Natrijeve svjetiljke visokog tlaka. Natrijeva svjetla za biljke u staklenicima

Otpadne natrijeve svjetiljke su najučinkovitiji među postojećim izvorima svjetla u smislu omjera svjetlosne snage i potrošene energije, ali njihov spektar je neugodan za ljudsko oko. Odsustvo plave boje čini jednobojnu sliku okolnog prostora. Zbog toga se natrijeve lampe, unatoč njihovoj izvrsnoj ekonomičnosti, koriste ograničeno - uglavnom za uličnu rasvjetu. U međuvremenu, prevlast žuto-crvenog "solarnog" i zelenog spektra ima blagotvoran učinak na rast svih biljnih vrsta, koje su našle široku primjenu u staklenicima.

Što je natrijeva lampa

Oni se odnose na plinske svjetiljke po analogiji sa živom, luminiscentnom, halogenom, ksenonskom "braćom". Izvor luminiscencije je natrijev plin u kombinaciji s drugim elementima, koji se pumpa u staklenu tikvicu. Pod utjecajem električni luk Natrij se zagrijava do visokih temperatura i počinje svijetliti svijetlo žuto-narančasto svjetlo, okrećući se crvenom spektru do kraja vijeka trajanja žarulje.

karakteristike

Snaga natrijevih svjetiljki je najviša u klasi - do 200 Lm / W (Lumen po Wattu). Karakteristične značajke su niske temperatura boje (2100-2700 K) i dominaciju žuto-crvenog spektra emisije s minimalnom količinom plave boje. Ta kombinacija dovodi do činjenice da svjetiljke ovog tipa ispunjavaju okolni prostor jednobojnom žuto-narančastom svjetlošću, zbog čega ljudsko oko ne razlikuje dovoljno boje i obrise predmeta. Oni gube dubinu, volumen, orijentaciju i procjena udaljenosti do objekata je u gubitku. Ali za biljke u određenim fazama rasta treba samo "solarni" spektar zračenja.

Vrste svjetiljki

Po principu rada podijeljeni su u dvije glavne skupine:

• Visokotlačna natrijeva svjetiljka (HPS - HighPressure Sodium).
• Natrijeve svjetiljke niskog tlaka (LPS - niskotlačni natrij).

Razvijene LPS-lampe u 30-im godinama prošlog stoljeća. Oni imaju najveću učinkovitost (180-200 Lm / W), međutim, zbog konstruktivnih nesavršenosti, pokazalo se da su ove žarulje kapriciozne i čak opasne. Normalno kvarcno staklo je nezaštićeno od agresivnih učinaka natrija: brzo se isparava, a ako je rasvjetna naprava razbijena, plin može eksplodirati (zapaliti) kada reagira s kisikom.

60-ih godina prošlog stoljeća General Electric razvio je keramiku pomoću aluminijevog oksida (polycore, lukalos), sposobnog da izdrži natrij na visokim temperaturama. Ovaj pomak omogućio je povratak proizvodnji ove vrste svjetlosnih uređaja s izvrsnom ekonomičnošću. Za poboljšanje sjaja plina crpi se pod visokim tlakom. Sklopovi su jednostavniji od krugova LPS-a. Nažalost, povećanje tlaka plina i drugi čimbenici doveli su do značajnog smanjenja svjetlosnog izlaza - do 50-150 Lm / W (ovisno o njegovoj snazi), ali je omjer prenošenja boje (CRI) porastao s 20 na 85 i više (od nedovoljnog do dobrog) ,

sfera primjene

Svjetiljke s natrijevim svjetiljkama niskog tlaka nisu široko rasprostranjene u svijetu. U SSSR-u i SAD-u su se kladili na više tehnoloških sustava rasvjete žive. U velikom broju europskih zemalja aktivno se koriste za cestovnu rasvjetu.

