Освітлення рослин. Частина 3: Вибір системи освітлення

Освітлення рослин.

• Частина 1: Для чого висвітлювати рослини. Загадкові люмени і люкси
• Частина 2: Лампи для освітлення рослин
• Частина 3: Вибір системи освітлення

У цій частині ми розповідаємо про розрахунок потужності ламп, практичному вимірі освітленості і т.д.

У попередніх частинах ми говорили про основні поняття і про різні типи ламп, які використовуються для освітлення рослин. У цій частині розповідається про те, яку систему освітлення вибрати, скільки буде потрібно ламп для освітлення того чи іншого рослини, як поміряти освітленість в домашніх умовах і для чого потрібні рефлектори в освітлювальних системах.

Світло - один з найважливіших факторів успішного змісту рослини. Шляхом фотосинтезу рослини "виготовляють їжу" для себе. Мало світла - рослина ослаблено і або вмирає від "голоду", або стає легкою здобиччю шкідників і хвороб.

Бути чи не бути

Отже, ви вирішили встановити нову систему освітлення для ваших рослин. Перш за все дайте відповідь на два питання.

• Чим обмежений ваш бюджет? Якщо на всю освітлювальну систему виділена невелика сума грошей, яку ви відірвали від стипендії, і вам необхідно вкластися в неї, то ця стаття вам не допоможе.Єдина порада - купіть те, що зможете. Не витрачайте сили і час на пошуки. На жаль, система освітлення для рослин або для акваріума - справа недешева. Іноді більш розумною альтернативою є заміна світлолюбних рослин на тіньовитривалі - краще мати доглянутий спатифиллум, який не вимагає багато світла, ніж журитися через полудохлой гарденії, якої катастрофічно його не вистачає.
• Ви збираєтеся просто перекантуватися до весни, за принципом "не до жиру, аби живу"? Тоді просто купите найпростішу люмінесцентну лампу. Якщо ж ви хочете, щоб ваші рослини повноцінно росли і навіть цвіли під лампами, тоді потрібно витратити сили і засоби на освітлювальну систему. Особливо, якщо ви вирощуєте рослини, які цілий рік ростуть в умовах штучного освітлення, наприклад, акваріумні.

Якщо ви визначилися з відповідями на ці питання і вирішили встановити повноцінну систему освітлення, то тоді читайте далі.

Що таке хороше освітлення

Три головні чинники визначають - чи гарна система освітлення або погана:

• інтенсивність світла. Світла має бути достатньо для рослин. Слабке світло не можна замінити довгим світловим днем.Багато світла в кімнатних умовах не буває. Досягти освітленості, яка буває яскравим сонячним днем ​​(понад 100 тис. Лк) досить складно.
• тривалість освітлення. Різні рослини вимагають світлового дня різної тривалості. Багато процесів, наприклад, цвітіння, визначаються тривалістю світлового дня (фотопериодизм). Всі бачили червону пуансеттию (Euphorbia pulcherrima), що продається на Різдво і Новий рік. Цей кущ росте під вікном нашого будинку на півдні Флориди і щороку взимку, без хитрощів з нашого боку, "робить все сам" - у нас є те, що необхідно для утворення червоних прицветников - довгі темні ночі і яскраві сонячні дні.
• якість освітлення. У попередніх статтях я піднімав це питання, говорячи про те, що рослині необхідне світло як в червоній, так і синьою областях спектру. Як вже було сказано, необов'язково застосовувати спеціальні фітолампи - якщо ви використовуєте сучасні лампи з широким спектром, наприклад, компактні люмінесцентні або металогалоїдні, то спектр у вас буде "правильним".

Крім цих факторів, безумовно, важливі й інші. Інтенсивність фотосинтезу обмежується тим, чого не вистачає в даний момент.При низькій освітленості - це світло, коли світла багато, то, наприклад, температура або концентрація вуглекислого газу і т.д. При вирощуванні акваріумних рослин часто трапляється, що при сильному освітленні, концентрація вуглекислого газу у воді стає обмежуючим фактором і більш сильне світло не призводить до збільшення темпів фотосинтезу.

Скільки рослинам потрібно світла

Рослини можна розділити на кілька груп за вимогами до світла. Цифри для кожної з груп досить наближені, оскільки багато рослин можуть себе добре почувати як на яскравому світлі, так і в тіні, адаптуючись до рівня освітленості. Для одного і того ж рослини необхідно різну кількість світла в залежності від того чи розвивається воно вегетативно, цвіте або плодоносить. З енергетичної точки зору, цвітіння - процес, який витрачає "даремно" велика кількість енергії. Рослині треба виростити квітку і постачати його енергією, при тому, що сам квітка не виробляє енергії. А плодоношення ще більш марнотратний процес. Чим більше світла, тим більше енергії "від лампочки" рослина зможе запасти для цвітіння, тим красивішим буде ваш гібіскус,тим більше квітів буде на кущі жасмину.

