Лампа для фотосинтеза растений

Лампа для фотосинтеза растений

Для выращивания растений при искусственном освещении используются, в основном, электрические источники света, разработанные специально для стимуляции роста растений за счет излучения волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза. Источники фитоактивного освещения используются при полном отсутствии естественного света или при его недостатке. Например, зимой, когда продолжительности светового дня недостаточно для роста растений, искусственное освещение позволяет увеличить продолжительность их светового облучения.

Впервые применил в 1868 году керосиновые лампы для выращивания растений русский ботаник Андрей Фаминцын [1] .

Искусственный свет должен обеспечивать тот спектр электромагнитного излучения, который растения в природе получают от солнца, или хотя бы такой спектр, который удовлетворял бы потребности выращиваемых растений. Уличные условия имитируются не только путём подбора цветовой температуры света и его спектральных характеристик, но и с помощью изменения интенсивности свечения ламп. В зависимости от вида выращиваемого растения, его стадии развития (прорастание, рост, цветение или созревание плодов), а также текущего фотопериода требуется особый спектр, световая отдача и цветовая температура источника света.

Содержание

Применение [ править | править код ]

Источники искусственного света применяются в садоводстве, при озеленении помещений, при выращивании посевного материала, в производстве пищи (включая гидропонику и выращивание водорослей). Несмотря на то, что большинство источников фитоактивного света разработаны для применения в промышленных масштабах, возможно их применение и в бытовых условиях.

Согласно закону обратных квадратов, интенсивность светового излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света. Если, например, расстояние до лампы увеличить в два раза, то интенсивность света, достигающего объект, уменьшится в четыре раза. Этот закон служит серьезным препятствием для садоводов, поэтому много усилий направлено на улучшение утилизации света. Фермеры используют всевозможные рефлекторы, позволяющие сконцентрировать свет на небольшой площади, стараются высаживать саженцы как можно ближе друг к другу, делают все для того, чтобы свет попадал как можно больше на растения, а не рассеивался в пространстве.

В качестве источников света можно использовать лампы накаливания, люминесцентные лампы (ЛЛ), газоразрядные лампы (ГР), индукционные лампы, а также светодиоды. В настоящее время профессионалами, в основном, используются газоразрядные и люминесцентные лампы. В помещениях теплиц обычно устанавливают натриевые лампы высокого давления (НЛВД) или металлогалогенные (МГ) лампы, последние, правда, все чаще стали заменять на люминесцентные в виду их большей эффективности и экономичности.

Металлогалогенные лампы иногда используют в первой (вегетативной) фазе роста растений, поскольку такие лампы излучают достаточное количество синего света, а синий свет способствует росту зелёной массы на первых стадиях развития растений; в то же время МГ-лампы имеют пик излучения в районе жёлтого цвета.

Натриевые лампы высокого давления используются во второй (репродуктивной) фазе роста, поскольку их излучение имеет красноватый оттенок. Красный спектр способствует цветению и образованию плодов. Если натриевые лампы использовать в стадии вегетативного роста, растения развиваются и растут быстрее, но при этом расстояния между междоузлиями у них больше и, в целом, растения оказываются выше.

Иногда в обоих периодах применяются МГ-лампы с добавлением красного спектра или НЛВД-лампы с добавлением синего спектра.

Источники фитосвета [ править | править код ]

Применяются лампы разных типов, включая металлогалогенные, люминесцентные, накаливания, натриевые высокого давления и светодиодные.

Светодиоды [ править | править код ]

Последние разработки в светодиодной отрасли позволили производить недорогие, яркие, с большим сроком службы источники фитосвета. Большим преимуществом светодиодных источников является возможность получения излучения исключительно в фитоактивной части спектра. Привлекательность светодиодов для выращивания растений в помещениях обусловлена многими факторами. Среди них: низкая электрическая мощность, отсутствие балласта, низкое тепловыделение, что позволяет устанавливать светодиоды вплотную к растениям без риска повредить их. Также необходимо отметить, что использование светодиодов снижает испарение, приводя к удлинению периодов между поливами [2] .

Существует несколько активных участков спектра: для хлорофилла и каротиноидов. Поэтому в светодиодном светильнике могут сочетаться несколько цветов, перекрывающих эти фитоактивные участки.

