Ma már a világ népességének több mint a fele városokban él, és ez a tendencia egyre fokozódik. Az úgynevezett óriásvárosokban (megacity) élő embereket megfelelő és egészséges élelmiszerrel kell ellátni, azonban a hagyományos mezőgazdasági termelés módszerei a közeljövőben elérik a határaikat. Az egyik lehetséges megoldás a hortikulturális világítás.
A hortikulturális világítás a növények mesterséges fénnyel történő megvilágítását jelenti. Ennek célja, hogy gyorsabb és célirányosabb növekedést lehessen elérni, például speciálisan a virágzat vagy a termés vonatkozásában. A fény serkenti a növények fotoszintézisét, és így döntő mértékben befolyásolja a növekedést. Ám ehhez nagyon fontos a fény megfelelő spektrális eloszlása. Különböző hullámhossz szükséges a növény növekedéséhez, formájához, fejlődéséhez és virágzásához. Ha például a paradicsomot 660 nm hullámhosszúságú piros LED-ekkel világítják meg, akkor az pozitívan befolyásolja a termést, elsősorban a darabszámot. Ezzel szemben, ha az uborkát 455 nm hullámhosszúságú kék fénnyel világítják meg, akkor lassabb ütemben fog növekedni, míg a szintén kék, 470 nm hullámhosszúságú fény hatására nagyobb lesz a növények levélfelülete, ami friss és száraz biomasszát biztosít.
A hortikulturális világításban fontos szerepet játszik a fényperiódus is, vagyis az, hogy mikor kap fényt a növény. A mesterséges fény segítségével a „természetes, nappali időszak” meghosszabbítható, ami fokozza a növekedést és a virágzást.
Ezenkívül a világítótestek növényekhez viszonyított elrendezése tekintetében is különböző lehetőségek állnak rendelkezésre. A hagyományos módszer a „toplighting“, melynek során a világítótesteket a növények fölé helyezik. A LED-ek alacsonyabb hőtermelésének köszönhetően nagyon alacsony lehet a távolság a fényforrás és a növény között, így az állványokon sokkal több szint alakítható ki. Ezenkívül a LED-ek az „interlighting“ lehetőségét is biztosítják. Ennek során a világítótestet a növények közé helyezik, ami a „toplighting“ kialakításhoz képest csökkenti a kialakuló árnyékok mennyiségét. Így a kisebb növények is elegendő fényt kapnak.
Az új LED-es technológiáknak köszönhetően a növények pontosan olyan hullámhosszúságú fényt kaphatnak, amilyenre a fotoszintézishez és az optimális növekedéshez szükségük van. A fényperiódus módosítása és a világítótestek elrendezésének rugalmassága is amellett szól, hogy a növények megvilágítására LED-es lámpákat célszerű használni.
Az OSRAM Opto Semiconductors a hortikulturális világítás területén az OSLON SSL termékcsaládot kínálja, amely egy nagy teljesítményű és alacsony hőellenállású LED-eket magában foglaló, széles termékportfólió. A robusztus kerámiaház kiválóan használható az üvegházakban uralkodó feltételek esetén. Az OSLON SSL Colors-család nyolc színben kapható a 450 nm (deep blue) és a 730 nm (far red) közötti tartományokban, amelyek a növények növekedése tekintetében a legmegbízhatóbb hullámhosszoknak minősülnek. Az Everlight Electronics is széles termékválasztékot kínál ügyfeleinek a hortikulturális világítás területén, és ezáltal optimális kiegészítésnek tekinthető a Rutronik portfóliójában.
Ám minden egyes LED-et a megfelelő energiával kell ellátni. Az Infineon Technologies az egyik technológiai éllovasnak számít az energiagazdálkodás területén, és az analóg és digitális LED-vezérlők, -mikrovezérlők, MOSFET-ek és fényerő-szabályozó IC-k széles választékát kínálja a hortikulturális világítási megoldásokhoz. Az Infineon Technologies portfóliója a 100 W alatti single string, a 100 W fölötti single string és a multi string alkalmazások minden szokásos topológiáját képes címezni.
Egyszínű LED-ek vezérlői
A konfigurálható XDPL8105 digitális single stage flyback vezérlővel az Infineon optimális megoldást kínál az Oslon SSL Color-család vezérléséhez, elsősorban a 100 W alatti, egyszínű LED-ek vezérléséhez. A 3. ábrán az XDPL8105, single stage flyback CC topológia kapcsolási rajzának egy példája látható. Az XDPL8105 egy flyback funkcióval rendelkező, digitális AC-DC átalakító, amely 0 és 10 V közötti izolált fényerő-szabályozást tesz lehetővé. További előnye többek között az intelligens hőgazdálkodás.
A CDM10V vezérlő egyszeri alkalommal egyedileg konfigurálható, ami számos alkalmazási lehetőséget biztosít. Az Infineon már előkonfigurált egységeket is kínál, de az ügyfél saját maga is konfigurálhatja a komponenseket. A CDM10V előnyei közé tartozik a programozhatóság, a helytakarékosság a 6 pines SOT csomagnak köszönhetően és a fényerő-szabályozás (0–10 V).
A többszínű LED-ek pontos vezérlése
Amennyiben a növényeket többszínű LED-szalagokkal világítják meg, akkor pontos vezérlésre van szükség ahhoz, hogy a növényeket a mindenkor optimális hullámhosszal világítsák meg. Ehhez is számos megoldást kínálnak az olyan gyártók, mint az Infineon vagy a Diodes.
Példa erre az Infineon-vállalat ICL5101 AC-DC LED-vezérlő IC terméke a 700 V/800 V CoolMOS™ P7 egységgel kombinálva. Ez a PFC+LLC megoldás azért nagyon előnyös, mert a nagy terhelési tartományban rendkívül alacsony a THD (Total Harmonic Distortion).
Az Infineon-vállalat ILD6150 DC-DC LED-vezérlője az XMC1300 mikrovezérlővel alkalmazva ezt a multi string megoldást oly módon egészíti ki, hogy támogatja többek között a kapcsolatok kialakítását például DALI és DMX egységekkel, valamint az érzékelők integrációját. Ezen kívül az XMC1300 támogatja a fényerő és linearitás automatikus exponenciális módosításait, és az emberi szem számára a fényerő és a szín módosításai tisztának és természetesnek tűnnek. Továbbá az automatikus fényerő-ellenőrzés villogásmentes fényerő-szabályozást tesz lehetővé még 0,1 százalék alatti fényerő-szabályozási szint esetén is.
Gazdasági szempontból a LED-ek használata a hagyományos megvilágítási lehetőségekkel szemben számos előnnyel jár, hiszen a LED-ek nem égnek ki hirtelen, mint a hagyományos villanykörték, hanem az idők során csupán minimális mértékben csökken a fényerejük. Míg a villanykörték átlagosan kb. egy évig bírják, a kiváló minőségű LED-ek ma már több mint 50 000 óráig használhatók (az alkalmazástól függően). A megnövekedett élettartam magas szintű megbízhatóságot is biztosít. Ezenkívül a hatékony és rugalmas vezérlésekkel energiát lehet megtakarítani. Az új LED-es technológiáknak és az intelligens vezérléseknek köszönhetően a hortikulturális világítás további térhódítása prognosztizálható a következő években.
A Rutronik korán felismerte ezt a trendet, és már most számos olyan terméket kínál, amelyek használhatók a hortikulturális világításhoz. Hőelnyelők, dugaszok, kábelek, MOSFET-ek, diódák, valamint mikrovezérlők – hogy csak néhány példát említsünk a Rutronik széles portfóliójából.
