Типи Світла для Індор Саду (Натрієві лампи чи Енергозберігаючі?)
Під час фотосинтезу хлорофіл поглинає енергію світлового випромінювання і використовує її для синтезу вуглеводів з вуглекислого газу та води.
Хлорофіл – це зелений пігмент, що міститься в зелених рослинах, ціанобактеріях і деяких водоростях. Хлорофіл належить до фотосинтетичних пігментів разом з фікобілінами та каротиноїдами, які, однак, мають інший колір і поглинають енергію з іншої частини видимого світлового спектра. Хлорофіл є зеленим, оскільки поглинає синю та червону частину світлового спектра, а решту відбиває. Завдяки цьому він здається нам зеленим і надає основний колір усім фотосинтезуючим рослинам.
Малюнок 2: Спектр поглинання хлорофілу a і b
У фотосинтезі беруть участь кілька видів хлорофілів, у рослин найвідоміші A і B. Іншими пігментами, що беруть участь у фотосинтезі, є каротиноїди (вони також відіграють важливу роль у русі рослини за світлом). Хлорофіли поглинають довжини хвиль червоного (660 нм) і синього (440 нм) кольору. Зелена та жовта залишається невикористаною через зелений колір хлорофілу, оскільки він її відбиває.
Максимальна ефективність фотосинтезу знаходиться в області червоного та синього випромінювання. Цей спектр дії деякі виробники джерел світла використали для розробки і виробництва спеціальних лінійних або компактних люмінесцентних ламп і розрядних ламп, призначених для освітлення рослин. У спектрі цих ламп сильно пригнічена зелено-жовта область, тому випромінюване світло є пурпуровим і з високою ефективністю сприяє фотосинтезу.
Функції синього світла
Крім фотосинтезу, рослина використовує синє світло для фототропізму – рослина правильно розподіляє ростові гормони і таким чином пристосовує свою форму до інтенсивності та напрямку саме цього випромінювання, щоб ефективно його використати. Крім того, відповідно до синього випромінювання відбувається відкриття продихів.
Ефект червоного світла
Цю область рослина використовує як для фотосинтезу, так і для подовжувального росту стебла (витягування до сонця). Тут рослина використовує співвідношення інтенсивностей випромінювання довжин хвиль 660 (red)/735(far red) нм. З абсорбційної кривої хлорофілу (Малюнок 1) видно, що рослина розумно використовує різку межу цієї кривої. Якщо рослина знаходиться в тіні іншої рослини, через абсорбцію випромінювання red хлорофілом затіняючої рослини на рослину потрапляє мінімум червоного випромінювання (red), але достатньо інфрачервоного випромінювання (far red), і рослина починає подовжуватися. Навіть якщо рослина має достатньо штучного освітлення і переважає far red, рослина «витягується» вверх, вважаючи, що вона затінена. При протилежному співвідношенні рослина росте вверх повільно. Тому важливо мати збалансоване співвідношення цих складових випромінювання (подібно до сонячного випромінювання).
Штучне освітлення для рослин використовується у випадках, коли або бракує природного денного світла, або потрібне додаткове освітлення. Наприклад, у зимові місяці, коли денне світло недостатнє для необхідного росту рослин. Воно використовується для подовження світлового дня, щоб рослини отримували потрібне світло. Нестача світла призводить до уповільнення росту рослин і порушень розвитку, які проявляються, наприклад, надмірним витягуванням, витонченістю стебел, нерівномірним забарвленням тощо.
Штучне освітлення світильниками для підтримки росту рослин доказово забезпечує їх правильний ріст і розвиток, сприяє подовженню періоду цвітіння та підвищує врожайність культур. Штучне освітлення намагається забезпечити світловий спектр, подібний до спектру сонячного випромінювання, або надати спектр, який пристосований до потреб вирощуваних рослин. Природні вуличні умови імітуються різними кольорами, температурами та спектральними виходами штучного освітлення, а також змінами інтенсивності світіння ламп. Залежно від виду вирощуваної рослини, фази вирощування (наприклад, фаза проростання/вегетативна або фаза цвітіння/плодоношення) та тривалості періоду дня і ночі (світла і темряви), необхідних рослинам, специфічні діапазони спектру, світлова ефективність та температура кольорів підходять для використання з конкретними рослинами та часовими періодами.
Джерела для освітлення рослин в інтер'єрах
Для вирощування рослин в приміщенні необхідно використовувати штучне освітлення, яке є комплектною системою, що перетворює електричну енергію на світло.
Найпоширенішим типом освітлення є використання високотискових розрядних ламп, які для свого функціонування потребують дросель (баласт), а також патрон і рефлектор.
