Несмотря на явные преимущества газоразрядных ламп для выращивания растений, в некоторых случаях в исследовательских целях и иногда в тепличных хозяйствах до сих пор применяют лампы накаливания. Объясняется это простотой обращения с ними, невысокой стоимостью и легкостью приобретения, а также возможностью получить высокую облученность, особенно необходимую при использовании светофильтров.

В настоящее время электроламповая промышленность выпускает несколько тысяч типов ламп накаливания. Они различаются по мощности, размерам и конструкции. Во всех лампах источником излучения служит вольфрамовая нить, раскаленная до 2355-3350 К. При такой температуре максимум излучения лампы, находится в зоне 900-1000 нм. В видимой части спектра преобладает желтое и красное излучение и мало синего и фиолетового.

Спектральный состав излучения лампы накаливания мощностью 300 Вт в физиологически активной области спектра

Показатель

Ультрафи-оле­товый

Фиолетовый

Синий

Зеленый

Желтый

Оранжевый

Красный

Спектральный интервал, нм

300-400

400-440

440-490

490-565

565-595

595-620

620-700

Доля излучения от всего физиологически активного (%)

1,1

1,8

4,6

14,0

7,9

8,0

62,6

В светокультуре обычно используют нормальные или зеркальные осветительные лампы накаливания мощностью 300-500 Вт с цоколем Р-27 или Р-40. Срок службы ламп около 1000 ч, светоотдача – в пределах 20 лм/Вт.

Для выращивания рассады овощей или при зимней культуре томатов, огурцов и других овощей необходимо создать значительную облученность. В этих случаях на 1 м² площади теплицы приходится устанавливать лампы общей мощностью от 500 до 1000 Вт. Это позволяет создать облученность от 40 до 70 Вт/м² или освещенность порядка 7-12 клк.

После непродолжительного горения температура стекла лампы накаливания мощностью 300 Вт достигает 200° С. При приближении столь горячих ламп к растениям происходит усиленное испарение воды, подвядание, подсыхание и ожоги листьев. Если же лампы удалить на безопасное расстояние, то фотосинтетически активная облученность растений значительно уменьшится.

Зеркальными лампами накаливания (ЗН) называются такие лампы, у которых верхняя часть внутренней поверхности покрыта пленкой из алюминия или серебра. Это совместно с параболической формой колбы (нижняя часть которой матирована) обеспечивает почти параллельный пучок излучения лампы, направленный вниз на растения. Для ламп ЗН не требуется арматура для отражения, но сильное инфракрасное излучение заставляет во избежание перегрева и ожога растений применять водяные фильтры. Срок службы более 2000 ч.

Последнее время в светокультуре растений начали применять кварцевые лампы накаливания, наполненные аргоном, криптоном или ксеноном с добавлением 1-2 мг иода (НИК). У ламп этого типа световой поток и светоотдача на 20-25% выше, чем у ламп накаливания общего назначения. Срок службы более 2000 ч. Их используют только с водным экраном между ними и растениями. Наиболее распространены однокиловаттные лампы НИК-220-1000.

Обычные лампы накаливания относятся к так называемым точечным источникам света, поэтому интенсивность облучения и освещения под ними быстро уменьшаются с увеличением расстояния от растения до лампы. В большинстве случаев облученность растений под лампами накаливания очень неравномерна. В центре стеллажа, над которыми висит лампа, она в 5-7 раз больше, чем у его краев.

Облученность и освещенность растений при удалении ламп накаливания на различные расстояния

Мощность ламп, Вт

Расстояние ламп от растений, см

25

50

100

облученность, Вт/м2

освещен­ность, лк

облученность, Вт/м2

освещен­ность, лк

облученность, Вт/м2

освещен­ность, лк

100

7,8

1300

1,9

320

0,5

80

300

31 ,8

5300

7,9

1320

2,0

330

500

57,о

9600

14,4

2400

3,6

600

1000

126,0

21000

31 ,2

5200

7,8

1300

Примечание. Напряжение в сети 220 В, арматура типа «Универсаль».

Чтобы избежать перегрева и ожога растений, лампы накаливания помещают в проточную воду, которая удаляет выделяемое тепло, так как сильно поглощает инфракрасное излучение.

Физиологически активная облученность и освещенность стеллажа на различном расстоянии от лампы накаливания 500 Вт

Физиологически активная облученность и освещенность стеллажа на различном расстоянии от лампы накаливания 500 Вт; арматура «Универсаль»; высота подвеса лампы 0,35 м

Пропускание лучистой энергии слоем волы (% от достигающей поверхности)

Спектральный интервал, нм

Толщина слоя воды, см

0,1

1,0

10,0

100,0

200-600

24

24

24

23

600-900

35

35

33

13

900-1200

17

12

1

0

1200-1500

6

2

0

0

1500-2100

3

0

0

0

2100-3000

0

0

0

0

От 200 до 3000

86

73

55

35

Установки с водяным фильтром применяются в некоторых научно-исследовательских институтах, где облучаемая площадь не превышает нескольких квадратных метров. Удельная мощность при этом достигает 8-10 кВт, т. е. в 10-20 раз больше обычного. Примером может служить облучательная установка, разработанная в Агрофизическом институте ВАСХНИЛ. Светоустановка с лампами накаливания и водяным фильтром состоит из ламп, смонтированных на деревянных планках, соединенных с листом железа или жести, который служит отражателем. Водяной фильтр представляет собой прямоугольную ванну из железа высотой 15-20 см со стеклянным дном. Стекло берут толщиной 5-6 мм и с внутренней стороны ванны замазывают водонепроницаемой замазкой или заливают битумом подобно тому, как это делают в аквариумах.

