Какой световой поток нужен для растений

Как рассчитать освещениеПри выращивании растений в домашних условиях, очень часто необходимо дополнительное освещение. Это связано с тем, что не все растения вы сможете расположить на окне, некоторые придется ставить в комнате, где света гораздо меньше. И даже если у вас много места на подоконниках и вам удалось расположить все ваши растения на подоконниках, то некоторым растениям зимой может не хватать светового дня, их придется досвечивать с помощью дополнительных  источников света. В данной статье мы разберемся, как же рассчитать количество источников света, зная их технические характеристики и площадь, которую необходимо освещать.

Итак, приступим. Для начала необходимо вычислить некоторые необходимые параметры. Все на самом деле очень просто и доступно. Нужно только научиться отличать люксы от люменов и знать что они значат. Это просто, сейчас разберемся.


Люкс (лк) — это единица измерения освещенностиПоказывает насколько светло вашим растениям, которые занимают определенную площадь. 1 лк это такое количество света, которое необходимо для равномерного освещения площади в 1 кв. м световым потоком в 1 лм.

Люмен (лм) — единица измерения светового потока. Не будем давать точное определение люмена, дабы забивать голову ненужной сейчас информацией. Для расчета нам достаточно знать только то, что обычно указано на упаковках, т.е. сколько люменов лампа, которую мы планируем использовать.

Теперь рассчитаем сколько же люменов нужно, чтобы ваши растения получили освещенность в необходимые 8000 лк, которые требуются для комфортного роста растениям или даже немного выше, именно на вашем конкретном подоконнике.

  1. Сначала рассчитаем площадь, которую у Вас занимает рассада: Например, это подоконник шириной 0.5 м и длиной 1.8 м. Тогда площадь S=1.8*0.5 = 0.9 м2
  2. Теперь рассчитаем световой поток в люменах, который нужно создать, чтобы равномерно осветить всю площадь рассады. Для этого просто умножим площадь освещаемой поверхности на необходимую растениям освещенность:
    8000 лк * 0.9 м2 = 7200 Лм — это минимум нам необходимый, чтобы хорошо осветить наш подоконник.
  3. Нужно еще учесть потери на расстояние от источника света, например при подвешивании лампы на высоту около 30см они составят около 30%, значит, чтобы освещенность осталась неизменной, световой поток должен быть примерно в на 30% мощнее, т.е. в 1.5 раза больше 7200 * 1.5 = 10 800 лм.

Таким образом мы с вами рассчитали минимальный световой поток, который в теории должны создавать лампы, которые предназначены для досвечивания рассады в данном конкретном случае, при условиях площади подоконника 0,9 кв. м и необходимом минимальном световом потоке 8000 лм, а так же с учетом удаленности ламп от растений на 30 см!

Световой поток ламп указан на их упаковке и теперь исходя из этого вам легко будет рассчитать количество необходимых для досветки лампочек.

Количество необходимых лампочек = Необходимая  нам мощность светового потока (10800 лм) / мощность светового потока 1 лампочки (указана на упаковке 3350 лм) = 10800/3350 = 3.2 лампочки минимум потребуется. Округляем в большую сторону и получаем ответ 4 лампочки 

По материалам: um-ogorod.ru

Источник: prirodavdome.ru

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.


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.


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.

Источник: www.ogorod.ru

В данной теме предлагается обсуждать специфические требования растений к освещению и детальные методики искусственной досветки.
============================================================================

Характеристики и единицы измерения света, важные для данной темы:

Световой поток — мощность светового излучения (энергия на время). Оценивается по световому ощущению, которое оно производит на глаз человека. Световой поток измеряется в люменах

Люмен (лм/lm) — единица измерения светового потока. 1 люмен — световое излучение черного квадрата площадью 0,5 кв.мм, нагретого до температуры ~1700 градусов Цельсия.

(лампочка накаливания в 100 Вт создает световой поток в 1350 люменов.)

Освещенность — плотность светового потока, падающего на поверхность. Равна = световой поток/площадь поверхности. Единственный показатель, реально значимый для растений и зрения животных. Измеряется в люксах


Люкс (лк/lux) — единица освещенности, равная 1 люмену на 1 кв. метр.