Те саме потрібно і при вирощуванні під компактними флуоресцентними лампами, які відомі під звичайною назвою люмінесцентні лампи або професійною назвою CFL лампи. Деякі CFL лампи вже мають дросель вбудований у свій корпус, тому буде достатньо лише рефлектора з патроном.
Останнім варіантом є LED освітлювальні модулі, які є повністю укомплектованими і їх достатньо лише підключити до розетки.
При виборі штучного освітлення можна відстежувати цілу низку показників. Джерела світла повинні відповідати потребам рослин як з точки зору інтенсивності освітлення, так і з точки зору спектрального складу випромінюваного світла. Світло є насамперед джерелом енергії для фотосинтезу, який забезпечує ріст рослин. Цей, а також всі інші фотобіологічні процеси рослин залежать від довжин хвиль поглинутого випромінювання.
З точки зору спектру вирощувача цікавитиме, чи призначене освітлення для зелених рослин або для квітучих рослин. Відповідно до цього обирається освітлення або для росту, для цвітіння, або для обох фаз.
Життєві процеси рослин визначаються не лише фотосинтезом, а й іншими активностями. Ці активності є значно менш енергоємними. Йдеться насамперед про фотоморфогенез, який впливає на формування форми та розташування функціональних органів рослин і підтримується насамперед синьою областю спектру. У деяких, особливо тропічних або гірських рослин, ця активність сягає навіть області ультрафіолетового випромінювання. При нестачі синього світла рослини витягуються, міжвузля стебел розташовуються далеко один від одного, листя менше і має світліший колір. Іншою активністю є фототропізм, який впливає на напрямок росту надземних і підземних частин рослин (надземні частини повертаються до світла, підземні – навпаки). У всіх квітучих рослин велике значення має фотоперіодизм, на який впливає особливо довгохвильова частина спектру (червона і темно-червона). Він впливає на індукційні процеси, тобто формування бутонів і розвиток квітів. У деяких квітів індукція бутонів залежить від довжини дня. Довгоденні рослини розквітають у довгі дні, короткоденні рослини, навпаки, у короткі дні.
Освітлення для вирощування в приміщенні
Малюнок 3: LED світло створює штучні середовища для вирощування рослин і овочів, і завдяки високій ефективності майже не нагрівається, на відміну від лампи розжарювання або галогенної лампи
Енергозберігаючі лампи чи натрієві лампи?
Енергозберігаючі лампи забезпечують низьке споживання енергії. Підключення ламп є простим. Світловий спектр енергозберігаючих ламп для росту і цвітіння подібний до того, що мають розрядні лампи. Енергозберігаючі лампи підходять для приміщень, де є проблема з надлишковим теплом, і їх можна підвішувати низько над рослинами на висоті близько 30 см.
Розрядні лампи не призначені для прямого підключення до мережі. Для збирання освітлення потрібен спеціальний баласт, який відповідає потужності, патрон та відповідний кабель. Розрядні лампи бувають для росту, цвітіння або з комбінованим світловим спектром. Лампи для росту – синє та біле світло. Лампи для цвітіння – червоно-жовте світло. Комбіновані лампи – червоне, жовте та частка синього спектру.
Лінійні люмінесцентні лампи – для росту та вкорінення
Зображення 4: Лінійні люмінесцентні лампи
Лінійна люмінесцентна лампа – це довга скляна трубка, герметично закрита з обох кінців патроном, через який у трубку введені електроди. Всередині знаходиться суміш парів ртуті та аргону. Люмінесцентні лампи випромінюють холодне синьо-біле або червоне світло. Синьо-біле дуже добре підходить особливо для фази росту рослин. При вкоріненні рослин гарних результатів досягають вирощувачі з люмінесцентними лампами, що виробляють червоне світло. Люмінесцентні лампи можна використовувати для попереднього вирощування розсади або для вирощування трав (наприклад, базиліку, цибулі-різанця або петрушки). Оскільки лінійні люмінесцентні лампи мають меншу потужність, вони підходять особливо для рослин нижчого зросту. Для більших вони можуть бути недостатніми.
