Порівняння led-ламп і газорозрядних ламп (ДНАТ) в умовах теплиці - сад і город
Дослідження проводилося співробітниками Факультету сільськогосподарських наук, Університету Міннесоти, США
Використовувані типи ламп
Застосування додаткового освітлення почалося з використання ламп розжарювання, потім з'явилися люмінесцентні (лампи денного світла), і, нарешті, галогенові (HID - ДРИ і ДНаТ). Кожна з ламп має свої особливості, які роблять їх придатними для застосування або в різні стадії дозрівання врожаю, або одночасно, але з різними цілями.
Наприклад, для регуляції фотоперіоду використовують лампи розжарювання (з вольфрамовою ниткою), які дають світло низької інтенсивності (5-10 свічок) в темний час доби для імітації подовженого світлового дня. При цьому лампи розжарювання забезпечують дуже високий рівень червоного спектра, що призводить до витягування стебел, якщо використовувати їх постійно як джерело енергії для фотосинтезу. До того ж вони виробляють багато непотрібної теплової енергії і мають низьку ефективність (тільки 7% електроенергії переходить в світлову).
НА ФОТО: Спектр лампи розжарювання хоч і не найгірший, але інтенсивність світла мінімальна
Люмінесцентні лампи найбільш широко використовують в приміщеннях для молодих сіянців і пророщування насіння, але рідко для фінальної стадії зростання врожаю в теплицях. Вони мають низьку потужність, тому необхідно збільшувати кількість самих ламп, що в свою чергу призводить до відкидання безлічі додаткових тіней. Найефективніші з них дають холодний або теплий білий світ (переважно блакитного спектру) і мають коефіцієнт корисної дії 20%.
НА ФОТО: Лампи Fluora Osram - найпопулярніші в домашньому квітникарстві
Найбільш сучасними джерелами додаткового освітлення є галогенові лампи HID (від англ. High Intensity Discharge lamp - «газорозрядна лампа»), які випускаються у великій різноманітності форм і розмірів:
- метало-галогенні - MH (Metal Halide або ДРИ - Д уговая Р тутная з І злучающімі добавками),
- ртутні газорозрядні (ДРЛ - Д уговая Р тутная Л АМПА, як правило, без добавок),
- натрієві газорозрядні лампи (HPS або ДНаТ - Д уговая На тріевая Т рубчатий).
НА ФОТО: Перець Халапеньо досвічувати HPS-лампою потужністю 600 Вт
Тепличні господарства зазвичай намагаються знизити вартість споживаної електроенергії, встановлюючи циклічний режим освітлення з максимальним її використанням поза годин пікової потреби.
Дослідження ефективності сонячного світла, LED-ламп і ДНаТ
НА ФОТО: Світлодіодне освітлення - відмінне рішення для овочівництва
Світлодіоди здатні набагато збільшити енергетичну ефективність освітлення теплиць, що призведе до значної економії матеріальних ресурсів. Незважаючи на те, що початкові витрати на світлодіодне освітлення ($ 1 760) вище, ніж на HPS-галогенні лампи ($ 400), завдяки їх довговічності і низького рівня споживання енергії, економія за семирічний період склала $ 2 291.
В ході дослідження порівнювалися сині та червоні світлодіоди з HPS-галогенними лампами, а також контрольна група тепличних рослин, що мали тільки природне сонячне освітлення.
Таблиця 1. Переваги використання світлодіодного освітлення в порівнянні з HPS-галогенними лампами в тепличних господарствах
Простота у використанні
Світлодіоди встановлюються безпосередньо в освітлювальну розетку і не вимагають додаткового охолодження, пускорегулюючий апарату і використання відбивачів.
Середня тривалість життя світлодіодного елемента - 7-10 років.
Світлодіоди випромінюють світло в червоному і синьому діапазоні спектра, які в основному використовуються рослинами для фотосинтезу.