===========================================================================
Расчет модщности ламп

На всех лампах и светильниках указывают только световой поток в люменах. Однако это ничего не говорит об освещенности — значимом количестве световой энергии, которое в итоге будут получать растения и человек от этих ламп.
Для того, чтобы можно было узнать, с какой силой будет освещаться участок в люксах от данной конкретной лампы, мощной которой указана в люменах, нужно пользоваться вот этой формулой:

F= E х S/Ки, где
F — необходимый нам световой поток лампы (Лм),
Е — уровень освещенности необходимый нашим растениям (Лк),
S — площадь, которую мы хотим осветить (м2),
Ки — коэффициент использования, который определяет долю светового потока, попадающего на заданную поверхность. С учетом потерь Ки для систем с внешним металлическим отражателем примерно равен 0.4, c встроенным отражателем — до 0.8.
     Для примера рассчитаем какой световой поток нам потребуется для подоконника площадью 0.385м2 (0.35м х 1.1м), если у нас на нем растут, например, драцены (рекомендуемый уровень освещенности 2600 — 3000 люкс). Для зеркальных ламп ДНаЗ Рефлакс Ки = 0.8, т.к. отражатель встроен в лампу! Получаем следующие данные:
F= 3000 x 0.385/0.8 = 1443.75 люмен.

==========================================================================
Качественные характеристики света.

Фотосинтез — это сложный процесс, в котором вода и углекислый газ преобразуются в крахмал и кислород при участии света. Иначе говоря, энергия света преобразовывается в химическую энергию — это процесс, который происходит во всех зеленых растениях.

6 СО2 + 6 Н2О + световая энергия -> С6Н12О6 + 6 О2
(углекислый газ + вода + световая энергия => сахароза + кислород)

Свет — это поток частиц-"фотонов" и одновременно — поток разных электро-магнитных волн с различной длиной. Количество энергии на фотон и число фотонов на единицу энергии зависит от длины волны.

Кроме зеленого красителя листьев или "хлорофилла", лист также содержит в себе разные другие пигменты, которые поглощают световые волны разной длины. Это означает, что лист обладает возможностью поглощения света с широким спектром, что в свою очередь приводит к тому, что фотосинтез выполняется постоянно при меняющемся спектре света (от рассвета к полудню и затем к закату, когда доминирующий цвет солнечного освещения меняется от оранжевого к слепяще-белому и затем обратно вплоть до густо-красного).

Тем не менее, несмотря на "всеядность" растений в отношении света, растения строго приспособлены к световым волнам определенной длины (от которой зависит окраска света). Это происходит потому, что в световых волнах разной длины число фотонов и энергия каждого отдельного фотона — разные.
Из-за того, что молекулы хлорофилла активизируются и начинают фотосинтез в большей степени за счет числа ударов "частиц света"-фотонов, и в меньшей степени за счет энергии этих ударов, для растения имеет большое значение, сколько фотонов оно получит за единицу времени.
http://savepic.su/2497962.jpg
Поэтому для растений "размер имеет значение" — растения выбирают те световые волны, в которых число фотонов самое большое. Это длинные и тусклые световые волны красно-оранжевых тонов (длина от 600 до 700 нанометров)

Фотосинтез достигает своей верхней точки при длине волны с 640 по 660 нанометров.

На втором месте по предпочтительности идут те световые волны, в которых число фотонов самое маленькое, но зато они самые энергичные. Это короткие и яркие световые волны голубого оттенка (длина волны около 420 нм).

Самые бессмысленные c точки зрения растений световые волны — это средние волны, в которых и самих фотонов не так уж много и силы они не большой. Это волны средней длины и средней яркости — зеленые (длина волны около 450-500 нм).
Поэтому зеленые световые волны растения стараются не поглощать, а отражать и отбрасывать от себя — и именно поэтому люди видят растения в зеленых тонах.
———————————————————————————————-
Чувствительность растений к свету, таким образом, имеет два пика по краям — в сине-голубой и, особенно, в оранжево-красной частях спектра.
У людей пиковая светочувствительность, наоборот, смещена в среднюю, желто-зеленую часть спектра.
http://savepic.su/2518443.jpg
———————————————————————————————-
Из всего вышесказанного становится вполне понятно, почему специальные лампы для растений или так называемые "фито-лампы" дают такой неприятный красно-синий свет. —
http://savepic.su/2504086.jpg
В связи с тем, что мы в наших домах тоже существуем, а не отдаем их на откуп одним лишь растениям, нужно подбирать компромиссные светильники — чтобы и растениям было неплохо, и людей от такого освещения не тошнило.
Вариант "для людей" — это лампы "теплого белого" света с большой долей желтых тонов. Под такими лампами приятно находиться людям, и , в общем, под ними более или менее могут расти растения. Связано это с тем, что белый — это равное смешение всех цветов спектра, а в "теплом белом" присутствует повышенное количество желтых световых волн, которые все же чуть ближе к предпочитаемому растениями длинноволновому краю спектра.

