Натриевые лампы для теплиц днат

2.1 Принцип работы

Содержание

Русский ботаник, академик Императорской Академии наук Санкт-Петербурга А.С. Фаминцын был первым ученым, доказавшим, что процесс фотосинтеза может осуществляться не только под воздействием дневного света, а и при искусственном освещении. В его научной лаборатории для изучения процессов использовали водоросли и керосиновые лампы. Именно его исследования положили начало применению искусственных источников света для сельскохозяйственных целей, многочисленные разновидности которых мы используем сегодня.

Натриевые лампы дают теплое оранжево-желтое освещение

Зачем растениям нужен свет ↑

В естественной среде, то есть под открытым небом, стебли, а в большей степени листья, поглощают из воздуха влагу, углекислый газ, а назад в атмосферу отдают кислород. Солнечный свет используется растениями для фотосинтеза. Часть света поглощается землей, за счет чего она прогревается. Свет является главным источником энергии для растений. Для фотосинтеза большинство культур используют электромагнитные излучения в диапазоне четыреста-семьсот нанометров. Для растений непригодны УФ-излучение (ниже 380 нм) и ИК-излучение(выше 780 нм).

Красные, желтые и оранжевые части спектра влияют на цветение, плодоношение, корнеобразование и развитие растения в длину. Холодный синий спектр стимулирует развитие кустистости стеблей и листвы, а также рост в ширину. Для выращивания растений необходимо сбалансированное освещение. Получается, что, выбирая источники искусственного света, нужно обращать внимание на спектральные характеристики прибора.

Сбалансированное освещение на основе LED-ламп и НЛВД

Цветовая температура у разных источников света различная, к примеру:

• пламя свечи имеет температуру 1900 К,
• cолнце – 5000-5500 К,
• небо в ясный день 10000-20000 К.

Солнечный свет, необходимый растениям, не постоянен, его температура варьируется и зависит от времени дня, поэтому для его имитации чаще всего используются комбинированные осветительные приборы. Солнце, находящееся:

• возле горизонта во время заката имеет температуру 3400 К,
• утреннее и обеденное солнце – 4300-4500 К,
• в зените – 5000 К.
• в сумерках освещение холодное – 7500-8500 К.

Яркий свет необходим светолюбивым растениям, которые в естественной среде растут или выращиваются на хорошо освещенной местности. Им требуется освещенность не менее 15000-20000 люкс. Растения, которые удовлетворительно чувствуют себя в полутени, требуют от 10000 до 15000 люкс. Освещение ниже 5000 люкс недостаточно даже для теневыносливых и тенелюбивых культур. Чтобы определить освещенность, нужно использовать специальный прибор – люксметр. Также существуют удобные комбинированные аппараты, которые одновременно могут измерять влажность и кислотность почвы плюс освещенность.

Прибор 3-в-1 для измерения кислотности, влажности и освещенности

Основные параметры ламп ↑

Производители осветительных приборов указывают на упаковке следующие характеристики:

• Световая отдача, которая характеризуется отношением количества светового потока к получаемой лампой мощности и измеряется в лм/Вт. Другими словами световая отдача – это подобие эффективности или КПД, значения которых зависят от мощности прибора. Лампы накаливания имеют 13,8-15 лм/Вт, светодиоды от 10 до 300 лм/Вт, лампы натриевые высокого давления (НЛВД) 90-150 лм/Вт.
• Цветовая температура (ед. измерения – Кельвины (К)). Она показывает, в какой части спектра дает излучение лампа. Теплый желтый свет лампы натриевой ВД – 2000 К, лампа накаливания имеет температуру 2200-2800 К, люминесцентная белого света – 3500 К, а холодного – 4000 К.
• Индекс цветопередачи дает возможность оценить, насколько цветовой оттенок лампы близок к естественному свету Солнца.

Цветовая температура

Растениям нужна определенная освещенность (измеряется в люменах и люксах) – это то количество света, которое попадает на поверхность. В физике освещенность – зрительное понятие. Для того, чтобы охарактеризовать потребности растения в свете, используются другие величины:

• облученность – по другому энергетическая освещенность или фотометрия, измеряемая в Вт/м2
• либо фотосинтетически активная радиация, измеряемая в микромоль·фотонах/сек·м2. Иностранные производители пишут название термина на английском языке: Photosynteticaly Active Radiation (PAR).

