Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Светодиодное освещение в промышленном птицеводстве. Монография
.pdf
Для цыплят старше 2-недельного возраста освещенность уменьшают до 5–7 лк. Такую освещенность в безоконных птичниках
создают при помощи уменьшения мощности ламп накаливания
(Wilson W. O., 1989; Пигарев Н. В., 1994).
При пересадке ремонтных курочек из клеток, в которых они
выращивались, в клеточные батареи для несушек желательно сохранять освещенность клеток более или менее без изменений.
В период яйценоскости нельзя допускать снижения освещенности
клеточных батарей, особенно ниже 10 лк, так как может снизиться
яйценоскость несушек. В связи с этим необходимо следить за исправностью ламп и своевременно заменять перегоревшие.
Освещенность клеток в пределах одной батареи сильно варьирует при удаленности клетки от источника света. Однако, нередко
наблюдения различия
в продуктивности несушек в клетках разных
ярусов трех-, пятиярусных батарей чаще зависят от условий температуры и обмена воздуха, чем от освещенности клеток.
В практике при проектировании светильников в птичниках учи-
тывается установленная норма освещения.
3.3. Цветность освещения
Наряду с применением дифференцированных световых режимов по длине светового дня и освещенности, значительный
практический
интерес представляет освещение птицы различны-
ми спектрами света (цветное освещение).
Используя световые волны различной длины для освещения
птицы, можно воздействовать через нервную систему на ее органы
размножения и повлиять на повышение ее продуктивности.
По данным А. Ф. Кузнецова (1974) испытано освещение цыплят и кур-несушек красным, желтым, зеленым и синим
светом в
сравнении с белым контрольным освещением. Соответствующие
подобранные плафоны пропускали световые волны с различной
длиной: красные 640–800 нм, желтые 550–800 нм, зеленые 465–
550 нм, синие 400–465 нм и белые 400–800 нм.
Сохранность цыплят с суточного до 180-дневного возраста по
двум повторностям, выращиваемых при зеленом, желтом и синем
спектрах света была выше соответственно на 4,5; 1,8; 1,1 % сохранности цыплят, выращиваемых при белом освещении. При
этом сохранность цыплят, выращиваемых при красном спектре
41
света, была на 2,6 % ниже, чем в контрольной группе с белым освещением.
Яйценоскость кур, выращенных и содержащихся при синем
освещении, была на 9,0 %, при зеленом на 7,8 %, желтом на 5,2 %
и при красном на 2,2 % выше, чем при белом освещении. В этих же
группах затраты кормов на производство 1 кг яичной массы были
ниже на 3,9–10,0 %.
Наибольший
экономический эффект получен от применения
синего спектра освещения птицы.
3.4. Источники освещения
Источники освещения оказывают определенное влияние на интенсивность яйценоскости, сохранность птицы.
Большинство нормативов освещения создано для применения
ламп накаливания. Использование люминесцентных ламп вначале диктовалось соображениями энергосбережения, но изучение их
использования показало более высокую их эффективность в формировании продуктивных показателей
птицы.
Исследования, проведенные А. А. Ельчибаевым (1986) по изучению влияния различных уровней освещенности кур прародительского стада кросса Бройлер-6, породы корниш при люминесцентном освещении на их воспроизводительные качества, позволили
сделать выводы, что использование в птичнике люминесцентного
освещения способствовало увеличению числа суточных цыплят,
полученных в расчете на начальную несушку.
Большую
экономию электроэнергии дает использование люминесцентных ламп. Они долговечнее ламп накаливания, их свет
по спектральному составу ближе к естественному, у них выше
(в 4–6 раз) световая отдача, меньше яркость. Использование люминесцентного освещения повышает живую массу бройлеров на
5-6%, сохранность на 2,5–3 % (Стаценко М., 1985).
Применяемые на птицефабриках люминесцентные лампы ЛДЦ,
ЛД и ЛВ
имеют различный спектр излучения. При выращивании молодняка это не имеет, по-видимому, существенного значения, но при
содержании взрослой птицы наблюдаются значительные различия в
ее продуктивности в зависимости от типа используемых ламп.
Оборудование птичника люминесцентными лампами обходится
дороже, чем при использовании светильников с лампами накалива-
42
ния. Частично эти дополнительные затраты окупаются экономией
электроэнергии, которая может достигать 50 %. Главное – при люминесцентном освещении достигаются не худшие зоотехнические
показатели (Пигарев Н. В., 1988).
Сравнение эффективности освещения птицы лампами накаливания, флуоресцентными или люминесцентными светильниками,
проведенное специалистами университета штата Северная Каролина (США), показало преимущество последних: интенсивность
освещения флуоресцентной 15-Вт лампой
была такой же, как 40Вт лампой накаливания, а срок ее службы почти в 6 раз больше.