Один из возможных вариантов "и для тех , и для других" — это полосное расположение ламп — в длинном светильнике, расположенном вдоль подоконника с цветами, рядами устанавливаются лампы:
ближе к растениям идут несколько рядов ламп красного тона, следующий ряд — оранжевые, затем — синие, затем — холодные белые и затем, ближе всего к наблюдателю-человеку — теплые белые.
Такой светильник обеспечивает красно-голубые тона для растений на одном боку, а на другом боку, перед человеком создает "световую завесу" из желтовато-белого света, который в какой-то степени перекрывает "растительный" спектр от глаз наблюдателя.
============================================================================

Для прояснения характера света от лампы и интенсивности ее светового потока нужно уметь преобразовывать значения длины волны в цветовую температуру и наоборот. Это связано с тем, что лампы в торговле обычно маркируются только цветовой температурой, которая мало что говорит об энергии света и длине волн — а мы помним, что разная длина волны обеспечивает разную интенсивность фотосинтеза.

Здесь интересная ссылка на цветовые температуры.
Выдержка из этого источника — сводка цветовых температур, обычно встречаемых в торговой маркировке

Цвет           | Температура цвета в Кельвинах     Длина волны в нанометрах (1 нм = 10 в -6мм

Красный                | до 1000                           660-1000 нм
———————————————————————
Оранжевый            | 1000—1500                         588-656 нм
———————————————————————
Жёлтый                | 1500—2000                         587 нм
———————————————————————
Бледно-жёлтый       | 2000—4000                         ~555 нм
———————————————————————
Желтовато-белый    | 4000—5500                        ~
= "теплый белый"
———————————————————————
Эталонный "естественный дневной свет Солнца" — 5700
———————————————————————
Чисто белый           | 5500—7000                         ~
= "холодный белый"
———————————————————————
Голубовато-белый   | 7000—9000                         ~
———————————————————————
Бело-голубой          | 9000—15000                       ~
———————————————————————
Голубой                  | 15000—∞                            486

============================================================================

Необходимые уровни освещения растений и совместимость с человеком.

Освещенность земли в летний полдень под прямым солнцем в Средней полосе России достигает 120 000 люкс.
Тот же показатель в пасмурный день — 50 000 люкс.

В условиях комнаты освещенность цветка естественным светом с улицы падает обратно пропорционально квадрату расстояния между оконным стеклом и горшком с растением (в общем — очень сильно). Если вплотную к стеклу освещенность составляет 70% от количества света у стены дома со стороны улицы, то на расстоянии 3 метров в глубину комнаты она может упасть до 5% от света на улице.
Понятно, что даже папоротникам в таких условиях досветка нужна, иначе их ждет деградация, расходование собственных тканей на жизнь и дыхание, и смерть в итоге от недостатка энергии, сколько бы вы их ни поливали и не удобряли.

Однако в помещении нет необходимости имитировать полное солнечное освещение — это практически нереально из-за стоимости электроэнергии, вызовет невыносимые ощущения у людей, находящихся под искусственным светом такой интенсивности и кроме того — растения удовлетворяются гораздо меньшими уровням освещенности, если правильно подобран спектр.

По требованиям к освещенности в условиях комнаты (теплицы, зимнего сада, террариума и т.д.) растения делятся на три большие группы:

1. Теневыносливые — необходимая освещенность = 1000-3000 лк
    Растения глубокого леса — прежде всего, это папоротники, марантовые и ароидные.
    Есть указания, что некоторые виды могут развиваться даже при 500 люксах
    (подозреваю, что это некоторые папоротники и цветковые ароидные из нижнего яруса тропических лесов)

2. Растения рассеянного света — необходимая освещенность = 4000-5000 лк
    Подавляющее большинство комнатных цветов нормально развиваются и цветут при этом уровне освещенности.
    5000 люксов — это предельный допустимый для человека уровень освещенности в комнате. Более яркий свет утомляет глаза и вызывает впечатление "слепящего прожектора".