Властивості:
- висока ефективність перетворення електричної енергії на світлову, що досягає при високочастотному живленні до 104 лм/Вт, при одночасно високому загальному індексі передачі кольорів Ra, що досягає значення до 80,
- відповідні геометричні параметри, що дозволяють конструювати матеріально економні світильники з простою оптикою з можливістю складати їх у естетичні безперервні світлові смуги або великі площини,
- дуже широкий асортимент потужностей від 4 до приблизно 200 Вт,
- дуже широкий асортимент кольорів випромінюваного світла, що характеризується кореляційною колірною температурою від 2 700 до 17 000 К,
- у спеціальних типів можна отримати Ra до 98 при дуже гарній питомій потужності,
- високопродуктивні виробничі лінії, потужність яких досягає до 4 000 шт/год, при високій рентабельності виробничого процесу; звідси випливає стабільно низька ціна базового асортименту люмінесцентних ламп,
- тривалий термін служби, що досягає у деяких спеціальних типів понад 20 тисяч годин при хорошій стабільності світлового потоку протягом роботи
Компактні люмінесцентні лампи (енергозберігаючі лампи) – для малих і середніх рослин
Зображення 5: Компактна люмінесцентна лампа
Компактні люмінесцентні лампи мають на 60-80% вищу енергоефективність порівняно зі стандартними класичними лампами розжарювання. Середній термін служби компактних люмінесцентних ламп більш ніж в десять разів довший за термін служби класичних ламп розжарювання – компактна люмінесцентна лампа приблизно 6 000-20 000 годин, класична лампа розжарювання приблизно 1 000 годин. Якісні компактні люмінесцентні лампи, призначені для споживачів, мають індекс кольоропередачі Ra > 80.
Компактні люмінесцентні лампи традиційно виробляються з вегетативним, квітковим та дуальним спектром. Ці лампи є так званими енергозберігаючими лампами потужністю від 85W до 250W. Принцип роботи компактних люмінесцентних ламп практично ідентичний принципу роботи лінійних люмінесцентних ламп з тією різницею, що потужність компактних люмінесцентних ламп вища, ніж потужність лінійних люмінесцентних ламп. Компактні люмінесцентні лампи з вегетативним спектром можна використовувати для попереднього вирощування розсади, вирощування неквітучих рослин або для фази росту у квітучих рослин. Компактні люмінесцентні лампи з квітковим спектром можна використовувати для фази цвітіння квітучих рослин. Компактні люмінесцентні лампи з дуальним спектром можна використовувати для всіх видів рослин на будь-якій стадії розвитку. Оскільки енергозберігаючі лампи виділяють менше тепла, їх можна встановлювати навіть в безпосередній близькості від верхівок рослин. Тому вони знайдуть застосування навіть у малих або погано провітрюваних приміщеннях.
Властивості:
- менші розміри, ніж лінійні люмінесцентні лампи
- більша потужність у заданому просторі, але менша питома потужність порівняно з лінійними люмінесцентними лампами
- потужність коливається від 5 до 55W
- лампи мають до 80% менше споживання при тій самій кількості світла
- в шість-п'ятнадцять разів довший термін служби ламп, що становить середній термін служби від 6000 годин до цілих 15000 годин
- виробляються в багатьох типах і формах
- відмінна кольоропередача ламп Ra80
Флуоресцентні лампи
Малюнок 6 Флуоресцентні лампи
Основою світла флуоресцентної лампи є невидиме людським оком ультрафіолетове світло, яке виникає при проходженні електричного струму через інертний газ. Це ультрафіолетове світло реагує зі спеціальною сумішшю люмінофорів, що покриває внутрішню стінку трубки лампи. Таким чином невидиме світло перетворюється на корисне біле світло. Флуоресцентні лампи потребують спеціального джерела живлення, так званого баласту, який регулює робочий струм лампи і подає відповідну напругу для запалювання розряду. Електронні баласти мають ту саму функцію, що і застарілі магнітні баласти, але на відміну від них працюють з дуже високою частотою. Завдяки цьому зникає дратівливе мерехтіння та шум і водночас зростає потужність. Електронні баласти також легше спроектувати таким чином, щоб вони забезпечували стабільнішу та ефективнішу роботу лампи, зміну інтенсивності світла та з'єднання окремих елементів освітлення в межах мережі, щоб освітлення можна було регулювати сучасним способом.
Флуоресцентні лампи є чудовим рішенням для цільового освітлення у кабінетах, домашніх офісах та інших приміщеннях, де потрібне справді яскраве світло. Вони працюють у 20 разів довше, ніж класичні лампи розжарювання, і споживають на 80% менше електроенергії.
Можна використовувати лампи різних розмірів, від тридцятисантиметрових до двох з половиною метрів завдовжки, вставлені у стандартні флуоресцентні світильники. З таким освітленням можна вирощувати рослини у підвалі, коморі чи на горищі майже з такою ж швидкістю, як надворі в розпал літа. Вони ідеальні для фази росту. Виробляються у потужностях 18Вт, 36Вт та 54Вт. Завдяки низькій потужності вони більше підходять для укорінення живців або для підсвічування нижніх частин рослин як у фазі росту, так і у фазі цвітіння. Для їх підключення потрібен також стартер і дросель, але у набагато меншій потужності, ніж "енергозберігаючі лампи".
