Влажный, богатый кислородом и легкими ионами воздух, свежайшие и вкуснейшие ягоды, овощи, фрукты и зелень круглый год. Аура благости природы спешит к тебе домой.
Формула этого чуда - формула фотосинтеза:
12H₂O + 6CO₂ + 56⚡ ⟿ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
Эта удивительная алхимия при КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ "разбирает" воду на запчасти. Ионы водорода и электроны движут всю эту магию а кислород просто выделяется в воздух. Дыши на здоровье! Дальше интереснее: из выдыхаемого углекислого газа CO₂ растения умудряются собирать нам такую вкуснотищу!
Здорово! Воды нальем, углекислого газа - надышим, остается последний ключик - свет.
Лучше всего зеленые листья воспринимают излучение, длина волны которого 630-680 нм, что соответствует красному цвету, другой пик поглощения соответствует длине волны 440-460 нм – то есть синему цвету. Это не значит что "желтые" фотоны не съедобны. Их просто потребуется больше. Растение ко многому может приспособиться. Однако максимальную прыть покажет именно на любимом питании.
100 "синих" фотонов с длиной волны 450 нм и энергией 2.76 эВ каждый или 146 "красных" фотонов с длиной волны 660 нм и энергией 1.88 эВ каждый несут энергии примерно поровну. По идее питание растений красными фотонами должно быть энергоэффективнее почти в 1.5 раза! Хвала помидоркам - они обожают именно красный спектр! Разумеется минимум синего спектра также должен быть. Если бы так. На данный момент эффективность красных светодиодов примерно 38% а синих около 50%, что подтверждается опытом в котором при одинаковой мощности синих фотонов на 20-25% больше чем красных.
В листьях растений, используя минимум 56 квантов света (фотонов) хлорофилл с друзьями превращают по 6 молекул углекислого газа и воды в одну молекулу простого сахара (глюкозы/фруктозы) и 6 молекул кислорода. Большинство фотонов идет на починку и восстановление энзимов, которые и куют главные чудеса. Запустить и обеспечить энергией эти нано-заводики с максимальной эффективностью могут синие и красные фотоны. Есть конечно водоросли, которые и зелеными не прочь полакомиться, но пока остановимся на сухопутных растениях.
Синяя часть спектра ответственна за рост. Красная - за цветение и плодоношение. Обе части спектра должны присутствовать в меню растения одновременно, причем баланс между ними зависит как от его вида так и от возраста. Если света мало, то процессы роста и развития замедляются и даже буксуют на месте так как некоторые промежуточные соединения нестабильны. Не получив фотон в течении определенного весьма короткого промежутка времени который превратил бы их в следующие по плану более стабильные вещества они распадаются на части и требуются новые фотоны чтобы собрать эту мозаику заново. При избытке света, когда все конвейеры нано-заводиков уже загружены текущими в них реакциями под завязку а фотоны все прут и прут растение вынуждено включать механизмы защиты от такого внезапно свалившегося на них "подарка". Оно флюоресцирует часть энергии обратно, прячет листья от света, запускает холостые циклы преобразования веществ чтобы хоть как то задействовать поступающую энергию и избежать перегрева и образования атомарного кислорода. Этот "недоделанный" кислород химически очень активен и окисляет все с чем столкнется. Растение на лету починяет поломанное, отвлекая ресурсы от основной деятельности. При достижении порога когда все ломается быстрее чем чинится исход очевиден.
Как то так получилось что мы просто опутали себя мощными электромагнитными полями. Они служат причиной некоторых безобразий и хаоса. Например "отцепление" атома кислорода из воды протекает на кубиках из молекул марганца, кислорода и кальция (Mn₄O₄Ca✕3H₂O) с участием целой кучи катализаторов и энзимов. Похоже на цех с конвейером:
2H₂O + 2✕⚡⚡⚡⚡ → 4H+ + 4e- + O₂
На каждый атом кислорода требуется 4 фотона для старта ключевых реакций:
⚡ 70μs магии ⚡ 80μs ⚡ 120μs ⚡ 1300μs готово! Местное кислотно-щелочное равновесие pH в процессе осуществления этой чудесной алхимии меняется от стадии к стадии весьма значительно! Теперь на арену выходит лампа с мощнейшими электромагнитными помехами от электронной начинки (или звонок сотового телефона) и природный процесс воссоздания образа растения получает палки во все колеса по полной. Заряженые частицы выстраиваются по команде "равняйсь-смирно!" согласно этому полю чего-там у нас приключилось. Это всего лишь телефон - такая мелочь. В наномире это эпическое бедствие!