3. Растения прямого солнца — необходимая освещенность = 6000-8000 лк
    Это все растения, которые требуют прямых солнечных лучей: кактусы, буггенвиллии, розы, эвкалипты, олеандры, оливковые деревья, лимоны и т.п. Ряд растений 2-й группы во время цветения и плодоношения требуют повышения освещенности до 6000 лк и выше: типичный пример — бананы.

Огромное значение имеет длина светового дня — он не должен превышать 14 часов.
Для сезонный растений необходимы периоды короткого дня (10 часов).
Круглосуточное освещение возможно только для всходов в первые дни жизни. Через неделю световой день сокращают с 24 до 16 часов, еще через несколько дней — до 14 часов.

Источник: forum.zoologist.ru

См. также:
Часть 1: Для чего освещать растения
Часть 2: Загадочные люмены и люксы
Часть 3: Лампы для освещения растений

Автор: Удафф

В этой части мы рассказываем о расчете мощности ламп, практическом измерении освещенности и т.д.

В предыдущих частях мы говорили об основных понятиях и о различных типах ламп, используемых для освещения растений. В этой части рассказывается о том, какую систему освещения выбрать, сколько потребуется ламп для освещения того или иного растения, как померить освещенность в домашних условиях и для чего нужны рефлекторы в осветительных системах.

Свет — один из самых важных факторов успешного содержания растения. Путем фотосинтеза растения "изготавливают еду" для себя. Мало света — растение ослаблено и либо умирает от "голода", либо становится легкой добычей вредителей и болезней.

Быть или не быть

Итак, вы решили установить новую систему освещения для ваших растений. Прежде всего ответьте на два вопроса.

  • Чем ограничен ваш бюджет? Если на всю осветительную систему выделена небольшая сумма денег, которую вы оторвали от стипендии и вам необходимо уложиться в нее, то эта статья вам не поможет. Единственный совет — купите то, что сможете. Не тратьте силы и время на поиски. К сожалению, система освещения для растений или для аквариума — дело недешевое. Иногда, более разумной альтернативой является замена светолюбивых растений на теневыносливые — лучше иметь ухоженный спатифиллум, который не требует много света, чем сокрушаться из-за полудохлой гардении, которой катастрофически его не хватает.
  • Вы собираетесь просто перекантоваться до весны, по принципу "не до жиру, быть бы живу"? Тогда просто купите самую простую люминесцентную лампу. Если же вы хотите, чтобы ваши растения полноценно росли и даже цвели под лампами, тогда нужно потратить силы и средства на осветительную систему. Особенно, если вы выращиваете растения, которые круглый год растут в условиях искусственного освещения, например, аквариумные.

Если вы определились с ответами на эти вопросы и решили установить полноценную систему освещения, то тогда читайте дальше.

Что такое хорошее освещение

Три главных фактора определяют — хорошая ли система освещения или плохая:

  • Интенсивность света. Света должно быть достаточно для растений. Слабый свет нельзя заменить длинным световым днем. Много света в комнатных условиях не бывает. Достичь освещенности, которая бывает ярким солнечным днем (более 100 тыс. Лк) достаточно сложно.
  • Длительность освещения. Различные растения требуют различный световой день. Многие процессы, например, цветение, определяются длительностью светового дня (фотопериодизм). Все видели красную пуансеттию (Euphorbia pulcherrima), продающуюся на Рождество и Новый год. Этот куст растет под окном нашего дома на юге Флориды и каждый год зимой, без ухищрений с нашей стороны, "делает все сам" — у нас есть то, что необходимо для образования красных прицветников — длинные темные ночи и яркие солнечные дни.
  • Качество освещения. В предыдущих статьях я затрагивал этот вопрос, говоря о том, что растению необходим свет как в красной, так и синей области спектра. Как уже было сказано, необязательно применять специальные фитолампы — если вы используете современные лампы с широким спектром, например, компактные люминесцентные или металлогалоидные, то спектр у вас будет "правильным".