Затраты на освещение птичника размером 12x120 м оказались на
326,19 долл. в год ниже. При использовании флуоресцентных светильников вместо ламп накаливания затраты на электроэнергию
снижаются на 50 %, а на обслуживание источников света – на 60 %
(Smith R., 1983).
В Голландии специалистами
разработаны два направления
снижения затрат электроэнергии на освещение в птицеводстве:
применение регулируемого режима освещения и использование
экономичных источников света. Исследование проводили на племенных и товарных несушках, бройлерах. В качестве источников
света использовали электрические лампы накаливания обычного
типа и типа «TL» с зеркальным экраном, а также новые газоразрядные лампы типа «SL». Световой
поток ламп типа «TL» – около 7 лмн на 1 Ватт мощности; для обычных ламп он почти в 5 раз
ниже, а для ламп типа «SL» – в 8,4 раза ниже. Только для первых
двух источников имеется возможность регулирования яркости
(Sreeghs М., 1980).
Из числа люминесцентных ламп целесообразно применять
для освещения цехов клеточных несушек лампы ЛДЦ - 40. Сравнение продуктивности
и жизнеспособности несушек при освещении их лампами ЛДЦ-40 и ЛБ-40, проведенное в ТСХА, показало преимущество ламп первого типа. При равной интенсивности яйценоскости сохранность кур и масса яиц были выше в
группах, которые находились в клетках, освещенных лампами
ЛДЦ-40 (Эль-Хаббак, 1980).
По данным В. Собченюка, люминесцентные лампы типа
ЛДЦ
и ЛБ положительно влияли на воспроизводительные качества кур,
тогда как применение ламп ЛД-40 привело к отрицательным результатам (Пигарев Н. В., 1988).
43
Отрицательное влияние на яйценоскость кур ламп ЛД-40 было
отмечено и в опытах М. Эль-Хаббака (1980), проведенных в ТСХА
на несушках кросса «Беларусь-9».
Таким образом, наиболее распространенные на птицефабриках источники света по степени их влияния на несушек можно
расположить в такой последовательности (от лучших к худшим):
ЛДЦ – ЛБ – лампы накаливания и
ЛД. Не исключено, что может
быть подобран источник света, который окажется лучше ламп
ЛДЦ как по его влиянию на птицу, так и по экономичности (Пигарев Н. В., 1989).
Расстояние между светильниками зависит от мощности ламп и
обычно составляет 2–4 м (Дуюнов Э. А., 1989).
Исследование, проведенное в Братцевском НПО, показало, что
применение
традиционных двухламповых светильников ПВЛМ,
ПВЛ-1, ЛСП с люминесцентными лампами мощностью 36 и 40 Вт
приводит к избыточному освещению верхних ярусов клеточных
батарей, где освещенность доходит до 250–300 лк.
Были проведены исследования эффективности маломощных
светильников типа ЛСП-18-18 с одной энергоэкономичной люминесцентной лампой ЛДЦ-18. Изучено также их влияние на
молодняк и кур-несушек яичного кросса
в режиме прерывистого
освещения.
Результаты исследований показывают, что использование в качестве источника освещения не только ламп малой мощности ЛДЦ18, но и одной лампы ЛДЦ-36 положительно повлияло на жизнеспособность молодняка и взрослой птицы (Акатова Е., 1992).
Учитывая результаты научных исследований, голландская
фирма «Газолекс» разработала новый тип осветительного оборудовния для
птичников – монохроматические лампы, которые отвечают биологическим потребностям птицы. Эта система позволяет экономить до 95 % электроэнергии по сравнению с обычными лампами накаливания и приблизительно 50 % по сравнению
с люминесцентными лампами, при одинаковой освещенности
(Жук С., 2001).
3.4.1. Классификация светодиодов
Светодиодное оборудование в настоящий момент является
одним из самых развивающихся продуктов мирового светотехни-
44
ческого рынка. СД все чаще находят свое применение в различных отраслях, сменив ЛН и газоразрядные источники света.
Применение светодиодных технологий в сельском хозяйстве
является наиболее перспективным, в связи с высоким уровнем потребления электроэнергии на освещение в различных технологических процессах, в том числе и в промышленном птицеводстве.
Основным элементом
любого светодиодного светильника является СД, в корпусе которого может находиться один (однокристальные СД) или несколько кристаллов (многокристальные СД,
или матрицы).
Современные СД можно условно классифицировать на несколько основных групп по потребляемой мощности и рабочему
диапазону токов:
– индикаторные СД;
– сверхъяркие СД;
– мощные СД.
Индикаторные СД – компактные
элементы, имеющие относительно небольшую силу света (до 100 мкд). Рабочий диапазон тока
около 20 мА. Они обычно выпускаются в стандартном корпусе с
выводами (диаметр основания 3 или 5 мм). В основном такие СД
применяются в оптических индикаторах.