Рекомендации по оптимальному сочетанию светодиодов сильно разнятся. Например, в одном из источников, для максимизации роста и здоровья растений рекомендуется следующая пропорция «12 красных светодиодов с длиной волны 660 нм плюс 6 оранжевых светодиодов с длиной волны 612 нм и один синий светодиод с длиной волны 470 нм» [3] .

Также имеются публикации, в которых на период вегетативного роста рекомендуется отдавать приоритет светодиодам синего цвета (с длиной волны в районе середины спектра 400—500 нм). Для роста плодов и цветов рекомендуется увеличить долю светодиодов глубоко красного оттенка (с длиной волны от 630 до 670 нм). Следует отметить, что точность при выборе длины волны красных светодиодов более важна, нежели при выборе светодиодов синего спектра. Исследования показали полезность дополнительной подсветки растений светодиодами инфракрасного и ультрафиолетового спектра. При смешении красного и синего света получается свет пурпурного (розового) оттенка. Зелёный свет при искусственном освещении растений может применяться в эстетических целях для нейтрализации неприятного для глаз пурпурного свечения фитосветодиодов или для облегчения визуального контроля зеленых побегов и состояния почвы, поскольку глаз человека лучше всего различает детали именно в зелёной части спектра. Фотосинтетическая эффективность зелёного света крайне низка ввиду высокой степени отражения лучей данного спектра хлорофиллом.

Вышесказанное про отдельные светодиоды разных цветов не имеет отношения к современным фитодиодам, в которых уже применены все необходимые люминофоры и их спектр имеет два максимума в зоне работы фотосинтеза.

Мощность светодиодов, получаемых по старой технологии, составляла сотые доли ватта, что не позволяло эффективно заменять ими ГР-лампы. Современные усовершенствованные светодиоды и светодиодные матрицы обладают мощностью, исчисляемой десятками и даже сотнями ватт, что делает их достойной альтернативой ГР-лампам.

Мощность и эффективность фитосветодиодов продолжает расти. Наиболее важными параметрами при выборе светодиодов являются энергетическая эффективность и спектральный состав излучения.

Световая эффективность [ править | править код ]

В следующей таблице приведена световая эффективность различных источников света

Категория тип Световая отдача (лм/Вт) КПД [4]
На основе горения Свеча 0,3 [5] 0,04 %
газовая горелка 2 [6] 0,3 %
Лампа накаливания 5 Вт лампа накаливания (120 В) 5 0.7 %
40 Вт лампа накаливания (120 В) 12.6 [7] 1.9 %
100 Вт лампа накаливания (120 В) 16.8 [8] 2.5 %
100 Вт лампа накаливания (220 В) 13.8 [9] 2.0 %
100 Вт галогенная лампа (220 В) 16.7 [10] 2.4 %
2.6 Вт галогенная лампа (5.2 В) 19.2 [11] 2.8 %
Кварцевая галогенная лампа (12-24 В) 24 3.5 %
Высокотемпературная лампа 35 [12] 5.1 %
Люминесцентная лампа 5-24 Вт компактная флюоресцентная 45-60 [13] 6.6-8.8 %
T12 линейная, с магнитным балластом 60 [14] 9 %
T8 линейная, с электронным балластом 80-100 [14] 12-15 %
T5 линейная 70-100 [15] 10-15 %
Светодиод Белый светодиод 97 — 210
Дуговая лампа Ксеноновые газоразрядные лампы 30-50 [16] [17] 4.4-7.3 %
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы 50-55 [16] 7.3-8.0 %
Газоразрядная лампа Натриевая лампа высокого давления 150 [18] 22 %
Натриевая лампа низкого давления 183 [18] — 200 [19] 27-29 %
Лампа на галогенидах металлов 65-115 [20] 9.5-17 %
1400 Вт Серная лампа 100 15 %
Теоретический предел 683.002 100 %

Требования к свету у растений [ править | править код ]

У каждого растения особые требования к освещению для правильного развития. Источники искусственного света должны имитировать условия освещения, к которым приспособлено растение. Чем больше растение, тем большее количество света ему требуется. При недостатке света растение перестает расти, независимо от прочих условий.