Помимо этих факторов, безусловно, важны и другие. Интенсивность фотосинтеза ограничивается тем, чего не хватает в данный момент. При низкой освещенности — это свет, когда света много, то, например, температура или концентрация углекислого газа и т.д. При выращивании аквариумных растений часто случается, что при сильном освещении, концентрация углекислого газа в воде становится ограничивающим фактором и более сильный свет не приводит к увеличению темпов фотосинтеза.

Сколько растениям нужно света

Растения можно разделить на несколько групп по требованиям к свету. Цифры для каждой из групп достаточно приближенные, поскольку многие растения могут себя хорошо чувствовать как на ярком свету, так и в тени, адаптируясь к уровню освещенности. Для одного и того же растения необходимо разное количество света в зависимости от того развивается ли оно вегетативно, цветет или плодоносит. С энергетической точки зрения, цветение — процесс, который расходует "впустую" большое количество энергии. Растению надо вырастить цветок и снабжать его энергией, при том, что сам цветок не вырабатывает энергии. А плодоношение еще более расточительный процесс. Чем больше света, тем больше энергии "от лампочки" растение сможет запасти для цветения, тем более красивым будет ваш гибискус, тем больше цветов будет на кусте жасмина.

Ниже приведены некоторые растения, предпочитающие те или иные световые условия. Уровень освещенности выражен в люксах. Про люмены и люксы уже было сказано во второй части. Здесь я повторю только, что люксы характеризуют насколько "светло" растениям, а люмены — характеризуют лампы, которыми вы освещаете эти растения.

  • Яркий свет. К этим растениям относятся те, которые в природе растут на открытом месте — большинство деревьев, пальм, суккуленты, бугенвиллия, гардения, гибискус, иксора, жасмин, плюмерия, тунбергия, кротоны, розы. Эти растения предпочитают высокий уровень освещения — не менее 15-20 тыс. люкс, а некоторые растения для успешного цветения требуют 50 и более тыс. Лк. Большинство пестролистных растений требуют высокой освещенности, иначе листья могут "вернуться" к однотонной окраске.
  • Умеренный свет. К этим растениям относятся растения "подлеска" — бромелиевые, бегонии, фикус, филодендрон, каладиум, хлорофитум, бругманзия, брунфельсия, клеродендрум, кроссандра, мединилла, пандорея, рутия, барлерия, тибухина. Желаемый уровень освещенности для них составляет 10-20 тыс. Лк.
  • Слабый свет. Понятие "тенелюбивые растения" не совсем верно. Все растения любят свет, включая стоящую в самом темном углу драцену. Просто некоторые растения могут расти (скорее существовать) при слабом освещении. Если вы не гонитесь за скоростью роста, то они будут себя хорошо чувствовать и при слабом освещении. В основном, это растения нижнего яруса — хамедорея, вайтфельдия, антуриум, дифенбахия, филодендрон, спатифиллум, эхинантус. Им достаточно от 5 до 10 тыс. люкс.

Приведенные уровни освещенности достаточно приблизительные и могут служить отправной точкой для выбора системы освещения. Еще раз подчеркну, что цифры эти для полноценного роста и цветения растения, а не для "зимовки", когда можно обойтись меньшим уровнем освещенности.

Измерение освещенности

Итак, теперь вы знаете, сколько света необходимо вашему растению и хотите проверить, получает ли оно все, что ему полагается. Все теоретические выкладки хороши, однако лучше померить реальную освещенность там, где стоят растения. Если у вас есть люксметр, то вам повезло (на фото слева).

Если люксметра нет, то не отчаивайтесь. Экспонометр фотоаппарата — тот же люксметр, только вместо освещенности выдающий значения выдержки, т.е. времени, на которое нужно открыть затвор камеры. Чем меньше освещенность, тем больше время. Все просто.

Если у вас есть внешний экспонометр, то положите его в то место, где вы измеряете освещенность, так чтобы светочувствительный элемент был перпендикулярен направлению падающего на поверхность света.

Если вы используете камеру, то положите лист белой матовой бумаги перпендикулярно направлению падающего света (не надо использовать глянцевую — она даст неверные результаты). Выберите размер кадра так, чтобы лист занимал весь кадр. Фокусироваться на него необязательно. Выберите чувствительность пленки — 100 единиц (современные цифровые камеры позволяют "имитировать" чувствительность пленки).