Сверхъяркие СД обычно собираются на полупроводниковых
кристаллах малого и среднего размера (от 200 до 500 мкм) и имеют
высокие
световые характеристики (сила света до 10 кд, средний
световой поток в белом цвете порядка 20–30 лм и более). Рабочий диапазон токов от 20 до 150–200 мА. Могут быть выполнены
в стандартном корпусе с выводами (диаметр основания 3, 5 или
10 мм) или в корпусе для поверхностного монтажа (SMD). Стоит
заметить, что сверхъяркие СД занимают промежуточное положение
между индикаторными и мощными, и четкую границу здесь на
самом деле провести достаточно трудно.
Сверхъяркие СД имеют широкий спектр применений: световая
реклама, дорожные светофоры и указатели, автомобильная светотехника, экраны, мобильные телефоны и т. д.
Мощные СД имеют самые большие размеры кристаллов и
наибольшие значения световой отдачи (более 50 лм/Вт
для бело-
го цвета).
Потребляемая мощность в номинальном режиме (ток 350 мА)
составляет около 1 Вт. Допускается применение при токах 500,
45
700, 1000 мА и выше. Повышение рабочего тока позволяет увеличить световой поток. Выпускаются в корпусе для поверхностного
монтажа (SMD-корпусе). Основным применением мощных СД является различное осветительное оборудование.
Отдельно стоит остановиться на светодиодных модулях
(СМ). СМ представляют собой сборку из многих кристаллов,
соединенных в последовательно-параллельные цепочки на
одной плате. Выпускаются
в виде плат с контактами для пайки
и отверстиями для крепления. Могут иметь встроенные драйверы питания на плате.
Основным их применением является также осветительное оборудование. В последнее время СД стали классифицировать и по
применению. Стоит несколько слов сказать о новом понятии, введенном западными производителями: СД для освещения (Lighting
Class LED). Эти СД должны удовлетворять определенным требованиям к световому потоку и цветовой температуре. В частности, как
декларируется ведущими производителями, световой поток таких
СД не должен снижаться более чем на 30 % от начального значения
за 50 000 часов работы, а также изменение цветовой температуры
не должно быть визуально заметно.
В 2003 г. компанией Lumileds, образованной за
несколько лет до
этого корпорациями Philips и Hewlett Packard, был сделан первый
мощный СД Luxeon I со световым потоком более 25 лм и световой
отдачей более 20 лм/Вт.
СД Luxeon I сразу превзошли по световой отдаче лампы накаливания почти в два раза, что позволило начать говорить о СД как
о новых и эффективных источниках света.
Одной из основных
особенностей корпуса мощного СД является теплоотводящее основание, на которое осуществляется монтаж
кристалла. Чаще всего кристалл монтируется в отражатель, находящийся на данном основании.
Объем отражателя со смонтированным в нем полупроводниковым кристаллом заполняют оптическим гелем. Это, с одной стороны, увеличивает коэффициент вывода излучения из кристалла за
счет большего
соответствия показателей преломления, а с другой –
позволяет кристаллу и проволочным контактам не повреждаться
при тепловом расширении под действием выделения тепла вследствие протекания электрического тока.
46
Теплоотводящее основание и заполненный гелем отражатель
позволяют кристаллу в таком корпусе работать при более высокой
температуре, а следовательно, и при повышенных значениях тока.
Сверху заполненный гелем отражатель закрывается линзой, которая у разных производителей может быть изготовлена из различных материалов – пластика, кварцевого стекла или полимерных
материалов (силикона и т. д
.).
Линза жестко не фиксируется (поэтому получила название
«плавающая линза»), держится за счет адгезии геля при полиме-
ризации, что также дает возможность ей немного смещаться при
тепловом расширении за счет нагрева СД. Оптическая система СД
в корпусе SMD обеспечивает достаточно широкие углы кривой
светораспределения, обычно более 90°.
В середине 2004 г. подразделение «Cree Lighting» компании
«Cree Inc.»
выпустило свою первую серию мощных СД XL7090,
световой поток которых составлял порядка 55 лм, а световая отдача
была около 50 лм/Вт. Эти СД сразу встали в один ряд с аналогами
конкурентов – СД компаний «Nichia» и «Lumileds». В 2006 г. «Cree
Lighting» разработала и запустила в производство серию мощных
белых СД – XR-E7090. Световой поток их достигал значений 100
лм, а
световая отдача была до 90 лм/Вт.
К середине 2007 года стали доступны мощные СД с оттенками
свечения в холодном (5000–10 000 K), естественном (3700–5000 K)
и теплом (2600–3700 K) белом диапазонах.