Если 2 кубика-цеха находятся рядом но на разных стадиях производства то они также будут влиять друг на друга и, возможно, один цех не сможет продолжать реакции пока соседний его не нагонит. Или продукты одного цеха будут мешать соседу. Если же кубики-цеха получают фотоны синхронно, то и производство у них синхронизируется и воцаряется гармония и лад. Светим 1-2μs синими и красными фотонами - перерыв несколько μs. Дружно переходим к следующей стадии всей листовой деревней. Причем в промежутках времени пока идут реакции и лишние фотоны принесут куда больше вреда чем пользы можно освещать соседние листья-деревни или даже соседние растения-города другой лампой, но... от одного и того же источника питания! Такой вот светильник.
Основные требования к источнику фотонов делятся на технологические (Т) и требования безопасности (Б), имеющие абсолютный приоритет - детишки везде залезут:
Т₁ Регулируемая яркость (число фотонов), длительность вспышки и соотношение между фотонами различных энергий. Желательно автоматически.
Т₂ Необходимый минимум это фотоны с длинами волн в районе 453 и 662нм (пики поглощения фотонов хлорофилла α). Для более тонких настроек желательно наличие в спектре 430,483,642 и 730нм (хлорофилл β, каратиноиды, эффект Эмерсона).
Т₃ Очень долгий срок службы, экономичность, простота обращения и ремонта.
Т₄ Важно чтобы все фотоны летели сразу в нужном направлении без необходимости их собирания "в кучу". Потери в отражателях и оптике составляют 20-30% в зависимости от формы светильника и ведут к ухудшению температурного режима что уменьшает срок службы.
Т₅ Низкая цена - их требуется очень много.
Б₁ Отсутствие высоких температур, мощных электромагнитных возмущений и излучений. Отсутствие шума. Напрочь. Глубокая тишина.
Б₂ Отсутствие ядовитых и опасных веществ.
Б₃ Отсутствие хрупких, колющих, режущих и стеклянных частей. Всего того, что может упасть, разбиться, поранить, поцарапать и т.д.
Б₄ Низкое напряжение питания. Во влажных домашних джунглях любят играть дети.
Соответствие ламп требованиям.
| Лампы | Т₁ | Т₂ | Т₃ | Т₄ | Т₅ | Б₁ | Б₂ | Б₃ | Б₄
|
| Накаливания | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ |
| Люминисцентные | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Неоновые | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ |
| ДРЛ | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| ДНаТ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ |
| Металлогалогенные | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Серно-плазменные | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Индукционные | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ |
| Светодиодные | ❋ | ✔ | ✔ | ✔ | ❋ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| Орг. светодиодные | ❋ | ✔ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
❋ - Возможно, но есть тонкости.
На лето 7522е/год 2557/2014й на планете обнаружены следующие источники фотонов:
Солнышко. В северных широтах особенно зимой световой поток очень ограничен. В совсем северных широтах полгода отсуствует совсем. Всякие стекла и стеклопакеты норовят отгрызть 20-35% интенсивности света. Человек распыляя всякую ерунду в стратосфере также снижает интенсивность.
Лампы накаливания. Есть низковольтные. Отсутствие синих фотонов в спектре. Много красных с преобладанием инфракрасных. До электроэнергии весьма охочи. Галогенные варианты светят на треть ярче и не имееют внутренней копоти от испарения нити накаливания. Нагрев колбы обычной лампы 250°C, галогенной до 500°C. Мрут как мухи.