Например, овощные культуры растут лучше всего при естественном дневном свете, поэтому для выращивания при искусственном освещении им требуется постоянный интенсивный источник света, такой, как белый светодиод. Лиственные растения (например, филодендрон) растут в условиях постоянного затенения, для нормального роста им не требуется много света, поэтому будет достаточно обычных ламп накаливания.

Читайте также:  Как закрыть перец горько сладкий на зиму

Растениям необходимо чередование темных и светлых («фото»-) периодов. По этой причине освещение должно периодически включаться и выключаться. Оптимальное соотношение светлых и темных периодов зависит от вида и сорта растения. Так некоторые виды предпочитают длинные дни и короткие ночи, а другие наоборот.

Однако освещённость является световой величиной, то есть характеризует свет в соответствии с его способностью вызывать зрительные ощущения у человека и соответствующим образом зависит от спектрального состава света. Поэтому освещённость плохо подходит для использования при определении эффективности систем освещения в садоводстве. Вместо этого используются другие величины, такие как облучённость (энергетическая освещённость), выражаемая в Вт/м 2 , или фотосинтетически активная радиация (ФАР). Альтернативная величина измерения выражается в микромоль- фотонах в секунду (μmol/s) на единицу площади.

Искусственное освещение растений из космоса [ править | править код ]

В 1970-х годах известный американский специалист по ракетной технике Краффт Эрике [en] предложил освещать посевы из космоса отражённым солнечным светом при помощи специального спутника с огромной отражающей поверхностью (200—2550 квадратных миль в зависимости от орбиты), названного автором Солеттой, с яркостью 0,2—0,5 солнечной. Планировали развернуть этот отражатель в 1995—2005 гг. с затратами порядка 30—60 млрд долларов. Предполагалось, что это увеличит мировое производство сельскохозяйственных растений на 3—5 процентов и окупится менее чем за 20 лет [21] , однако проект не был осуществлён.

Для комнатных растений не всегда достаточно освещения. Из-за его недостатка побеги могут развиваться медленно. Чтобы исправить эту оплошность, нужно всего лишь установить лампу для растений. Именно такой осветительный прибор может создать нужный спектр цвета.

Светодиодные осветительные приборы получили широкое применение для освещения оранжерей, в открытых садах и так далее. Они являются отличной альтернативой солнечному свету, не связаны с большими расходами и имеют длительный период эксплуатации.

Фотосинтез растений является процессом, проходящим во время достаточного освещения. Кроме того, растение может правильно развиваться благодаря необходимой окружающей температуре, достаточной влажности, спектру освещенности, продолжительности суток, наличию необходимых химических веществ.

Не существует цветов, способных полноценно расти в темное время суток. Непременно нужно кое-какое освещение. Разница состоит в его интенсивности. В основном световой день длится примерно 15 часов и не имеет значения, благодаря чему он может поддерживаться – солнечным лучам, искусственным лампам, либо и тому, и другому. Существуют виды растений, для которых определение нужного им света зависит от изменяющихся условий. Хотя есть такие, которым необходимо лишь определенное освещение. Оно не нужно цветам, которые отдыхают в ночное время суток. Для некоторых сортов рекомендовано принимать солнечные лучи и зимой.

На полноценный рост и развитие растительности влияют следующие факторы: грамотный полив, необходимая температура, оптимальная влажность, достаточная подкормка, выбор необходимых ламп для растений. Последнее нужно для выращивания с помощью искусственного света. И это отличное решение для тех видов растений, которые уже смогли адаптироваться к неяркому свету, к примеру, бегонии.

Как определить достаточность света?

Установку осветительного прибора для комнатных растений рекомендуется выполнить правильно. Поэтому вначале выясняем, необходимо ли сильное освещение для конкретной посадки.

Определить мощность можно благодаря месту, условиям и культуре, которую вы собираетесь выращивать дома. Растения бывают светолюбивые и плодоносящие. Среди последних можно отметить помидоры и клубнику. Они нуждаются в изобилии света, от этого зависит урожайность. К нетребовательным относятся салат, тропические сорта растений и большинство комнатных.

Светодиоды могут находиться довольно близко к растению, на расстоянии примерно 5 сантиметров, при этом они не опаляют растение. Если листочки очень нежные, лампы рекомендуется установить на расстоянии около 10 см. Если вы выращиваете высокие сорта растений, то лучше обеспечить и боковое освещение, потому что нижние листья могут недополучить свет.

