Натриеви лампи с високо налягане. Натриеви лампи за растения в оранжерии

Натриевите лампи за разреждане са най-ефективни сред съществуващите източници на светлина по отношение на съотношението на светлинния поток към изразходваната енергия, но техният спектър е неудобен за човешкото око. Липсата на син цвят представлява монохромна картина на околното пространство. Поради тази функция натриевите лампи, въпреки отличната си икономичност, се използват на ограничена основа - главно за улично осветление. Междувременно преобладаването на жълто-червените „слънчеви“ и зелени спектри има благоприятен ефект върху растежа на всички растителни видове, които са намерили широко приложение в оранжериите.

Какво е натриева лампа

Те се отнасят до газоразрядни лампи по аналогия с живак, луминесцентни, халогенни, ксенонови „братя”. Източникът на луминесценция е натриев газ в комбинация с други елементи, изпомпвани в стъклена колба. Под влияние на електрическа дъга Натрият се загрява до високи температури и започва да свети с ярко жълто-оранжева светлина, като се завърта към червения спектър до края на живота на лампата.

характеристики на

Мощността на натриевите лампи е най-висока в класа - до 200 Lm / W (Lumen per Watt). Характерните особености са ниски цветна температура (2100-2700 K) и доминирането на жълто-червения спектър на излъчване с минимално количество синьо. Тази комбинация води до факта, че лампите от този тип запълват околното пространство с монохромна жълто-оранжева светлина, в резултат на което човешкото око не разграничава достатъчно цветове и очертания на обекти. Те губят дълбочина, обем, ориентация и оценката на разстоянията до обектите е на загуба. Но за растенията на определени етапи на растеж се нуждаят само от „слънчев“ спектър на излъчване.

Видове лампи

По принцип на работа те се разделят на две основни категории:

• Натриева лампа с високо налягане (HPS - HighPressure Sodium).
• Натриеви лампи с ниско налягане (LPS - натрий с ниско налягане).

Разработени LPS-лампи през 30-те години на миналия век. Те имат най-висока ефективност (180-200 Lm / W), но поради конструктивни несъвършенства, тези лампи се оказаха капризни и дори опасни. Нормалното кварцово стъкло е беззащитно срещу агресивното въздействие на натрия: бързо се изпарява и ако устройството за осветление се счупи, газът може да експлодира (да се запали), когато реагира с кислорода.

През 60-те години General Electric разработва керамика, използвайки алуминиев оксид (polycore, lukalos), способен да издържа на натрий при високи температури. Този пробив позволи да се върне към производството на този вид светлинни устройства с отлична икономичност. За подобряване на газовата светлина се изпомпва под високо налягане. Схемата е по-проста от тази на LPS. За съжаление, увеличаването на налягането на газа и други фактори доведоха до значително намаляване на светлинната мощност - до 50-150 Lm / W (в зависимост от неговата мощност), но коефициентът на цветопредаване (CRI) се увеличи от 20 до 85 и по-висок (от недостатъчен към добър) ,

сфера на приложение

Лампите с натриеви лампи с ниско налягане не са широко разпространени в света. В СССР и САЩ залагат на по-технологични системи за осветление на живак. В редица европейски страни те активно се използват за осветление на пътя.

Натриевите лампи с високо налягане са по-често срещани. В нашата страна те се използват за осветяване на градските улици, в ландшафтен дизайн, за осветяване на архитектурни обекти. Използва се в производствени зони, където не се изисква ярка светлина. Напоследък водещи корпорации (Philips, General Electric и др.) Значително подобриха дизайна и потребителските качества на тези лампи: спектралното им покритие се увеличи значително, цветната температура се увеличи (от 2100 до 2700 K) - някои модели вече са подходящи за осветление на жилищни (производствени) помещения. , От особено значение е използването на натриеви лампи в оранжерии.

класификация

Натриевите лампи се различават по няколко важни начина. По конструктивен тип те се разделят на:

• Огледало с натриева натривка (DNAZ).
• Дугова натриева матова (DNaMT).
• Натриева дъга в колба за дифузия на светлина (DNaC).
• Натриева тръбна тръба (DNaT).

Също така се различават лампите за токовата консумация (220V и 380V), които от своя страна са разделени по мощност: от 50 до 1000 вата.

Натриеви лампи за оранжерии

Анализът на енергийното потребление на оранжерии показа, че най-енергоемките процеси са облъчването и загряването на растенията. Около 40% от консумираната от оранжерии електроенергия се използва за облъчване. Следователно, земеделските производители постигат увеличение на производството на зеленчуци поради въвеждането на енергоспестяващи осветителни устройства.

Освен оптималните микроклиматични параметри на оранжериите, качеството на облъчването на растенията е от голямо значение. Затова е уместно също така да се проучи влиянието на качествените параметри на осветлението върху растежа и морфологичното развитие на разсад. Използването на принципно нови източници на светлина в технологиите на облъчване на растения - съвременни натриеви осветителни тела в комбинация с други източници на осветление (например, светодиоди) - дава възможност за значително увеличаване на показателите за краен добив.