Облученность, другими словами, является мощностью излучения, достигающего поверхности. ФАР – часть солнечной радиации, находящаяся в диапазоне 400-700 нанометров и используемая зелеными растениями для фотосинтеза.

Какие лампы применяют для досвечивания растений ↑

— Лампы накаливания имеют небольшую световую отдачу, сильно греются и расходуют много электрической энергии. Для досветки растений они малопригодны, единственное, что у них есть положительное – низкая стоимость.

– Лампы газоразрядные высокой интенсивности. Внутри таких изделий находятся колбы с галогеном в виде газа. В группу входят три вида ламп:

• натриевые (типа ДНАТ (на английском HPS)
• металлогалогенные (типа МН-МГ)
• ртутные (ДРЛ).

Ртутные наиболее дешевые, но имеют наихудший спектр излучения, светят они слабо. Для сравнения ртутная лампа (175 Вт) дает 8000 люменов (лм), а натриевая (150 Вт) – около 15000, то есть больше в два раза. Получается, что натриевые лампы вдвое эффективнее, чем ртутные. При использовании светильников с рефлекторами световой поток натриевой лампы можно увеличить еще на 30%.

Лампы металлогалогенные, кроме ртутных паров, содержат иодиды металлов. Они имеют сбалансированный спектр красной и синей области. Свет таких ламп более хорош для вегетативного развития растений, чем свет натриевых, но менее эффективен (на 10-15%).

Натриевые лампы содержат внутри колбы ртутные и натриевые. Их свет теплый: желто-оранжевый. Он соответствует полуденному солнечному свету. Свет натриевых ламп больше подходит для подсветки растений в период цветения.

Конструкция лампы натриевой ВД

Существуют еще люминесцентные лампы, по сути это те же газоразрядные, но низкого давления. Их использование в быту более безопасно. Светоотдача прибора зависит от длины изделия. Более эффективным считается использование одной длинной лампы вместо нескольких коротких.

Наиболее доступными искусственными источниками света считаются лампы натриевые ВД (высокого давления). Их наиболее часто применяют в тепличных хозяйствах. Спектр их излучения усилен в голубом и красном диапазоне, ряд производителей выпускает довольно сбалансированные изделия.

Как устроены

Натриевая лампа высокого давления – не очень сложная конструкция. Это колба из прочного термостойкого стекла. Внутри нее – цилиндрическая разрядная трубка, или горелка. Она сделана из оксида алюминия Al2O3. Этот материал устойчив к парам натрия (которыми заполнена горелка) и к высокой температуре электрической дуги. Кроме паров натрия в трубке находится амальгама (сплав с ртутью) и газ – ксенон. Именно парам натрия ДнаТ обязаны цветом своего свечения – желто-оранжевым.

ДНаТ нельзя просто подключить к сети 220 В. Этого напряжения для нее недостаточно. Кроме того, необходимо ограничить ток электрической дуги. Поэтому для включения данной лампы нужен пуско-регулирующий аппарат, или балласт (бывает электронный или электромагнитный).

Этот самый ПРА – это индуктивный дроссель, импульсное зажигающее устройство (ИЗУ) и иногда фазокомпенсирующий конденсатор. Мощность дросселя и ИЗУ должна соответствовать мощности лампы.

Светильник для растений ДНаТ в сборе

По мощности ДНаТ бывают разными. Но для подсвечивания растений подходят лампы от 70 до 400 Вт. Для примера: одна 400-ваттная лампа может осветить 1,2 кв. м теплицы.