На сегодня наилучшими из достигнутых являются значения
световой отдачи более 130 лм/Вт в диапазоне цветовых температур 4000–8300 K. Это значение получено компанией «Cree» на
СД серии XP-G, запущенные в массовое производство
осенью
2009 г. Постепенно к этому уровню подходят и другие произво-
дители мощных СД.
В феврале 2010 г. «Cree» заявила о получении на лабораторных
образцах значения световой отдачи более 200 лм/Вт при цветовой
температуре 4570 K. Это достижение является пока рекордным
для СД.
3.4.2. Режимы питания светодиодов
На сегодняшний день промышленностью выпускаются СД
почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий
47
и белый. Цена синих и белых СД выше, чем других цветов. Цвет
R
СД определяется типом полупроводникового материала.
Обязательным условием при подключении СД к сети питания
является наличие балласта, ограничивающего величину протекающего через него тока (рис. 3.1). Подключение СД напрямую к источнику питания может вывести его из строя.
Для ограничения тока обычно используется резистор R при питании постоянным током. Однако не исключается возможность использования индуктивного или емкостного балласта в системах с
ШИМ или ЧИМ управлением или включением этих балластов до
выпрямителя, питающего СД. Обратное напряжение U
вызывает
D
пробой СД.
Рис. 3.1. Вольт-амперная и нагрузочная характеристики СД
Величину сопротивления R можно определить по формуле
UU
LS
где US – напряжение питания, В;
UL – прямое напряжение, рекомендуемое для каждого типа диодов
(обычно составляет от 2 до 4 вольт), В;
IL – допустимый прямой ток СД, A.
48
,
I
L
3.4.3. Последовательная схема подключения светодиодов
Одним из наиболее распространенных вариантов питания
группы СД является последовательное соединение (рис. 3.2). Данный режим сокращает потребление электроэнергии и позволяет
подключать большое количество источников света одновременно,
например в качестве гирлянды. Необходимым условием такого
соединения является равенство электрических характеристик СД,
а блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечивать соответствующее напряжение
.
Рис. 3.2. Последовательная схема включения СД
К примеру, были выбраны красный, желтый и зеленый светодиоды – при последовательном соединении необходимо напряжение
питания – не менее 8V, выберем для питания 9-вольтовую батарею.
В случае, если прямое напряжение СД 2 В, тогда:
U
= U
L
Если напряжение питания V
VD1
+ U
+ U
VD2
9 В, а прямой ток СД = 0,015A,
S
VD3
= 6 B.
то
UU
SL
R
I
L
96
0,015
200 Ɉɦ.
В ряду номиналов резисторов Е24 есть такое значение сопротивления.
3.4.4. Параллельная схема подключения светодиодов
Параллельное включение СД с помощью одного резистора считается нежелательным. Это связано с тем, что СД имеют разброс электрических параметров, требуют различных напряжений питания, что
49
делает такое подключение практически нерабочим. Токи, протекающие через СД, будут неравномерными, а яркость их свечения будет
различной. Такой режим работы светильника многократно ускоряет
естественную деградацию кристалла СД. Если СД соединяются параллельно, каждый из них должен иметь ограничительный резистор.
3.4.5. Светодиодные светильники промышленного исполнения
За последние годы отечественный и мировой рынок светодиодных технологий получил бурное развитие. Предприятиями
выпускаются светодиодные промышленные светильники с различными светотехническими, энергетическими и конструктивными
параметрами, что позволяет внедрять такие источники света практически во всех областях, в том числе и в сельском хозяйстве.
Готовые светильники уже комплектуются электронными стаби-
лизированными
балластами, осуществляющими питание светоди-
одных источников света, и оптическими отражателями.
Одной из ведущих отечественных фирм по производству светодиодных приборов освещения для различных областей применения является ООО «Ледел». В представленном каталоге оборудования имеется серия промышленных светильников L-INDUSTRY (табл. 3.1).
Вышеописанные светодиодные светильники могут быть применены для освещения птицеводческого хозяйства.
Кроме того, представляет интерес продукция ярославской компании ЛюменПРО, производящей широкий спектр светодиодного
оборудования, представленного в таблице 3.2.
Продукция данного производителя также может быть использована в осветительной сети птичника.
Кроме того, отечественной промышленностью выпускаются
специализированные светодиодные светильники для освещения
промышленных помещений птицеводческих и сельскохозяйственных организаций.
Пылевлагозащищенный светильник серии «ДПП(ДСП
) 12-хх-
901» (рис. 3.3) предназначен для промышленных и общественных
помещений с повышенным содержанием пыли и влаги (IP65).
Корпус светильника в виде трубы изготовлен из полимерных материалов, устойчивых к воздействию кислот, щелочей и аммиачных
испарений. Отсутствие рассеивателей и защелок снижает эксплуатационные затраты на обслуживание. Данный светильник подходит для освещения промышленных помещений
птицеводческих и
сельскохозяйственных организаций.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]