Люминисцентные лампы. Внутри ртуть, яд 1-го класса опасности. Одной разбитой лампы достаточно чтобы отравить ее парами помещение. Люминофор являет собой 4-й класс опасности. Куда девать отслужившие свое лампы? Светит на все 360°. Рефлектор дополнительно съедает пятую часть всех фотонов. Лампы с особыми редкоземельными "растительными" люминофорами стоят в 3-5 раз дороже офисных. В излучаемом спектре есть ультрафиолет. Через 5000 часов яркость падает на треть. Создает радиопомехи. Температура колбы не превышает 50°C. За 58ваттную лампу OSRAM FLUORA T8 с правильными всплесками в синем и красном диапазоне спектра (Четверть всех фотонов все еще желто-зеленые) просят 700 руб. На каждые 4 лампы потребуется электронный балласт за 3000 руб. Электромагнитный балласт дешевле, но с ним лампа мерцает. Потери энергии в балласте составляют 15-20%. Значение слова "балласт" подразумевает некую ненужную штуку, которая почему-то стоит очень дорого и в добавок совершает такие манипуляции с электромагнитным полем, которые далеко не по вкусу биополям растений и человека. Сам себе злой буратина за свои же деньги. Чей почерк? Получается 1500 руб 58ватт. До растений долетит (-20% рефлектор) (-20% ненужные участки спектра). 1,2-1,5 метра длиной. 0.84 μмоль на джоуль (58ватт Т8).
Неоновые лампы можно подобрать с различными сочетаниями красного и синего в спектре комбинируя неон, аргон, гелий и обойтись без ртути. Слабая светоотдача. Рассеянный свет. Необходим отражатель. Потери энергии в балласте. Срок службы до 12000 часов. За первые 2000 часов яркость падает на 20%. Дорого и неэффективно.
Ртутные лампы (ДРЛ) излучают фотоны фиолетового и зеленого спектра. Пульсации света больше чем у люминисцентных ламп. Время включения 10-15 минут. В этот период ток сильно превосходит номинальный. Срок службы 10000 часов. Через год службы световой поток падает в 1.5 раза.
Натриевые лампы (ДНаТ) нагреваются до 300-400°C. Необходимость держать растения далеко от лампы. Из тех немногих фотонов которые все-таки долетят до растений львиная доля приходится на желтый цвет. Если на колбу лампы попадет вода или грязь то при нагреве она взорвется. Также нужен рефлектор который съест еще 20% фотонов. Точечный не регулируемый источник света. В центре густо по краям пусто. Ртути не меньше чем в ртутных лампах. Причем свет излучают пары натрия, а пары ртути помогают экономить энергию и размеры. В безртутных натриевых лампах используется ксенон, но спектр становится совсем желто-зеленым. Срок слубы 10000-17000 часов. (400 ватт магнитный балласт 0.94 μмоль на джоуль). Варианты с двойными горелками в 1.7 раза эффективнее (1000 ватт электронный балласт 1.7 μмоль на джоуль) но служат меньше и в 2-3 раза дороже. Интересна трактовка надежности: 90% ламп досветит до 10000 часов. Высокое напряжение 3000-5000 вольт. Обожают электроэнергию. Напряжение на лампе постоянно возрастает и наступает момент когда она уже не может зажечься при данном напряжении сети и балласте. Высокая стоимость. Высокий коэффициент пульсаций.
Металлогалогенные лампы копируют "достоинства" натриевых ламп. Содержат ртуть. Стоимость. Спектр беден красным зато есть синий. Также 10% ультрафиолета, 20% инфракрасных фотонов. Включаются 30-50 секунд. Срок службы 6000-15000 часов. Через 4000 часов яркость падает на 20%. Высокий коэффициент пульсаций. При работе в горизонтальном положении яркость падает на 10-20% и увеличивается скорость деградации. 315 ватт лампа 1.46 μмоль на джоуль.
Серно плазменные лампы. Спектр близок к солнечному, с преобладанием синего но с провалом как раз в районе 450нм. Много голубого, зеленого и желтого. Микроволновка на выезде. 250ватт лампа 30000руб.