Научен подход

Лидер в подобряването на оранжерийното осветление е нидерландската корпорация Philips, което не е изненадващо, като се има предвид напредналата позиция на оранжерийната промишленост в Холандия. Компанията провежда проучвания и практики (през 2012 г. в Украйна, през 2013 г. в Холандия), което доказва, че натриевите лампи са най-предпочитани за растенията. Те са по-ефективни от компактните. флуоресцентни лампи, притежаващи по-малка светлина и не осигуряват оптимална светлина. Успоредно доказано: крушки с нажежаема жичка и живачните лампи консумират твърде много електроенергия, за да бъдат рентабилни.

Дори по-добри показатели се постигат, ако растенията са осветени не само отгоре, но и от двете страни между редовете. За тази цел са подходящи икономичните светодиоди. Комбинацията от натриеви лампи с светодиоди допринася за по-високи добиви. През 2012 г. е създадена първата индустриална оранжерия в Уман (Украйна), където са комбинирани тези видове осветителни устройства. Площта на площадката със смесено осветление SD и натриеви лампи е 6000 м ² . В оранжерията бяха инсталирани общо 1230 светодиодни модула и 870 тела с DNaT лампи. Експериментът показа, че добивът на домати (при други изисквания) може да достигне 73 kg / m ² годишно.

След това, благодарение на подобен експеримент в Нидерландия (2013 г.), съвместното използване на HPS и DM води до увеличение на добива с 30%. В бъдеще технологията беше приета в Англия, Дания, Канада, Япония, Китай и други страни.

технология

По правило промишлените оранжерии се изработват от прозрачни материали, така че растенията се осветяват от слънцето. Въпреки това, на ширини от над 40 ^о (по-близо до полюсите) естествената светлина трае само 4-5 месеца (май-септември). В оставащото време е необходимо допълнително време. Освен това, на различни етапи от вегетационния период и за различните култури се изисква свой собствен спектър от радиация.

Осветителят под натриевата лампа се поставя отгоре - зарежда растенията с жълто-червена "слънчева светлина" (зеленият спектър, също излъчван от тези светлинни устройства, не е толкова важен). Светлинните диоди (или флуоресцентни лампи) следва да се използват като допълнителен инструмент за странично облъчване, като основното предимство на това е, че ако се намира в долната част на вертикално отгледаните растения, светлината пада върху по-ниските нива на листата, които получават недостатъчна горна светлина. Тази комбинация увеличава интензивността на фотосинтезата, насърчава растежа, правилното развитие на растенията. Допълнителното осветление е полезно на етапите, когато отглежданите култури изискват синя светлина, която почти липсва в натриевите лампи.

Как работи

За усвояването на фотоните на светлината в растенията са отговорни специални пигменти - каротеноиди, a- и b-хлорофили. Каротиноидите абсорбират светлина изключително в синята област, хлорофили в синьо и червено. Въпреки това, максимумите на абсорбция на хлорофилите - основните фотосинтетични пигменти - са в рамките на 640-680 nm, а каротеноидите - в рамките на 470-480 nm. Според тези параметри, лампите за натриево осветление с високо налягане (NLVT) с работен обхват от 500 до 700 nm се считат за най-ефективните източници на светлина за парникови условия. Тяхната стабилност, срок на работа, лека възвръщаемост, икономическа ефективност са най-оптимални.

Лампите с мощност 50-150 W са по-малко надеждни и имат ниска стабилност на параметрите по време на експлоатационния живот, отколкото лампите със средна мощност (250 W и повече). Причините за това са в наличието на забележим коригиращ ефект върху запалването на лампите с ниска мощност, които могат да достигнат 2 минути. В същото време през лампата преминава повишен ток, в резултат на което се получава интензивно разпрашване на катодните материали и образуването на непрозрачен филм по вътрешната повърхност на разтоварващата тръба. Импулсът на запалване и величината на пусковия ток влияят върху значимостта на ректификационния ефект, следователно енергията на импулса трябва да осигурява бърз преход от нажежен разряд към дъговия. За да се предотврати ефекта на токовата корекция, се използват устройства за блокиране на постоянен ток. Ето защо, в оранжерии често използват NLVD мощност от 250 вата.

Обаче многобройни теоретични и експериментални изследвания на процесите в разряда, на електродите и в почти електродните секции на газоразрядните лампи показват, че съществуват редица въпроси, които изискват допълнително подобрение. За NLVT, които се използват в производството на затворени почви, е необходимо преди всичко да се оптимизира спектралният състав на лъчението за специфични светлинни култури и да се намали съдържанието на живак в разтоварващата тръба, като се предотврати евентуално замърсяване на околната среда от живачни пари от устройства, които са се провалили.

Въпроси, свързани с околната среда

Създаването на съвременни технологии за отглеждане на оранжерийни растения е свързано с използването на високоенергийни газоразрядни лампи, по-специално натриеви. Широкото им използване е положителен фактор за интензификацията на това производство, въпреки че е свързано със сериозен екологичен проблем. Съставът на по-голямата част от съвременните газоразрядни лампи включват токсично вещество - живак. Натриевите лампи например могат да съдържат натриев амалгам (сплав от живак). Ако такава лампа се счупи над насажденията вътре в оранжерията, поставените под нея растения (зеленчуци, зеленчуци, разсад, цветя на закрито) стават неподходящи за употреба.

Основната посока за подобряване на екологичните показатели е създаването на високоефективни безживачни газоразрядни лампи. Напоследък тези работи бяха извършени от отделни компании за осветление, включително в страните от ОНД. Натриевите лампи с намалено количество живак в изпускателната тръба и напълно безживачни модели вече съществуват и се използват все повече в оранжерии.