Firma Cezos zakończyła badania przemysłowe, które umożliwiły zaprojektowanie innowacyjnej oprawy LED przeznaczonej do oświetlania roślin. Efektem prac jest model oprawy LED, która po wdrożeniu do produkcji może być użyta na różnego rodzaju plantacjach jako oświetlenie podstawowe lub dodatkowe zapewniające kontrolowanie parametrów upraw.
– Ewolucja, jaka odbywa się na rynku komponentów oświetleniowych, wskazuje, że w najbliższych latach rozwiązania oparte na technologii LED będą stale wypierały inne, wcześniej powszechnie używane rozwiązania. Ze względu na znaczne zapotrzebowanie hodowców roślin na nowoczesne i inteligentne systemy oświetleniowe firma Cezos podjęła się realizacji projektu, który umożliwi dostarczenie na rynek kompleksowego rozwiązania – innowacyjnej oprawy LED przeznaczonej do oświetlania roślin – uważa Cezary Skotak, właściciel firmy Cezos.
Podstawowym założeniem przy projektowaniu nowej oprawy było uzyskanie możliwości regulowania widma i intensywności emitowanego przez nią światła, dzięki której użytkownicy będą mogli sterować wzrostem i właściwościami roślin. Oprawa w założeniach powinna generować przynajmniej 100 µmol/s strumienia świetlnego czynnego fotosyntetycznie przy sprawności 2,3 µmol/J lub więcej. Jej waga nie powinna przekraczać 7 kg, a jednocześnie cena nie powinna być wyższa niż 150 USD. Spełnienie powyższych wymagań jest gwarancją osiągnięcia wielu wskaźników ekonomicznych i ekologicznych, takich jak niska materiałochłonność produkcji i energochłonność użytkowania.
W toku badań przeanalizowano skład widmowy światła słonecznego w pełnym cyklu dobowym, a następnie zmierzono skład widmowy promieniowania diod LED od trzech głównych producentów na rynku – firm Osram, Cree oraz Lumileds. Po porównaniu parametrów wybrano diody firmy Osram z serii Oslon SSL oraz Oslon Square, które na potrzeby projektu pozwalają uzyskać zakładane parametry oprawy oraz umożliwiają częściowe odtworzenie widma słonecznego jako widma optymalnego. Wybrane diody użyte zostały do zaprojektowania i wykonania źródeł światła typu Cluster4, w których liczba diod stanowi wielokrotność czterech, oraz Cluster9, w których jest to wielokrotność dziewięciu.
Regulację składu widmowego światła umożliwiły czterokanałowe sterowniki SELV oraz HV-LP skonstruowane w toku badań, które w sposób automatyczny mogą sterować źródłami światła tak, aby widmo odpowiadało światłu słonecznemu o różnych porach dnia. Sterowniki zostały zamknięte w szczelnych obudowach, a zmiana nastaw odbywa się poprzez panel dotykowy.
Źródła światła połączone ze sterownikami poddano pomiarom w laboratorium fotometrycznym. Dokonano pomiarów całkowitego strumienia świetlnego dla różnych wariantów konfiguracji diod LED, charakterystyki przestrzennego rozsyłu światła, rozkładu natężenia światła z odległości dla różnych wariantów stworzonych źródeł światła. Utworzone zostały pliki LDT, które zawierają komplet danych fotometrycznych, w tym charakterystykę rozsyłu w każdym kierunku oraz całkowity strumień świetlny.
Na podstawie plików LDT stworzono teoretyczny model optyczny finalnej oprawy i wykonano symulację w programie Dialux, która umożliwiła określenie składu ilościowego diod LED oraz określenie minimalnych wymiarów oprawy, co następnie umożliwiło zaprojektowanie i stworzenie modelu 3D zawierającego źródła światła, obudowę, dyfuzor oraz inne elementy oprawy. Do stworzenia modelu 3D oprawy posłużył program Solidworks.