В спектре лучей солнца имеются и синий, и красный оттенки. Они дают возможность растениям приобретать больше массы, а также лучше плодоносить. Если облучать лишь с помощью синего спектра, у которого длина волны примерно 450 нм, ваша рассада вырастет низкорослой. Она не порадует изобилием зеленой массы. Также вероятно, что растение не будет давать плоды.

Если обеспечить красный диапазон света с длиной волн примерно 620 нм, то хорошо начнет развиваться корневая система растения, оно будет цвести и отлично плодоносить. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, какой свет нужен для определенных растений.

В нашем суровом климате, когда в мае может пойти снег, а солнце – гость нечастый, рассада, которую многие садоводы выращивают на подоконниках, может не дожить до весны. Поддержать силы молодых растений в холодное время года поможет фитолампа.

В этой статье мы ответим на вопрос, чем же так хороши светодиодные фитолампы по сравнению со своими предшественницами – натриевыми и люминесцентными лампами, а также в чем их преимущество перед современными энергосберегающими осветительными приборами.

Преимущества светодиодных фитоламп:

  • экономия электроэнергии,
  • долговечность,
  • компактность,
  • содержание в световом потоке полезных для растений спектров, ускоряющих фотосинтез.

1. Определитесь с формой фитолампы

Если у вас подоконник, стол, длинная полка, стеллажи, то, конечно, удобней приобрести линейную фитолампу. Она будет освещать рассаду или цветы, высаженные в длинный ряд, равномерно. Если цветы расположены на радиусной стойке, вам нужно подсветить миниатюрное деревце или участок небольшой площади на столе, лучше воспользоваться цокольной фитолампой.

2. Проверяйте спектр диодов в фитолампе

Общеизвестно, что растениям для роста и развития необходим солнечный свет, состоящий из волн разной длины и цвета. Весной, в период выращивания рассады, когда солнечного света не хватает, для досвечивания растений обычно используют лампы искусственного освещения. Однако спектр их излучения ограничен и происходит в основном в желтом и зеленом цветовых секторах. К тому же лампы накаливания потребляют много электроэнергии. Люминесцентные и современные энергосберегающие лампы – более экономные, но излучают мало света в красной и оранжевой спектральных областях. А растения хорошо реагируют ответным ростом на синий и красный цвета.

Такого оптимального сочетания цветов удалось достичь при использовании в фитолампах светодиодов. Поэтому эти источники освещения называют биколорными. Чтобы правильно выбрать лампу, нужно посмотреть так называемую спектрограмму (см. рисунок 1). Есть она и на упаковке самой лампы. На спектрограмме должны быть пики в синем и красном секторах спектра. В синем секторе оптимальная для рассады длина волны – 440-450 нм, а в красном – 650-660 нм. Если спектральные показатели сильно отклоняются в обе стороны, такую лампу покупать не стоит, так как волны другой длины для рассады малоэффективны.

3. Различайте реальную и номинальную мощность диода

Диоды бывают разной мощности – 1 Вт, 3 Вт или 5 Вт. Для нужд «домашней теплицы» наиболее подходящие – эмиттерные лампы с первичной линзой, которые рассеивают свет под углом 120 градусов. Оптимальной считается лампа мощностью 3 Вт с правильным соотношением излучаемого света и тепла.

Чтобы не ошибиться с выбором лампы, нужно различать понятия номинальной и реальной мощности. Разберемся, что они означают. Номинальная мощность – это та мощность, при которой диод работает на максимальном пределе. Это означает, что «жизнь» диода при такой нагрузке будет короткой. Чтобы диоды прослужили дольше, их «питают» наполовину от их мощности, то есть диод мощностью 3 Вт в реальности «покажет» 1,5 Вт. Это и есть его реальная мощность. Уважающие себя производители светодиодных ламп обязаны указывать эту информацию на своих сайтах (см. рисунок 2).

4. Правильно рассчитывайте мощность светодиодов в лампе

Как высчитать общую мощность светодиодов? Какое количество диодов должно быть в лампе? Ответ на эти вопросы зависит от конкретной ситуации. Самое важное в выборе – соотношение между диодом и радиатором (об этом в пункте 6).