Natrijeve lampe visokog tlaka su češće. U našoj zemlji koriste se za osvjetljavanje gradskih ulica, u dizajnu krajolika, za osvjetljavanje arhitektonskih objekata. Koristi se u proizvodnim područjima gdje nije potrebna jaka svjetlost. Nedavno su vodeće korporacije (Philips, General Electric i drugi) značajno poboljšale dizajn i potrošačke kvalitete ovih svjetiljki: njihova spektralna pokrivenost se značajno povećala, temperatura boje se povećala (od 2100 do 2700 K) - neki modeli su već pogodni za osvjetljenje stambenih (proizvodnih) prostora , Posebno treba istaknuti upotrebu natrijevih svjetiljki u staklenicima.

klasifikacija

Natrijeva se svjetla razlikuju na nekoliko važnih načina. Prema konstruktivnoj vrsti, dijele se na:

• Zrcalo natrijevog natrija (DNAZ).
• Zalijepljen natrijev natrij (DNaMT).
• Natrijev luk u tikvici za difuziju svjetlosti (DNaC).
• Natrijev cjevasti sloj (DNaT).

Također razlikovati svjetiljke na trenutnu potrošnju (220V i 380V), koji, pak, su podijeljeni po snazi: od 50 do 1000 vata.

Natrijeva svjetla za staklenike

Analiza potrošnje energije staklenika pokazala je da su energetski najintenzivniji procesi ozračivanje i zagrijavanje biljaka. Oko 40% električne energije koja se troši u staklenicima koristi se za ozračivanje. Stoga poljoprivrednici postižu povećanje proizvodnje povrća zbog uvođenja energetski štedljivih rasvjetnih uređaja.

Osim optimalnih mikroklimatskih parametara staklenika, kvaliteta ozračivanja biljaka je od velike važnosti. Stoga je također relevantno proučiti utjecaj kvalitativnih parametara rasvjete na rast i morfološki razvoj sadnica. Korištenje suštinski novih izvora svjetlosti u tehnologijama ozračivanja biljaka - modernih natrijevih svjetiljki u kombinaciji s drugim izvorima rasvjete (npr. Svjetleće diode) - omogućuje značajno povećanje pokazatelja konačnog prinosa.

Znanstveni pristup

Lider u poboljšanju rasvjete u staklenicima je nizozemska korporacija Philips, što ne iznenađuje, s obzirom na naprednu poziciju u stakleničkoj industriji u Nizozemskoj. Tvrtka je provela istraživanja i praktične studije (2012. godine u Ukrajini, 2013. u Nizozemskoj), što je pokazalo da su natrijeve žarulje najpoželjnije za biljke. Oni su učinkovitiji od kompaktnih. fluorescentne svjetiljke, ima manji povrat svjetla i ne osigurava optimalni raspon svjetla. Paralelno dokazano: žarulje sa žarnom niti i živine svjetiljke troše previše električne energije da bi bile isplative.

Još bolji pokazatelji postižu se ako su biljke osvijetljene ne samo odozgo, već i sa strane, između redova. Za to su prikladne ekonomične LED diode. Kombinacija natrijevih svjetiljki s LED-om doprinosi većim prinosima. Godine 2012. stvoren je prvi industrijski staklenik u Umanu (Ukrajina), gdje su kombinirani ovi tipovi rasvjetnih uređaja. Područje gradilišta sa kombiniranom rasvjetom SD i natrijeve žarulje iznosilo je 6000 m ² . U stakleniku je instalirano ukupno 1230 LED modula i 870 svjetiljki s DNaT svjetiljkama. Pokus je pokazao da prinos rajčica (podložno drugim zahtjevima) može doseći 73 kg / m2 godišnje.

Zatim, zahvaljujući sličnom pokusu u Nizozemskoj (2013.), zajedničko korištenje HPS-a i DM rezultiralo je povećanjem prinosa za 30%. U budućnosti, tehnologija je usvojena u Engleskoj, Danskoj, Kanadi, Japanu, Kini i drugim zemljama.

tehnologija

Industrijski staklenici u pravilu su izrađeni od prozirnih materijala, tako da su biljke osvijetljene suncem. Međutim, na širinama od više od 40 ^o (bliže polovima) prirodno svjetlo traje samo 4-5 mjeseci (svibanj-rujan). U preostalo vrijeme potrebno je dodatno vrijeme. Štoviše, u različitim fazama vegetacije i za različite usjeve zahtijeva vlastiti spektar zračenja.