Нижче наведені деякі рослини, які віддають перевагу ті чи інші світлові умови. Рівень освітленості виражений в люксах. Про люмени і люкси вже було сказано в першій частині. Тут я повторю тільки, що люкси характеризують наскільки "світло" рослинам, а люмени - характеризують лампи, якими ви висвітлюєте ці рослини.

• Яскраве світло. До цих рослин належать ті, які в природі ростуть на відкритому місці - більшість дерев, пальм, сукуленти, бугенвиллия, гарденія, гібіскус, іксора, жасмин, плюмерія, тунбергия, кротони, троянди. Ці рослини воліють високий рівень освітлення - не менше 15-20 тис. Люкс, а деякі рослини для успішного цвітіння вимагають 50 і більше тис. Лк. Більшість ряболисті рослин вимагають високої освітленості, інакше листя може "повернутися" до однотонної забарвленням.
• помірний світло. До цих рослин належать рослини "підліска" - бромелієвиє, бегонії, фікус, філодендрон, каладиум, хлорофітум, бругманзія, брунфельсия, клеродендрум, кроссандра, Медінілла, пандорея, рутія, барлерія, тібухіна. Бажаний рівень освітленості для них становить 10-20 тис. Лк.
• слабке світло. Поняття "тіньолюбиві рослини" не зовсім вірно. Всі рослини люблять світло, включаючи стоїть в самому темному кутку драцену. Просто деякі рослини можуть рости (швидше за існувати) при слабкому освітленні. Якщо ви не женіться за швидкістю зростання, то вони будуть себе добре відчувати і при слабкому освітленні. В основному, це рослини нижнього ярусу - хамедорея, вайтфельдія, антуріум, дифенбахія, філодендрон, спатифиллум, ехінантус. Їм досить від 5 до 10 тис. Люкс.

Наведені рівні освітленості досить приблизні і можуть служити відправною точкою для вибору системи освітлення. Ще раз підкреслю, що цифри ці для повноцінного росту і цвітіння рослини, а не для "зимівлі", коли можна обійтися меншим рівнем освітленості.

Вимірювання освітленості

люксметр

Отже, тепер ви знаєте, скільки світла необхідно вашій рослині і хочете перевірити, чи отримуються все, що йому належить. Всі теоретичні викладки хороші, проте краще поміряти реальну освітленість там, де стоять рослини. Якщо у вас є люксметр, то вам пощастило (на фото зліва). Якщо люксметра немає, то не впадайте у відчай. Точкове фотоапарата - той же люксметр,тільки замість освітленості видає значення витримки, тобто часу, на яке потрібно відкрити затвор камери. Чим менше освітленість, тим більше час. Все просто.

Якщо у вас є зовнішній експонометр, то покладіть його в те місце, де ви вимірюєте освітленість, так щоб світлочутливий елемент був перпендикулярний напрямку падаючого на поверхню світла.

Більшість сучасних цифрових камер виводять значення діафрагми та витримки, спрощуючи процес вимірювання освітленості

Якщо ви використовуєте камеру, то покладіть аркуш білого матового паперу перпендикулярно напрямку падаючого світла (не треба використовувати глянсову - вона дасть невірні результати). Виберіть розмір кадру так, щоб лист займав весь кадр. Фокусуватися на нього необов'язково. Виберіть чутливість плівки - 100 одиниць (сучасні цифрові камери дозволяють "імітувати" чутливість плівки). За значеннями витримки і діафрагми визначте освітленість в таблиці. Якщо встановити значення чутливості плівки в 200 одиниць, то табличні значення необхідно зменшити вдвічі, якщо встановлено значення 50 одиниць, то значення збільшуються в два рази.Перехід до наступного, більш високого, діафрагмовому числу також збільшує значення в два рази. Таким способом можна приблизно оцінити рівень освітленості там, де стоять ваші рослини.