Натриевые лампы ВД ↑

НЛВД имеют наибольший коэффициент полезного действия ФАР (фотосинтетической радиации), который достигает 25-35%. Они также характеризуются более длинным сроком службы. Эти лампы целесообразно применять на более поздних этапах развития растений (репродуктивных). Если применять фитолампы этого типа для освещения рассады, она может вытянуться, растения будут раскидистые с длинными междоузльями. У томатов, к примеру, кисти с плодами закладываются через каждые два-три междоузлья, поэтому использование НЛВД для освещения рассады даст нежелательный результат: в дальнейшем на растении высотой в 150-180 см вместо пяти-шести кистей будет две-три. Урожайность снизится.

Для НЛВД нужны специальные светильники с отражателями

А вот досвечивать взрослые растения в период вызревания плодов, либо цветения натриевыми лампами эффективно. Их свет способствует ускорению цветения и завязыванию плодов. Использование светильников с НЛВД позволяет собирать более высокие урожаи овощей, фруктов и трав, декоративные растения под таким освещением цветут более обильно.

По сравнению с лампами накаливания, имеющими сходную цветовую температуру, НЛВД имеют более продолжительный срок службы, их светоотдача больше в шесть раз на каждый Вт электроэнергии. В качестве дополнительного освещения НЛВД используют в теплицах средней полосы и в более южных регионах. В таких зонах недостаточный диапазон синего света растения получают естественным способом. В более северных областях недостаточность освещенности более длительная, поэтому НЛВД необходимо комбинировать с другими световыми источниками, чтобы обеспечить растения всем необходимым.

Свет НЛВД привлекает насекомых, как опылителей, так и вредителей. При их использовании необходимо контролировать температурный режим в культивационном сооружении, так как НЛВД излучают много тепла. Повышенная температура также способна вызывать вытягивание стеблей.

Высоту установки искусственно освещения необходимо рассчитывать

Для справки: производители ламп часто указывают такой параметр, как световой поток, используя единицу измерения люмен. Это количество света, которое дает источник света в общем, а какая его часть достигнет растений, зависит от того, насколько далеко от поверхности располагается светильник. Чтобы растения получали максимальное количество света, светильники с НЛВД располагают поближе к посадкам и используют рефлекторы, позволяющие направлять световое излучение. Поскольку натриевые лампы нагреваются при работе, расстояние слишком маленькое делать не стоит, чтобы растениям не было жарко.

Новые лампы светят оранжево-желтым светом, а в конце срока эксплуатации спектр смещается к темно-оранжевому, а затем к красному. Такие лампы эксплуатировать нельзя, их следует заменять на новые.

Технология

Как правило, промышленные теплицы делают из прозрачных материалов, чтобы растения подсвечивались солнцем. Однако на широтах более 40о (ближе к полюсам) естественного освещения хватает только на 4-5 месяцев (май-сентябрь). В оставшееся время необходима дополнительная подсветка. Причем на различных этапах вегетации и для разных культур требуется свой спектр излучения.

Светильник под натриевую лампу размещается сверху – он заряжает растения желто-красным «солнечным» светом (зеленый спектр, также излучаемый этими осветительными приборами, не так важен). Светодиоды (либо люминесцентные лампы) целесообразно использовать как дополнительный инструмент при боковом облучении, основное преимущество которого заключается в том, что, находясь в нижней части вертикально выращиваемых растений, свет попадает на нижние ярусы листьев, которые получают недостаточно верхнего света. Такая комбинация повышает интенсивность фотосинтеза, благоприятствует росту, правильному развитию растений. Дополнительное освещение пригодится на этапах, когда выращиваемым культурам требуется синий спектр света, который у натриевых светильников почти отсутствует.

Современные модификации натриевых ламп для растений ↑

Ряд зарубежных и отечественных производителей выпускает специальные НЛВД для применения в тепличных хозяйствах и для домашней досветки растений.

Компания Philips производит серию под названием ‘Son Т Agro’, подобные лампы есть и в ассортименте General Electric – ‘Lucalox’. Мощность стандартная 250, 400 или 1000 Вт. Например, лампы в 400 Вт – это довольно мощные источники света, которые можно применять в небольших оранжереях. Под воздействием их освещения стебли растений хорошо ветвятся. Срок службы ламп этих производителей 10000-12000 часов. Они дают световой поток 55000-65000 люменов.

Натриевая лампа для растений Son Т Agro от Philips