Вода в ванну поступает через металлическую трубку, впаянную в одну из стенок ванны и соединенную каучуковой трубкой с водопроводным краном. Вытекает вода через такую же трубку только большего диаметра в противоположной стенке ванны. Эта трубка регулирует высоту уровня воды в ванне, который должен достигать 10-12 см. В воду колбы ламп погружают так, чтобы расстояние между колбой лампы и стеклянным дном было 2,5-3 см. Этот слой воды служит фильтром, поглощающим излишнее инфракрасное излучение ламп накаливания. Очень низко опускать колбы ламп не рекомендуется, так как стеклянное дно ванны в результате перегрева может треснуть; поднимать же лампы высоко невыгодно, поскольку это уменьшает световой поток, доходящий до растения. Ванну устанавливают на четырех опорах. Между этими стойками на стальных тросиках подвешивают металлическую раму; на нее кладут доски, образующие стеллаж, который можно свободно поднимать и опускать ручками, действующими по принципу ворота. Это нужно для того, чтобы регулировать расстояние между растениями, размещенными на стеллаже, и источником излучения с водяным экраном. Схема светоустановки из ламп накаливания с водяным фильтром показана на рисунке.

Схема светоустановки из ламп накаливания с водяным фильтром (по Б. С. Мошкову)

Схема светоустановки из ламп накаливания с водяным фильтром (по Б. С. Мошкову): 1 - крюк для подвешивания отражателя, 2 - трос, 3 - зажим для регулировки высоты ламп над резервуаром. 4 - отражатель металлический, изготовленный из алюминия или белой жести, внутри которого укреплен деревянный каркас с вмонтированными в него электропатронами (каркас на рисунке не показан), 5 - электролампы, 6 - резервуар, наполненный водой, представляющий металлическую кювету из оцинкованного кровельного железа со стеклянным дном, 7 - ламповый патрон, 8 - стеклянное дно из зеркального стекла толщиной 6-7 мм, 9 - стяжка, 10 - штанга высотой 1,5 м (четыре штуки), 11— втулка подъемного стола. 12 - деревянное основание для крепления установки, 13 - подъемный стол для растений, который может подниматься и опускаться по мере надобности, 14 - упор для фиксирования высоты над стеклом, 15 - подъемная лента, 16 - рукоятка подъема стола. Если сеть трехфазная, то лампы разбиваются на группы для более равномерной нагрузки фаз

Важное условие эксплуатации светоустановок из ламп накаливания с водяным фильтром – содержание в чистоте стекла водяного фильтра и наблюдение за его температурой. Температуру водяного экрана следует поддерживать в пределах 40-50° С. Регулируют ее током воды. Необходимо учитывать, что температура верхних слоев воды несколько выше, чем нижних.

Удельная мощность облучательной установки из ламп накаливания с водяным фильтром в случае использования 200-ваттных ламп накаливания составляет 3,2 кВт/м² (200*16=3200), 300-ваттных – 4,8, а 500-ваттных – 8,0 кВт/м². По данным Агрофизического института, при температуре водяного экрана светоустановки 40-50°С соотношение видимой и инфракрасной частей излучения 1 : 1 наиболее благоприятно для роста и развития растений. В видимой части спектра преобладают лучи длинноволновой области – желтые и красные.

В настоящее время в установках АФИ вместо обычных ламп накаливания применяют зеркальные лампы марки ЗН-7 и 3Н-8, а также НИК-220-1000.

В производственных теплицах эти установки не получили широкого распространения из-за сложности эксплуатации и большой затраты электроэнергии и воды на единицу продукции. Они могут быть рекомендованы только для исследовательских работ, когда нужно получить лучистый поток высокой интенсивности.

На стекле, отделяющем проточную воду от растений, образуются большие скопления неорганических осадков (кальций, железо) и обильно развиваются водоросли. Возникает необходимость частой промывки ванны, в которую погружены лампы. Наблюдаются случаи растрескивания как стекла, так и ламповых колб.

При сравнении различных источников излучения, используемых для выращивания растений, проведенном в Агрофизическом институте ВАСХНИЛ, получены следующие данные.

Характеристика различных источников излучения

Тип лампы

Обшая облученность, Вт/м2

Облучен­ность в интервале 400-700, Вт/м2

Доля излучения в области 400—700 нм. %

ЗН-7+5 см воды 450 150 33,4
ЛБ-40 50 45 90,4
ДРЛ-250 100 44 43,6
ХЛРГ-400 - - 47,1
ДКСТВ-6000 500 240 48,5
Солнце в Павловске в июльский полдень (60° с. ш.) 700 280 -