Апаратура	Витримка	Освітленість (Лк) для плівки 100 одиниць
		зовнішній експонометр	Камера при наведенні на аркуш паперу
2.8	1/4	70	8
2.8	1/8	140	15
2.8	1/15	250	30
2.8	1/30	500	60
2.8	1/60	1000	120
2.8	1/125	2100	240
2.8	1/250	4300	1000
2.8	1/500	8700	2000
4	1/250	8700	2000
4	1/500	17000	4000
5.6	1/250	17000	4000
5.6	1/500	35000	8000
5.6	1/1000	70000	16000
8	1/250	35000	8000
8	1/500	70000	16000
8	1/1000	140000	32000

Використання рефлектора

Використання рефлектора дозволяє збільшити корисний світловий потік в кілька разів

Якщо ви використовуєте люмінесцентну лампу без рефлектора, то ви зменшуєте корисний світло в кілька разів. Як нескладно зрозуміти, тільки той світ, який спрямований вниз, потрапляє на рослини. Той світ, який спрямований вгору - марний. Той світ, який сліпить вам очі, коли ви дивитеся на відкриту лампу, також марний. Хороший рефлектор напра- вляет світло, сліпуче очі, вниз на рослини. Результати моделювання люмінесцентної лампи показують, що освітленість в центрі, при використанні рефлектора зростає майже в три рази, а світлове пляма на поверхні стає більш концентрованим - світильник освітлює рослини, а не всі навколо.

Більшість світильників, що продаються в магазинах побутової техніки, не має рефлектора або має те, що рефлектором називати не варто.Спеціальні системи для освітлення рослин або акваріума з рефлекторами стоять дуже дорого. З іншого боку, зробити саморобний телескоп нескладно.

Як зробити саморобний телескоп для люмінесцентної лампи

Форма рефлектора, особливо для однієї-двох ламп, не має принципового значення - будь-яка "гарна" форма, у якій число відображень не більше одного і повернення світла в лампу мінімальний, буде мати приблизно однакову ефективність в межах 10-15%. На малюнку показаний поперечний розріз рефлектора. Видно, що його висота повинна бути такою, щоб всі промені вище граничного (промінь 1 на малюнку), перехоплювалися рефлектором - в такому випадку світильники не буде зліпити очі.

Поставивши собі за напрямком відбитого граничного променя (наприклад, вниз або під кутом), можна побудувати перпендикуляр до поверхні рефлектора в точці відображення (точка 1 на малюнку), який ділить кут між падаючим і відбитим променем навпіл - закон відображення. Таким же чином визначається перпендикуляр і в інших точках (точка 2 на малюнку).

Для перевірки рекомендується взяти ще кілька точок, щоб не вийшла ситуація, зображена в точці 3, де відбитий промінь не йде вниз.Після цього можна або зробити багатокутний каркас, або побудувати плавну криву і за шаблоном вигнути рефлектор. Не слід розміщувати верхню точку рефлектора близько до лампи, оскільки промені будуть попадати назад в лампу. При цьому лампа буде грітися.

Рефлектор можна зробити або з алюмінієвої фольги, наприклад, харчової, яка має досить високим відображенням. Також можна пофарбувати поверхню рефлектора білою фарбою. При цьому його ефективність буде практично такою ж, як і для "дзеркального" рефлектора. Обов'язково зробіть отвори зверху рефлектора для вентиляції.

Тривалість і якість освітлення

На фото: томати, вирощені під світлом різних ламп. 1 - ртутна лампа без фільтрів, 2, 3 - ртутна лампа з фільтрами, що видаляють різні частини спектра. 4 - лампа розжарювання. З книги Bickford / Dunn "Lighting for Plant Growth" (1972)

Тривалість освітлення зазвичай становить 12-16 годин, в залежності від виду рослин. Більш точні дані, а також рекомендації по фотоперіодизму (наприклад, про те, як змусити цвісти згадану вище пуансеттию) можна знайти в спеціальній літературі. Для більшості рослин наведеної вище цифри цілком достатньо.

Про якість освітлення вже говорилося не раз. Однією з ілюстрацій може служити фотографія рослин, вирощених при висвітленні ртутної лампою (знімок зі старої книги, в той час інших ламп практично не було) і лампою розжарювання. Якщо вам не потрібні довгі і худі рослини, то не використовуйте лампи розжарювання або натрієві лампи без додаткового підсвічування люмінесцентними або газорозрядними лампами з випромінюванням в синій області спектра.

Крім усього іншого, лампи для рослин повинні підсвічувати рослини так, щоб на них було приємно дивитися. Натрієва лампа в цьому сенсі не найкраща лампа для рослин - на фото показано, як рослини виглядають під такою лампою в порівнянні з висвітленням металогалоїдною лампою.

Розрахунок потужності ламп

Отже ми підійшли до найголовнішого - скільки взяти ламп для освітлення рослин. Розглянемо дві схеми освітлення: люмінесцентними лампами і газорозрядним світильником.