Технічні характеристики
- ртутні лампи низького тиску
- низька температура джерела світла дозволяє розміщувати лампи близько над рослинами без ризику їх опіку
- високий початковий світловий потік
- можна використовувати зі звичайними та високочастотними баластами
- повністю придатні для переробки лампи, всі компоненти можна використати при виробництві нової лампи
- на цоколі є зелена мітка, яка позначає, що лампа придатна для переробки
LED світильники - для росту рослин
Малюнок 7: LED лампа
LED світильники для підтримки росту рослин підходять для використання насамперед у ботанічних садах, для селекції рослин у садових теплицях, в інтер'єрах для підсвічування рослин тощо.
Культиваційні світильники з світлодіодів характеризує одна принципова властивість. Напівпровідникові компоненти здатні випромінювати вузькосмугове монохроматичне світло. При комбінації діодів різного кольору та регулюванні потужності дозволяють змішувати будь-який світловий спектр і динамічно його змінювати. Якість світла можна тоді підлаштувати під потреби конкретного виду чи фази розвитку (вегетативна фаза, генеративна фаза-індукція цвітіння). Найкращі сучасні автоматичні і відповідно дорогі системи, призначені для теплиць, балують культури, наприклад, імітацією колірної передачі променів, що панують при сході та заході Сонця. Легке встановлення та експлуатація пристрою, підключення безпосередньо до розетки 220-240В. (Не потрібне додаткове електричне живлення.) Світло може бути розміщене безпосередньо над рослинами, воно не випромінює жодного гарячого світла чи вібрації. Рекомендований час освітлення 10-18 годин на добу
Властивості:
- надзвичайна тривалість роботи - 100 000 годин (більше 10 років безперервної роботи),
- низьке споживання енергії,
- стійкість до поштовхів, ударів, вібрацій,
- мале виділення тепла,
- керована характеристика випромінювання,
- відсутність інфрачервоного або ультрафіолетового випромінювання,
- висока тривалість роботи і майже нульова аварійність,
- незначна ціна споживання електроенергії на рік,
- мінімальне, відповідно нульове обслуговування,
- можливість частого вимикання та вмикання,
- висока стійкість до пошкоджень і до холоду,
- колірна різноманітність – біла, червона, синя, жовта, зелена,
- завдяки високій ефективності майже не нагрівається.
Натрієві лампи
Малюнок 8: Натрієва лампа
Натрієві лампи – це світлові джерела, в яких світло випромінюється головним чином парами натрію з робочим парціальним тиском в діапазоні від 3 до 60 кПа. Лампи класифікуються за потужністю (70W, 100W, 150W, 400W, 600W тощо), спектром - вегетативний, квітковий або комбінований спектр та кількістю люменів. Лампи на відміну від класичних ламп розжарювання характеризуються дуже економічною роботою і випромінюють надзвичайно велику кількість випромінювання відносно свого розміру. Натрієві лампи відзначаються подвійним коефіцієнтом перетворення електричної енергії на енергію фотосинтетично активного випромінювання порівняно з ртутними лампами. Трубчасті натрієві лампи поєднують високу випромінювальну потужність (до 150lm/W) зі спектральним розподілом енергії, який виявляється найсприятливішим для різних видів закритих культур. Підвищення тиску парів натрію у вогнищі випромінювання дозволяє розширити спектр в червоному та синьому кольорі і так званий стабільний фон у великому діапазоні довжини хвилі. Лампи не призначені для прямого підключення до мережі - для їх роботи потрібен спеціальний баласт. Вегетативні лампи випромінюють синє та біле світло, квіткові лампи червоно-жовте світло, а комбіновані - червоне, жовте світло і мають також певну частку синього спектра.
Натрієві лампи підходять для освітлення теплиць. Вони ідеальні для додаткового освітлення в садівництві, оскільки стимулюють асиміляцію та ріст рослин. Це важливо насамперед при вирощуванні квітів на зріз, овочів, кімнатних рослин та розсади. Для садівництва з цього випливають такі переваги: коротші терміни вирощування, здоровіші рослини, вплив на період цвітіння.
Властивості
- виробництво дуже інтенсивного світла
- великий питомий вихід lm/W
- висока довговічність
- стабільна продуктивність
- виробництво великої кількості тепла, що призводить до потреби додаткового обладнання для охолодження
- через нагрівання джерела потрібно контролювати відстань світла від верхівок рослин
- вище споживання електроенергії