Aby zmniejszyć materiałochłonność oraz zwiększyć niezawodność opraw, wykonano symulacje termiczne i mechaniczne. Ich wyniki umożliwiły skorygowanie konstrukcji oprawy tak, by z jednej strony zapewniona została żywotność opraw na poziomie powyżej 60 000 h przy zakładanych parametrach i temperaturze diod LED nieprzekraczającej 80 °C, a z drugiej strony – oprawa była zoptymalizowana pod kątem kosztów produkcji.
W toku badań uzyskano następujące parametry modelu oprawy dla konfiguracji RFBW:
- maksymalna moc oprawy – 81 W,
- wyjściowy strumień świetlny czynny fotosyntetycznie – 189 umol/s,
- sprawność – 2,33 umol/J,
- możliwość kontroli przy pomocy dedykowanego sterownika czterokanałowego,
- wymiary – długość 2000 mm, średnica 55 mm,
- możliwość łatwego zawieszenia,
- żywotność powyżej 60 000 h,
- szczelność – IP67,
- zakres temperatur pracy – od 0 °C do 40 °C,
- masa całkowita oprawy – 2,7 kg
Efektem końcowym projektu jest opracowanie pełnej dokumentacji oprawy. Jej wprowadzenie do produkcji przewidziane jest na drugą połowę 2020 roku po wykonaniu pełnych pomiarów weryfikacyjnych prototypu. Badania te będą prowadzone do końca marca br. w ramach prac rozwojowych.
Prototyp innowacyjnych opraw stworzonych na podstawie przeprowadzonych badań przemysłowych będzie charakteryzował się następującymi cechami:
- znacznie wyższa skuteczność w stosunku do tradycyjnej oprawy HPS,
- możliwość szybkiej i łatwej instalacji,
- możliwość sterowania systemowego,
- wykorzystanie właściwych długości fal światła i znaczne zmniejszenie lub nawet całkowite wyeliminowanie zbędnej części spektrum,
- ograniczenie i kontrola emitowanego widma światła, co w konsekwencji umożliwi osiągnięcie znacznych oszczędności energii elektrycznej, sterowanie etapami wzrostu roślin, a także definiowanie pory dnia, począwszy od wschodu, a kończąc na zachodzie słońca, co umożliwia stworzenie warunków naturalnych dla roślin, zupełnie jakby oświetlało je naturalne światło słoneczne,
- szybsze włączanie i wyłączanie źródeł światła przy jednoczesnym osiąganiu pełnej mocy od razu po włączeniu oraz dynamiczna zmiana strumienia świetlnego opraw zależnie od intensywności oświetlenia naturalnego, co pozwala poczynić dalsze oszczędności energii elektrycznej,
- zwiększenie żywotności instalacji oświetleniowej, co zmniejsza koszty utrzymania oświetlenia sztucznego, przy czym dynamiczna kontrola jasności dodatkowo wydłuża żywotność źródeł opartych na diodach LED, tworzenie kompaktowych, lekkich i niezawodnych opraw oświetleniowych.
Firma Cezos prężnie rozwija swoją działalność na rynku polskim i zagranicznym od 1981 roku. Znajduje się w międzynarodowej czołówce, tworząc nowe rozwiązania dla producentów oświetlenia. Od 2011 roku jest członkiem grupy LED Light for You (LLFY), wspieranej przez firmę Osram. Dział LTS (LED Technical Solutions) biura projektowego Cezos skupia wysoko kwalifikowanych inżynierów elektroników, dzięki czemu projektuje i produkuje elektronikę do sterowania oświetleniem dostosowaną ściśle do indywidualnych potrzeb klientów.
Cezos projektuje i produkuje także dedykowane moduły LED. Firma oferuje również własną gamę profili aluminiowych z akcesoriami oraz wykonuje usługi zalewania profili aluminiowych i modułów LED zalewami poliuretanowymi w celu uzyskania szczelności i odporności na zewnętrzne warunki atmosferyczne.
Projekt: „Prace badawcze nad opracowaniem innowacyjnej lampy LED” nr RPPM.01.01.01-22-0034/17 współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Pomorskiego na lata 2014–2020.
CEZOS
ul. Olgierda 88/B, 81-534 Gdynia
tel.: +48 58 664 88 61
homeemity@homeemity.com
www.homeemity.com