Кількість люмінесцентних ламп можна визначити, знаючи середній рівень освітленості на поверхні. Необхідно знайти світловий потік в люменах (помноживши освітленість в люксах на площу поверхні в метрах).Втрати світла складають приблизно 30% для лампи, що висіла на висоті 30 см від рослин, і 50% для ламп на відстані 60 см від рослин. Це вірно, якщо ви використовуєте рефлектор. Без нього втрати зростають у декілька разів. Визначивши світловий потік ламп, можна знайти їх сумарну потужність, знаючи, що люмінесцентні лампи дають приблизно 65 Лм на Вт потужності.

Для прикладу оцінимо, скільки ламп буде потрібно для освітлення для полки розміром 0.5 × 1 метр. Площа поверхні, що освітлюється: 0.5 × 1 = 0.5 кв.м. Припустимо, що нам необхідно висвітлити рослини, які віддають перевагу помірний світло (15000 Лк). Висвітлити всю поверхню з такою освітленістю буде складно, тому ми зробимо оцінку, виходячи з середньої освітленості 0.7 × 15000 = 11000 Лк, поставивши рослини, що вимагають більше світла, під лампу, де освітленість вище середньої.

Разом, необхідно 0.5х11000 = 5500 Лм. Лампи на висоті 30 см повинні давати приблизно в півтора рази більше світла (втрати становлять 30%), тобто близько 8250 Лм. Сумарна потужність ламп повинна бути близько 8250/65 = 125 Вт, тобто дві компактні люмінесцентні лампи по 55 Вт з рефлектором забезпечать потрібну кількість світла. Якщо ви хочете поставити звичайні трубки по 40 Вт, то їх потрібно три штуки або навіть чотири, оскільки трубки, розміщені близько один до одного, починають взаємно екранувати, і ефективність освітлювальної системи падає.Намагайтеся використовувати сучасні компактні люмінесцентні лампи замість звичайних, здебільшого застарілих, трубок. Якщо не використовувати рефлектор, то в даній схемі доведеться брати в три або чотири рази більше ламп.

Розрахунок кількості люмінесцентних ламп

1. Виберіть рівень освітленості.
2. Необхідний світловий потік на поверхні:
   L = 0.7 x A x B
   (Довжина і ширина в метрах)
3. Необхідний світловий потік ламп з урахуванням втрат (при наявності рефлектора):
   Lamp = L x C
   (C = 1.5 для лампи на висоті 30 см і C = 2 для лампи на висоті 60 см)
4. Сумарна потужність ламп:
   Power = Lamp / 65

Для газорозрядних ламп розрахунок аналогічний. Спеціальний світильник з натрієвої лампою потужністю 250 Вт забезпечує середній рівень освітленості 15 тис. Лк на майданчику розміром 1 кв.м.

Схема освітлення для підсвічування рослин

Якщо відомі світлотехнічні параметри світильника, то розрахувати освітленість зовсім просто. Наприклад, з фігури зліва видно, що світильник (OSRAM Floraset, 80W) висвітлює коло діаметром близько метра на відстані трохи менше півметра від лампи. Максимальне значення освітленості 4600 Лк. Освітленість до краю спадає досить швидко, тому такий світильник може бути використаний лише для рослин, яким потрібно не дуже багато світла.

На фігурі зліва показана крива сили світла (той же світильник, що і вище). Щоб знайти освітленість на відстані від світильника, необхідно значення сили світла поділити на квадрат відстані. Наприклад, на відстані півметра під лампою значення освітленості дорівнюватиме 750 / (0.5 × 0.5) = 3000 Лк.

Дуже важливий момент - лампи не повинні перегріватися. При підвищенні температури їх світловіддача різко падає. У рефлекторе повинні бути отвори для охолодження. Якщо використовується багато люмінесцентних ламп, то слід використовувати вентилятор для охолодження, наприклад комп'ютерний. Потужні газорозрядні світильники зазвичай мають вбудований вентилятор.

висновок

У цьому циклі статей були розглянуті різні питання освітлення рослин. Багато питань залишилися непорушними, наприклад, вибір оптимальної електричної схеми включення ламп, що є важливим моментом. Тим, хто цікавиться цим питанням, краще звернутися до літератури або фахівцям.

Найбільш раціональна схема проектування системи освітлення починається з визначення необхідного рівня освітленості. Потім слід оцінити кількість ламп і їх тип.І тільки після цього - поспішати в магазин, щоб купити лампи.

Окреме спасибі колективу сайту toptropicals.com, за дозвіл публікації статті на нашому ресурсі.