Незважаючи на те, що світлодіоди на дотик теплі, вони не дають інтенсивного теплового випромінювання, що дозволяє розміщувати їх безпосередньо над рослинами. До того ж це дозволяє економити на охолоджуючих установках.
Светодиодам потрібно лише 20-30% енергії від кількості, споживаного HPS-галогенними лампами. Таким чином, вони окупаються досить швидко.
Якщо є необхідність збільшити вегетативну частину рослин, можна використовувати виключно синій спектр. Червоні діоди можуть використовуватися для стимуляції цвітіння і плодоношення. Також вони можуть використовуватися в комбінації для гармонійного розвитку рослини.
Світлодіоди не видають дзижчить або гуде звук, характерний для пускорегулюючий апарату люмінесцентних або галогенних ламп. Вони абсолютно безшумні.
Традиційний жовтий колір HPS-галогенною лампи замінюється синім і червоним кольорами світлодіодів.
Матеріали і методи дослідження
Умови вирощування. У дослідженні застосовувалося три види освітлення: природне, світлодіодне і з використанням галогенних ламп. У теплиці з природним освітленням рослини розміщувалися на полицях на висоті 105 см. При денній температурі + 22 ° C, нічний + 20 ° C. Рослини цієї групи не отримували додаткового освітлення.
Дві ізольовані камери (240 см. В довжину / 150 см. В ширину / 210 см. У висоту) були встановлені в теплиці поруч з рослинами, що ростуть під природним освітленням, на тій же висоті. Камери були закриті чорною непрозорою плівкою, щоб запобігти потраплянню сонячного світла. Коли нічна і денна температура з настанням теплої пори року почали збільшуватися, в продовження експерименту були встановлені вентилятори.
В одній камері перебувала HPS-галогенні лампи (400 Вт) на висоті 180 см. Рівень освітленості над рослинами під цією лампою був використаний як орієнтир для виставлення рівня світлодіодного освітлення в іншій камері.
У другій камері використовувалася модель 480 світлодіодного комплекту (8 червоних діодів, 4 синіх, 12 кріплень, 2 сполучних дроти). Світлодіоди були встановлені на однаковій висоті з галогеновим освітленням. Обидва види освітлення були відрегульовані таким чином, щоб рослини в камерах отримували еквівалентну кількість енергії для фотосинтезу.
Щотижня збирали дані про висоту рослин. Інші показники, такі як цвітіння, плодоношення також бралися до уваги, проте в звіт не включалися.
Результати та обговорення
Середня висота рослин значно змінювалася, як і можна було припустити згідно з планом, представленому в таблиці 2.
Найбільш високий показник середньо вибіркової висоти рослин був в групі з природним освітленням (19.57 см.) І значно відрізнявся від показників у рослин, вирощуваних із застосуванням штучного освітлення. Світлодіодне освітлення дало 15.24 см. Середньо вибіркової висоти рослин, а HPS-галогенное 13.91 см. Подібна різниця між ними не може вважатися статистично значущою. Також не було особливої різниці в рівні розвитку розеток Маргаритки Англійської.
Незважаючи на всі переваги LED-ламп, описаних вище, результати вирощування рослин при світлодіодному освітленні еквівалентні результатам вирощування з використанням HPS-галогенною підсвічування.
Зменшення висоти рослин в групах з штучним освітленням в порівнянні з групою природного освітлення, швидше за все, пов'язано з підвищенням температури в камерах, що призвело до деякого зниження швидкості фотосинтезу. Це було пов'язано з невеликою затримкою термінів установки системи вентиляції. Цвітіння і плодоношення в групах з штучним освітленням почалося приблизно на два тижні пізніше, ніж у рослин, що мали природне освітлення. Це також пов'язано з більш прохолодною температурою зовні, стимулюючої ятати квіткових бруньок. Планується продовжувати подальше вивчення штучного освітлення і застосування світлодіодів зокрема.