Формула для расчета количества диодов довольно проста: М=К×М1, где М – общая мощность лампы (Вт), К – количество диодов, а М1 – мощность одного диода. Однако далеко не все производители предельно честны с покупателями. Чтобы не попасться на удочку, ликвидируем пробел в знаниях.

Читайте также:  Магазины для огородников в спб

Допустим, вы выбрали лампу мощностью 54 Вт и на 18 диодов c Алиэкспресс, где производитель заявляет, что мощность каждого диода 3 Вт. Если же измерить ваттметром (прибор для измерения мощности подключенных приборов), то получается, что она выдает 11 Вт.

Нужно учитывать, что диод не может работать на максимуме долго! Итак, посчитаем: 54 Вт делим на 18 диодов, получаем 3 Вт на каждый диод, которые работают на полную! Но такого не может быть! Однако вы платите за 54 Вт номинальной мощности и за 27 Вт реальной мощности (см. информацию выше.) Но по факту замера она выдает 11,6 Вт. Это далеко от 27 Вт.

Реальная выдача диода – половина мощности. Тогда если взять 1,5 Вт мощности каждого диода и умножить на 18 диодов, то получим, что эта лампа должна состоять как минимум из 27 диодов, а не из 18, как есть по факту. Обман? Нет, просто там стоят диоды меньшей мощности, то есть мощностью в 1 Вт, которые работают наполовину от своей мощности. Об этом производители, конечно, не пишут.

Но как это получилось? Берем 11,6 Вт реальной мощности из розетки, делим на 18 диодов. И получаем 0,64 Вт! То есть 0,64 Вт – это как раз почти половина от 1 Вт.

Теперь берем лампу Минифермер.ру. На упаковке написано, что лампа состоит из 12 диодов мощностью 3 Вт – в сумме это 36 Вт, то есть реальная мощность из розетки должна быть 15-18 Вт. Так и есть!

Это означает, что в лампе стоят точно 3-ваттные диоды! Они будут долго работать, и при этом вы получите хороший результат. Так что в информации к лампе должны быть указаны и номинальная мощность, и реальная.

5. Учитывайте площадь радиатора

Радиатор – это алюминиевый корпус, который в цокольных лампах расположен по кругу или, если это линейная лампа, радиатором является весь корпус. На рисунке 3 радиатор обозначен стрелками.

Радиатор предназначен для распыления тепла, которое производят диоды. Поэтому объем радиатора должен быть рассчитан на количество диодов таким образом, чтобы они не перегревались. Максимальная температура на кристалле диодов не должна превышать 70-75°С, иначе они «деградируют». То есть если в лампе много диодов, а радиатор маленький – такая лампа быстро выйдет из строя.

Чтобы светодиодная фитолампа работала исправно, соотношение между площадью радиатора и количеством диодов должно быть хорошо выверено. Не менее важно расстояние между диодами, то есть если места между диодами достаточно, тепло распределяется быстрее. Пример правильной «посадки» диодов на радиатор представлен на рисунке 4.

Узнать подробную информацию о светодиодных фитолампах можно из следующего видеоматериала:

6.» Учитывайте расстояние от лампы до зоны засветки

На каком расстоянии от растений нужно все-таки размещать фитолампы? Ответ на этот вопрос будет зависеть от того, в каком помещении и сколько растений вы собираетесь выращивать, а также от продолжительности светового дня.

Реальная мощность лампы Расстояние до растений Охват площади (диаметр)
7-10 Вт 20-30 см 25-30 см
10-15 Вт 35-40 см 45-50 см
15-20 Вт 40-45 см 85-90 см

Чтобы лампа сохраняла свои функции, и эффект такого освещения не уменьшался, ее можно оснастить дополнительными линзами, дабы сузить пучок света. Площадь засветки будет зависеть от выбранных линз. Чтобы не переплачивать за лишние лампы и ненужную мощность, лучше подобрать их с помощью профессионалов.

7. Обдумайте возможность установки дополнительных линз

Как говорилось ранее, у диодов уже есть первичная линза и угол засветки 120 градусов. Но если повесить лампу слишком высоко, света к растениям будет доходить меньше, и рассеиваться он будет сильнее. То есть, свет будет охватывать неполезную площадь. Такое использование малоэффективно, а вот за электроэнергию вам придется доплачивать. Эту проблему поможет решить установка дополнительных линз. Они бывают на 15, 30, 45, 60, 90 градусов. Подбор линзы даст возможность выбрать нужную высоту и сохранить полезную мощность лампы, необходимую растениям.

8. Подбирайте лампу нужного спектра

Биколорный (bicolor spectrum) – основной спектр для придания растению энергии, необходимой для фотосинтеза.
Лампа с таким спектром рекомендуется:

  • для подсветки любых растений на подоконнике, балконе и в местах с минимальным количеством солнечного света;
  • для выращивания рассады и молодых растений;
  • для досвечивания взрослых растений в помещении с дополнительными источниками света;
  • для поддержки растений зимой и в условиях недостаточной освещенности.

Полный спектр (full spectrum). Это лампы биколорного спектра с более широким диапазоном пиков в красном и синем поле. Они универсальны и подойдут многим растениям. В плане энергоэффективности и пиков спектра эти источники света немного уступают биколорным лампам, но за счет более широкой зоны спектров позволяют дать растению максимум искусственного света, по действию схожего с солнечным.

Существуют более усовершенствованные лампы – это полноспекторные лампы с добавлением белого света. Они пригодны для использования в местах проживания людей. На вид свет такой лампы теплый белый, но содержит волны полезной для растений длины.

Мультиспектр (multicolor spectrum) – это уникальная лампа, в которой сочетаются красный, синий, теплый белый и дальний красный свет. Она дает максимальное стимулирование цветения и плодоношения у многих растений, включая орхидеи и адениумы, а также большую долю красного и синего света для фотосинтеза в стадии роста. Лампа с таким спектром рекомендуется:

  • для подсветки взрослых растений;
  • для стимулирования цветения и плодоношения;
  • для выращивания в помещении в отсутствии солнечного света;
  • для досвечивания комнатных цветов, особенно орхидей;
  • для подсветки декоративнолиственных растений.

Среднее рекомендуемое время досвечивания фитолампами – 13-14 часов в сутки. Эти лампы можно использовать не только для удлинения светового дня, но и его замены в темном помещении. В ночное время растениям устраивают перерыв, поскольку у них, как и у человека, есть биологические часы, и «сон» ночью им необходим.

Перцы, томаты, баклажаны, огурцы рекомендуют досвечивать от 8 до 13 часов в день. Зеленные культуры (салаты) – 8-11 часов в день, туговсхожие растения (сельдерей, редис, репа) – 12-16 часов в день.

9. Покупайте фитолампы с гарантией

Это очень важный момент. Компании-производители и добросовестные продавцы должны выдавать гарантию на лампу. Это очень важно. Купив лампу у непроверенного продавца, вы не сможете доказать ему, что она вышла из строя не по вашей вине, а, например, из-за скачка напряжения в сети. И отремонтировать такую лампу возьмутся не везде. Поэтому выбирайте светодиодные лампы с гарантией как минимум на 1 год.

Некоторые компании, в тои числе и Минифермер.ру, предлагают постгарантийное сервисное обслуживание, что также немаловажно. Ведь если вышел из строя один диод, его сразу же заменят. И вам не придется выяснять, какой диод нужен и как его паять.

Если вы заядлый дачник, который привык «готовить телегу зимой», позаботьтесь о будущем урожае уже сейчас. С лампами от компании Минифермер.ру нехватка света и тепла на подоконнике вашей рассаде не грозит.

>

Ссылка на основную публикацию
Кудрявая капуста рецепты приготовления
Сливочный суп из кудрявой капусты с зелёными чипсами Предлагаю вашему вниманию лёгкий в приготовлении и полный витаминов супчик из кудрявой...
Красивые клумбы из многолетних цветов готовые схемы
Большинство огородников и садоводов уже давно перестали концентрироваться лишь на выращивании овощных и сельскохозяйственных культур, и решили идти дальше, переключившись...
Красивые мангальные зоны фото
Все, у кого есть загородный участок, наверняка любят отдыхать на нем в свободное время, готовя вкусные блюда на огне и...
Куксу по корейски рецепт
Кукси – блюдо, распространенное в Корее. Также его готовят во многих странах Востока. В настоящее время оно распространилось по всему...
Adblock detector