По значениям выдержки и апертуры определите освещенность в таблице. Если установить значение чувствительности пленки в 200 единиц, то табличные значения необходимо уменьшить вдвое, если установлено значение 50 единиц, то значения увеличиваются в два раза. Переход к следующему, более высокому, диафрагменному числу также увеличивает значения в два раза. Таким способом можно примерно оценить уровень освещенности там, где стоят ваши растения.

Использование рефлектора

Если вы используете люминесцентную лампу без рефлектора, то вы уменьшаете полезный свет в несколько раз. Как несложно понять, только тот свет, который направлен вниз, попадает на растения. Тот свет, который направлен вверх — бесполезен. Тот свет, который слепит вам глаза, когда вы смотрите на открытую лампу, также бесполезен. Хороший рефлектор напра- вляет свет, слепящий глаза, вниз на растения. Результаты моделирования люминесцентной лампы показывают, что освещенность в центре, при использовании рефлектора возрастает почти в три раза, а световое пятно на поверхности становится более концентрированным — светильник освещает растения, а не все вокруг.

Большинство светильников, продаваемых в магазинах бытовой техники не имеет рефлектора или имеет то, что рефлектором назвать стыдно. Специальные системы для освещения растений или аквариума с рефлекторами стоят очень дорого. С другой стороны, сделать самодельный рефлектор несложно.

Как сделать самодельный рефлектор для люминесцентной лампы

Форма рефлектора, особенно для одной-двух ламп, не имеет принципиального значения — любая "хорошая" форма, у которой число отражений не более одного и возврат света в лампу минимален, будет иметь примерно одинаковую эффективность в пределах 10-15%. На рисунке показан поперечный разрез рефлектора. Видно, что его высота должна быть такой, чтобы все лучи выше граничного (луч 1 на рисунке), перехватывались рефлектором — в таком случае светильник не будет слепить глаза.

Задавшись направлением отраженного граничного луча (например, вниз или под углом), можно построить перпендикуляр к поверхности рефлектора в точке отражения (точка 1 на рисунке), который делит угол между падающим и отраженным лучом пополам — закон отражения. Таким же образом определяется перпендикуляр и в остальных точках (точка 2 на рисунке).

Для проверки рекомендуется взять еще несколько точек, чтобы не получилась ситуация, изображенная в точке 3, где отраженный луч не идет вниз. После этого можно либо сделать многоугольный каркас, либо построить плавную кривую и по шаблону выгнуть рефлектор. Не следует размещать верхнюю точку рефлектора близко к лампе, поскольку лучи будут попадать обратно в лампу. При этом лампа будет греться.

Рефлектор можно сделать либо из алюминиевой фольги, например, пищевой, которая обладает достаточно высоким отражением. Также можно покрасить поверхность рефлектора белой краской. При этом его эффективность будет практически такой же, как и для "зеркального" рефлектора. Обязательно проделайте отверстия сверху рефлектора для вентиляции.

Длительность и качество освещения

Длительность освещения обычно составляет 12-16 часов, в зависимости от вида растений. Более точные данные, а также рекомендации по фотопериодизму (например, о том, как заставить цвести упомянутую выше пуансеттию) можно найти в специальной литературе. Для большинства растений приведенной выше цифры вполне достаточно.

Про качество освещения уже говорилось не раз. Одной из иллюстраций может служить фотография растений, выращенных при освещении ртутной лампой (снимок из старой книги, в то время других ламп практически не было) и лампой накаливания. Если вам не нужны длинные и тощие растения, то не используйте лампы накаливания или натриевые лампы без дополнительной подсветки люминесцентными или газоразрядными лампами с излучением в синей области спектра.

На фото слева: томаты, выращенные под светом различных ламп. 1 — ртутная лампа без фильтров, 2, 3 — ртутная лампа с фильтрами, удаляющими различные части спектра. 4 — лампа накаливания.
Из книги Bickford/Dunn “Lighting for Plant Growth” (1972) Помимо всего прочего, лампы для растений должны подсвечивать растения так, чтобы на них было приятно смотреть. Натриевая лампа в этом смысле не самая лучшая лампа для растений — на фото справа показано, как растения выглядят под такой лампой в сравнении с освещением металлогалоидной лампой.