Индукционные лампы "накрывают" обе части спектра. Есть несколько вариантов цветовых температур. Содержат ртуть в виде амальгамы в количестве якобы в 30 раз меньше чем у люминисцентных ламп. В видимый спектр превращается не весь ультрафиолет. 2-3% просачивается наружу и заявляется его полезный стимулирующий эффект. Пары ртути излучают ультрафиолет с длинами волн 184,253,365нм. Дома такая "полезность" зачем? Все лампы с парами ртути (включая металлогалогенные) должны иметь защиту от утечек ультрафиолета. Обычно используется внешняя колба из боросиликатного стекла с предохранителем который разрывает цепь при разрушении. В индукционных "бубликах" такая защита где? Лампы с внутренним индуктором сильнее греются изнутри но имеют более низкую температуру колбы до 50°C и служат до 50000 часов. С внешним - до 100000 часов и более экономичны. После 50000 часов потеря яркости до 30%. Срок службы балласта примерно 15000-50000 часов. Некоторые из них "шумят" на радиочастотах. Чтобы электронная начинка протянула 100000 часов качество проекта, изготовления и самих деталей должно быть безупречным. Рядом изумительный пример: осциллограф С1-101 сделанный в СССР, которому в следующем году стукнет 30 лет. Встроенный баласт может отказать намного раньше лампы. Очень сильные магнитные поля. Магнит на холодильнике это 5 миллиТесл. 0.1мТ разрывает ДНК клеток мозга у крыс. А это весьма крепкие ребята. Магнитное оружие замаскированное под лампочку? Корежить растения магнитным полем зачем? Cтартует с ¾ мощности. Чтобы испарить ртуть из амальгамы и достичь полной яркости требуется 1-2 минуты. Не моргают. Безшумные. Потери в балласте менее 5%. Из-за формы колбы потери в рефлекторе больше и там сгинет добрая треть фотонов. Аппетит к электричеству сравним с люминисцентными. Бывают низковольтные индукционные лампы напряжением 12/24 вольта и мощностью до 60 ватт. 50ватт лампа 4000руб. Попытка забрать все что эта лампа съэкономит в далеком будущем уже сейчас? Почерк?
Чуешь как обложили? Как аккуратно и тщательно расставлены ловушки и разложены красивые блестящие приманки. Встречаем лучик света в этом пока еще темном царстве:
Светодиоды. Низковольтные. Напряжение на синих ~3в. На красных ~2. Сразу светят на 120-140°. Без 20-30% потерь на отражателе. Без 15-20% потерь на фокусирующей оптике.
Излучаемые фотоны сразу имеют нужную длину волны. Без потерь на дополнительную подготовку фотонов как в люминофорных источниках. (Кроме белых - там есть люминофор)
Время включения/выключения составляет 15нс для цветных и 20нс для белых светодиодов. Можно светить с расстояния всего в несколько сантиметров, избегая потерь на рассеивание. Легко комбинировать светодиоды различных спектров.
Нынешние драйвера (балласт) для светодиодов ненадежны, малоэффективны и весьма дороги.
Отказавшись от этого наследия и напрямую управляя лампами микропроцессором можно регулировать число фотонов длиной вспышки а также возможно изменять спектр включая одновременно разные лампы или их части. Если постоянно светить на токе близком к максимальному то светодиод потеряет 30% яркости примерно за 10000 часов свечения. Монохромные светодиоды лишены проблем связанных со старением люминофора в белых светодиодах. Если нагружать мощные однокристальные светодиоды в половину силы для выдерживания теплового режима внутри кристалла с большим запасом (и с большим выходом фотонов) срок службы превысит 50000 и даже 100000 часов. 1.7 μмоль на джоуль для лампы из синих и красных светодиодов.
ВСЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ УЧТЕНЫ!
Органические светодиоды. Значительно уступают светодиодам по эффективности, особенно в синем диапазоне. Боятся воды. Сильно теряют в яркости со временем. Срок службы 5000-15000 часов. Очень дорогие. В перспективе будут разматываться из рулонов и излучать всей поверхностью.
☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙
Безмолвное наблюдение за процессом роста и развития растений по скрытым чертежам воссоздавая образ помогает сонастроиться с целостностью жизни. ☯
★ Берем светодиоды. Появились и довелись "до ума" они подозрительно кстати.
| | | Moist, rich in oxygen and light ions air, the freshest and most delicious berries, vegetables, fruits and herbs all year round. Aura of nature is coming to your home.
This miracle has a name : the photosynthesis.
12H₂O + 6CO₂ + 56⚡ ⟿ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O
This amazing alchemy splits water on parts at ROOM TEMPERATURE . Hydrogen ions and electrons drive all this magic and oxygen is simply released into the air. Breathe to your health! More interestingly, from exhaled carbon dioxide CO₂ plants somehow manage to build some really delicious stuff for us!
Wow! Pour some water, exhale some carbon dioxide, and the last key is the light.
The green leaves especially like radiation with a wavelength of 630-680 nm, which corresponds to the red color, the other absorption peak is at a wavelength of 440-460 nm - that is blue. This does not mean that the "yellow" photons are not edible. They just not as effective as red and blue ones and to drive same reactions you'll need just more of them. Plant can adapt to many light patterns and conditions. However, the maximum agility is shown when they are fueled with their favorite food.
100 "blue" photons with a wavelength of 450 nm and energy of 2.76 eV each or 146 "red" photons with a wavelength of 660 nm and energy of 1.88 eV each carry almost equal amount of energy. The idea to feed plants mostly with red photons must have energy efficiency almost 1.5 times againt blue ones! Praise tomatoes - they just adore the red spectrum! Certainly, the minimum of the blue spectrum must also present. This is not the case at least now. The efficiency of red LEDs is about 38% and the blue LEDs have it close to 50%. This is somewhat confirmed with this experiment. With the same power spent the number of the blue photons is 20-25% more than the red ones.
In chloroplasts, using a minimum of 56 photons the chlorophyll with its friends is converting 6 molecules of water and 6 molecules of carbon dioxide to one molecule of simple sugar (glucose/fructose) and 6 molecules of oxygen. Most of the photons are used to repair and restore the enzymes which do all the magic. To provide energy to run these nano-scaled factories with maximum efficiency the blue and red photons are needed. Of course there are some kinds of an algae that would be happy to munch green photons, but let's be focused on land plants at least so far.
Blue part of the spectrum is responsible for the plant growth and development. Red part - for flowering and fruiting. Both parts of the spectrum must be present in the plant's menu at the same time, the right balance between them depends on the growing stage and kind of plant. When it is not enough of light, the growth and development is slowed down and even stalled because some of the intermediates are unstable. If there will be no photon received within a certain quite short period of time then the unstable products just break apart and new photons will be required to assemble this puzzle again. With an excess of light, when all lines of nano-sized factories are already loaded with the current reactions, plants are forced to start mechanisms to protect against this sudden "gift". It may fluorescene some part of the energy back, it may try to turn the leaves to skip some light. Sometimes the idle cycles of converting substances are taking place. All of these is done to put incoming energy to some use and prevent overheating and atomic oxygen from appearing. This "unfinished" oxygen is very active and oxidizes all what it come in contact with. Plant tries to repair what is broken on the fly, diverting resources from it's core activities. When the threshold is reached when everything breaks faster than repairs the outcome is obvious.
Somehow we just trapped ourselves within electromagnetic fields which do some chaos and havoc. The reaction of water "splitting" runs on the cubes of molecules of manganese, oxygen and calcium (Mn₄O₄Ca✕3H₂O) with the whole bunch of catalysts and enzymes. It looks like a plant with production lines:
2H₂O + 2✕⚡⚡⚡⚡ → 4H+ + 4e- + O₂
To get each atom of oxygen one need 4 photons to hit the system to drive some key reactions:
⚡ 70μs magic ⚡ 80μs ⚡ 120μs ⚡ 1300μs done! Local pH balance during this wonderful alchemy varies from step to step quite tremendously! Here comes the super lamp with huge electronic ballasts which cause severe electromagnetic interference. (or a cell phone is calling). The natural process of recreating the image of the plant gets all the wheels stick to the fullest. Charged particles are arranged according to the violator's fields. It's just a phone - a trifle. In this nanoworld it wrecks epic havoc and disaters!
If two such cubes are in close proximity, they can also affect each other. So some kind of synchronization in key reactions between them is important. If those nanofactories get photons in synchronized bunches, then the reaction chains are running smooth and nicely. After 1-2μs of lighting with blue and red photons the break for a few μs follows. That way, step by step the whole leaf "village" will proceed to the next stage. During the "dark" pauses when all reactions are already fueled by previous bunch of photons and going on smoothly and extra photons can bring more harm than good then the neighboring leaves-villages can be illuminated, or even neighboring plants "towns" with another lamp, but ...from the same power source! That kind of lamp we need.
The requirements for the source of photons are divided into technological (T) and safety(S). Safety requirements have an absolute priority: kids play everywhere:
T₁ An adjustable brightness (number of photons), the duration of the flash and the ratio between photons of different energies. It is desirable to have an automatic adjustment.
T₂ The wavelengths of photons must be somewhere near 453 and 662nm (chlorophyll α absorption peaks). It is also desirable to have the following wavelengths also covered: 430,483,642 and 730nm (chlorophyll β, carotenoids ,Emerson effect).
T₃ Extra long life, energy efficiency, ease of handling and maintenance.
T₄ The photons must be emitted to the right direction. Losses in reflectors and optics are 20-30% depending on the lamp's shape and lead to more extreme temperature conditions that further reduces its lifespan.
T₅ Low cost. Lots of them will be required.
S₁ Lack of high temperatures, noise, radiation and high electromagnetic fields.
S₂ Lack of toxic and hazardous substances.
S₃ Lack of fragile , stabbing , cutting and glass pieces. All the staff that can fall, break apart, injure, scratch etc.
S₄ Low voltage. There will be some humidity in our home jungles. Kids must be safe.
Some lamps against the requirements.
| Lamps | Т₁ | Т₂ | Т₃ | Т₄ | Т₅ | S₁ | S₂ | S₃ | S₄
|
| Incandescent | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ |
| Fluorescent | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Neon | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ |
| Mercury based | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| HP Sodium | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ |
| Metalhalide | ✘ | ❋ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Sulfur plasma | ✘ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ |
| Induction based | ✘ | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✘ | ✔ |
| LED | ❋ | ✔ | ✔ | ✔ | ❋ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
| OLED | ❋ | ✔ | ✘ | ✔ | ✘ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
❋ - It is possible but there are some quirks.
As of this year (7522/2557/2014) there were following photon sources discovered on this planet:
Sun. In northern latitudes, especially in the winter, the light output is very limited. In very high latitudes it is absent whole half of the year. All sorts of glasses eat out 20-35% of light intensity. Man is spraying dust in the stratosphere which is badly affecting light intensity.
Incandescent. There are low-voltage versions. The absence of blue photons in the spectrum. Lots of red with an infrared predominance. Very power hungry. Halogen versions shine brighter about 30%. Has 250°C surface temparature. Halogen once has upto 500°C bulb temperature. Very short lifespan.
Fluorescent. Have extremely toxic mercury vapours inside. One broken lamp is enough to poison the room. Phosphorus is a toxic substance too. Huge ecological pressure on the planet. Shines at 360 °. Reflector additionally consumes 20% of all emitted photons. Lamps with special "plants friendly" phosphors are 3-5 times more expensive than the office ones. Has some UV light in the emitted spectrum. After 5000 hours the brightness losses are 30%. Makes radio interference. The temperature of the bulb do not exceed 50°C. Transporting nightmare. 58w OSRAM FLUORA T8 with special bursts in blue and red spectrum (a 25% of the photons are still yellow-green) goes for $20. Every 4 lamps require an electronic ballast for about $100. Electromagnetic ballast is cheaper, but the lamps will flicker. Energy loss in the ballast is 15-20 %. The "ballast" means that it is quite unnecessary thing, which for some reason is very expensive and in addition makes some manipulations with the electromagnetic fields, which is not nice to the biofields of plants and humans. Light loss is quite hige: -20% reflector, -20% unnecessary portions of the spectrum. 1.2-1.5 meters long. 0.84 μmol per Joule (58w T8).
Neon lights. Can choose different combinations of red and blue in the spectrum combining neon, argon, helium and avoid mercury. Weak light output. Diffused light. Requires reflector. Energy loss in the ballast. Lifetime up to 12,000 hours. For the first 2000 hours the brightness drops by 20%. Expensive and inefficient.
Mercury-based lamps emit photons in purple and green spectrum. Have light pilsations. Start time is 10-15 minutes. During startup the current greatly exceeds the nominal value. Service life of 10,000 hours. After a year of service luminous flux falls by 1,5 times.
Sodium lamps(HPS) are heated up to 300-400°C. The need to keep the plants quite away from the lamp. Very few photons that will reach plants have yellow spectrum. If the lamp bulb gets wet or dirty then it can explode when heated. Need for a reflector which will eat up 20% of photons. Not adjustable point light source. Has mercury vapor to save energy and size. Mercury-free sodium lamps are using xenon, but the spectrum becomes quite yellow-green. Operation time 10000-17000 hours. (400 watt magnetic ballast at 0.94 μmol per Joule). Lamps with twin burners are 1.7 times more efficient (1000 watt electronic ballast 1.7 μmol per Joule) but 2-3 times more expensive. Interesting interpretation of reliability : 90 % of the lamps will pass through 10,000 hours. Extremely high voltage 3000-5000 volts. Hungry for electricity. Lamp voltage is constantly increasing and there comes a moment when it can no longer be started with given voltage and ballast. High cost. High pulsation factor.
Metal Halide lamps copy all the bad things from sodium lamps. Also contain mercury. Cost. Red spectrum is poor but there is lots of blue, plus 10 % of UV and 20% of infrared photons. Start time 30-50 seconds. Lifetime is 6000-15000 hours. After 4000 hours the brightness falls to 80%. When operating in horizontal position the luminance decreases by 10-20%, and rate of degradation increases. 315 watt lamp at 1.46 μmol per Joule.
Sulfur plasma lamp. Close to the solar spectrum, with a predominance of blue but with shallow hole just near 450nm. Lots of blue, green and yellow. 250w lamp for $800?
Induction lamps cover both sides of the spectrum. There are several variations of color temperatures. Contain mercury as an amalgam means you can escape the mercury contamination if switched OFF lamp is broken. If lamp is ON then it is still dangerous. Not all UV light is transformed into visible spectrum. 2-3% leaks out and its useful stimulating effect is declared. Mercury vapor emits ultraviolet wavelengths 184,253,365 nm. Such stimulation is not good for home. All mercury vapor lamps (including metal halide) must be protected from ultraviolet leaks. Commonly, the outer bulb is made of boronsilicate glass with a fuse that breaks then the bulb breaks. These induction "bagels" is lacking such protection. Lamps with internal inductor have a lower temperature of the bulb upto 50°C and serve up to 50,000 hours. Lamps with external inductor will last up to 100,000 hours and more economical. After the 50,000 the brightness loss is around 30%. Lifetime of the electronic ballast is approximately 15,000-50,000 hours. Some of them have radio interference. Have very strong magnetic fields. Magnet on the refrigerator is only 5 millitesla. 0.1mT breaks apart DNA in rat's brain cells. Those guys are quite tougth. Magnetic weapons disguised as a light bulb? Why to subject your plants to magnetic field experements? Start up time is 1-2 minutes. Do not blink. Noiseless. The losses in the ballast of less than 5% declared. Due to the shape of the bulb the reflector losses will be huge 30%. Electricity appetite is comparable to fluorescent ones. There are low-voltage induction lamps for 12/24 volt and with power up to 60 watts. 50w lamp is ~$100. Trying to grab all the distant future savings now?
It looks like humankind is not even capable of inventing a relatively safe light source. Those lamps from above are dangerous shiny traps. But wait: meet a ray of light in this yet dark realm:
LED. Low voltage. Shine on 120-140° right from the start. No 15-30% reflector losses. No 15-20% losses on the focusing optics. The emitted photons have desired wavelength withing 20-30nm range. No phosphorus losses. (Except for the white - there is phosphor there). ON/OFF time is 15ns for color LEDs and 20ns for white LEDs. Can shine with a distance of only a few centimeters, avoiding dramatic distance losses. It's easy to combine different spectrums. The current LED drivers (ballast) are unreliable, inefficient and very expensive. This heritage can be avoided with direct microprocessor's control. When using currents close to the maximum the LED will lose 30% brightness after 10,000 hours. Monochrome LED have no problems associated with aging of the phosphorus in white LEDs. When powerful single-chip LEDs are used with moderate currents to meet the thermal conditions well withing limits (and maintain better quantum efficiency) then the expected lifetime exceeds 50,000 and even 100,000 hours. 1.7 μmol per Joule with blue and red LEDs lamp.
ALL SAFETY REQUIREMENTS ARE MET!
OLEDs. Organic LEDs are considerably inferior in efficiency to LEDs, especially in the blue range. They afraid of the water. Strong loss of brightness over time. Lifetime is about 5000-15000 hours. Very expensive ones. In the future, they will be unrolled from a roll and radiate the with the entire surface.
☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙☙
Silent observation of the growth and development of plants on the hidden blueprints recreating its image helps to attune to wholeness of life. ☯
★ The LEDs have no alternatives. It is simply a miracle that they "are allowed" here.
|