Svjetiljka ispod natrijeve lampe nalazi se na vrhu - napaja biljke žuto-crvenom "sunčevom svjetlošću" (zeleni spektar, koji također emitiraju ovi uređaji za rasvjetu, nije toliko važan). Svjetlosne diode (ili fluorescentne svjetiljke) trebaju se koristiti kao dodatni alat za bočno zračenje, a glavna prednost toga je što se, budući da se nalazi u donjem dijelu vertikalno uzgajanih biljaka, svjetlost spušta na donje slojeve lišća, koje dobivaju nedovoljnu gornju svjetlost. Ova kombinacija povećava intenzitet fotosinteze, potiče rast, pravilan razvoj biljaka. Dodatna rasvjeta korisna je u fazama kada uzgojeni usjevi zahtijevaju plavi spektar svjetlosti, koji je gotovo odsutan u natrijevim svjetiljkama.

Kako djeluje

Za apsorpciju fotona svjetlosti u biljkama odgovorni su posebni pigmenti - karotenoidi, a- i b-klorofili. Karatinoidi apsorbiraju svjetlost isključivo u plavom rasponu, klorofili u plavoj i crvenoj. Međutim, apsorpcijski maksimumi klorofila - glavnih fotosintetskih pigmenata - su unutar 640-680 nm, a karotenoidi - unutar 470-480 nm. Prema tim parametrima, visokotlačne svjetiljke za rasvjetu natrija (NLVT) s radnim područjem od 500-700 nm smatraju se najučinkovitijim izvorima svjetlosti za stakleničke uvjete. Njihova stabilnost, trajanje rada, lagani povratak, ekonomska učinkovitost su najoptimalniji.

Svjetiljke snage 50-150 W manje su pouzdane i imaju nisku stabilnost parametara tijekom vijeka trajanja od svjetiljki prosječne snage (250 W i više). Razlozi za to su prisutni uočljivom ispravljajućem učinku na paljenje svjetiljki male snage, koje mogu doseći 2 minute. Istovremeno, kroz svjetiljku prolazi povećana struja, zbog čega dolazi do intenzivnog prskanja katodnih materijala i stvaranja neprozirnog filma na unutarnjoj površini cijevi za pražnjenje. Impuls paljenja i veličina početne struje utječu na značaj učinka ispravljanja, stoga energija impulsa mora osigurati brz prijelaz iz plamenog pražnjenja u luk. Kako bi se spriječio učinak ispravljanja struje, za blokiranje istosmjerne struje koriste se uređaji. Stoga, u staklenicima često koriste NLVD snage od 250 vata.

Međutim, brojna teorijska i eksperimentalna istraživanja procesa u pražnjenju, na elektrodama i u presjecima blizu elektroda plinskih sijalica pokazala su da postoje brojna pitanja koja zahtijevaju daljnje poboljšanje. Za NLVT, koji se koriste u proizvodnji usjeva u zatvorenim tlima, prije svega je potrebno optimizirati spektralni sastav zračenja za određene svjetlosne kulture i smanjiti sadržaj žive u ispusnoj cijevi, čime se sprječava moguće zagađenje okoliša živinim isparavanjem uređaja koji nisu uspjeli.

Pitanja okoliša

Stvaranje modernih tehnologija za uzgoj stakleničkih biljaka povezano je s upotrebom visokonaponskih sijalica, posebno natrija. Njihova raširena upotreba pozitivan je čimbenik u intenziviranju ove proizvodnje, iako je povezana s ozbiljnim ekološkim problemom. Sastav velike većine modernih žarulja za pražnjenje uključuje otrovnu tvar - živu. Na primjer, natrijeve žarulje mogu sadržavati natrijev amalgam (leguru žive). Ako se takva svjetiljka razbije iznad zasada unutar staklenika, biljke stavljene ispod nje (zelenilo, povrće, sadnice, unutarnje cvijeće) postaju neprikladne za uporabu.

Glavni smjer poboljšanja ekoloških performansi je stvaranje visoko učinkovitih žarulja za pražnjenje bez žive. Nedavno su te radove izvodile pojedinačne tvrtke za rasvjetu, uključujući i zemlje ZND-a. Natrijeva svjetla sa smanjenom količinom žive u cijevi za ispuštanje i modeli bez žive, već postoje i sve se češće koriste u staklenicima.