Расчет мощности ламп

Итак мы подошли к самому главному — сколько взять ламп для освещения растений. Рассмотрим две схемы освещения: люминесцентными лампами и газоразрядным светильником.

Количество люминесцентных ламп можно определить, зная средний уровень освещенности на поверхности. Необходимо найти световой поток в люменах (умножив освещенность в люксах на площадь поверхности в метрах). Потери света составляют примерно 30% для лампы, висящей на высоте 30 см от растений, и 50% для ламп на расстоянии 60 см от растений. Это верно, если вы используете рефлектор. Без него потери возрастают в несколько раз. Определив световой поток ламп, можно найти их суммарную мощность, зная, что люминесцентные лампы дают примерно 65 Лм на Вт мощности.

Для примера оценим, сколько ламп потребуется для освещения для полки размером 0.5×1 метр. Площадь освещаемой поверхности: 0.5×1=0.5 кв.м. Допустим, что нам необходимо осветить растения, предпочитающие умеренный свет (15000 Лк). Осветить всю поверхность с такой освещенностью будет сложно, поэтому мы сделаем оценку, исходя из средней освещенности 0.7×15000 =11000 Лк, поставив растения, требующие больше света, под лампу, где освещенность выше средней.

Итого, необходимо 0.5х11000=5500 Лм. Лампы на высоте 30 см должна давать примерно в полтора раза больше света (потери составляют 30%), т.е. около 8250 Лм. Суммарная мощность ламп должна быть около 8250/65=125 Вт, т.е. две компактные люминесцентные лампы по 55 Вт с рефлектором обеспечат нужное количество света. Если вы хотите поставить обычные трубки по 40 Вт, то их потребуется три штуки или даже четыре, поскольку трубки, размещен- ные близко друг к другу, начинают взаимно экранировать, и эффектив- ность осветительной системы падает. Старайтесь использовать современные компактные люминесцентные лампы вместо обычных, по большей части устаревших, трубок. Если не использовать рефлектор, то в данной схеме придется брать в три или четыре раза больше ламп.

Расчет количества люминесцентных ламп

      • Выберите уровень освещенности.
      • Необходимый световой поток на поверхности: L=0.7 x A x B
        (длина и ширина в метрах)
      • Необходимый световой поток ламп с учетом потерь (при наличии рефлектора): Lamp=L x C (C=1.5 для лампы на высоте 30 см и C=2 для лампы на высоте 60 см)
      • Суммарная мощность ламп: Power=Lamp/65

      Для газоразрядных ламп расчет аналогичен. Специальный светильник с натриевой лампой мощностью 250 Вт обеспечивает средний уровень освещенности 15 тыс. Лк на площадке размером 1 кв.м.

      Если известны светотехнические параметры светильника, то рассчитать освещенность совсем просто. Например, из фигуры слева видно, что светильник (OSRAM Floraset, 80W) освещает круг диаметром около метра на расстоянии чуть менее полуметра от лампы. Максимальное значение освещенности 4600 Лк. Освещенность к краю спадает достаточно быстро, поэтому такой светильник может быть использован лишь для растений, которым нужно не очень много света.

      На фигуре слева показана кривая силы света (тот же светильник, что и выше). Чтобы найти освещенность на расстоянии от светильника, необходимо значение силы света поделить на квадрат расстояния. Например, на расстоянии полметра под лампой значение освещенности будет равно 750/(0.5×0.5)=3000 Лк.

      Очень важный момент — лампы не должны перегреваться. При повышении температуры их светоотдача резко падает. В рефлекторе должны быть отверстия для охлаждения. Если используется много люминесцентные ламп, то следует использовать вентилятор для охлаждения, например компьютерный. Мощные газоразрядные светильники обычно имеют встроенный вентилятор.

Заключение

В этом цикле статей были рассмотрены различные вопросы освещения растений. Многие вопросы остались незатронутыми, например, выбор оптимальной электрической схемы включения ламп, что является важным моментом. Тем, кто интересуется этим вопросом, лучше обратится к литературе или специалистам.

Наиболее рациональная схема проектирования системы освещения начинается с определения необходимого уровня освещенности. Затем следует оценить количество ламп и их тип. И только после этого спешить в магазин, чтобы купить лампы.

Источник: toptropicals.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector