 2 раза, света будет меньше в четыре раза. Вот такая она квадратичная зависимость.

Встречаются расчёты для натриевых и люминесцентных ламп в люксах и люменах. В случае расчёта с лампами светодиодными для растений, необходимо учитывать много составляющих и обычно считают просто в Ваттах. Что бы дать расчётные данные, нужно провести много расчетов, а мерить прибором, нужно одинаковые лампы. Ведь освещенность 5 белых светодиодов будет на много выше 5 красных с длиной волны 660 нм. а толку от белых будет на много меньше!

Люкс – это единица измерения освещенности. Люкс равен освещенности поверхности площадью 1 кв.м. при световом потоке от источника в 1 лм.
На практике основное значение имеет показатель освещенности на рабочей поверхности, измеряемый в Лк (Люкс) с помощью специального прибора - люксметра.

Какие светодиоды выбрать, для освещения растений?
Синие и красные светодиоды с длинами волн 650-660 нм в красном и 440-460 нм в синем. Пики приходятся в 660nm и 445nm
Это не значит, что при длинах волн 630 нм и 465 нм будет плохо расти, просто будет чуть-чуть ниже эффективность. На сколько - не скажу.

Красный свет плохо проникает через слои листвы, синий лучше.
Светодиоды можно располагать очень близко к растению, до 5 см. не боясь опалить растение. Сильно нежные листики, всё же лучше располагать не ближе 10 см. от верхних листьев. При выращивании высоких растений, нужно думать о боковом освещении, так как нижние ярусы будут недополучать свет.