Освещение для гидропонных систем, характеристики и советы.

Гидропоника – это одна из самых распространенных и известных методик выращивания различных культур на основе питательных растворов, а так же с заменителем почвы (так называемый субстрат). Гидропоника используется в промышленных масштабах, но так же и в домашних условиях, в более узком направлении. Данный метод ускоряет развитие растений, повышает их урожайность, а так же создает высокое качество продукции на выходе. Он не имеет столько отрицательных черт, которые присущи работе с грунтом, а так же избавит вас от зависимости погоды и времени года. Однако самой важной частью всегда было и остается освещение для гидропонных систем.

Роль освещения в выращивании культур

Вне зависимости от географического положения, начиная с середины осени, а затем уже и зимой и в начале весны не существует достаточного объема естественного света, чтобы растения росли при своих нормированных темпах. И более того, солнечные лучи, проходя через стекло, полностью меняют свой состав, тем самым они не способны обеспечить растению полноценный фотосинтез. Здесь на выручку и приходит искусственное освещение. Оно позволит вам полноценно управлять развитием растений, а так же ускорить, либо же замедлить цветение ваших растений, что существенно скажется на сроках их цветения и созревания. Допустим, если повысить количество часов светового дня, то это поспособствует быстрейшему развитию растений, а значит, вы гораздо быстрее сможете получить конечный продукт.  Данный эффект однако, негативно скажется на короткодневных растениях, таких как: хризантема, орхидея, гербер и прочих овощей. Перед тем как поэкспериментировать с  длинной «дня» для растений, детально изучите положенные нормы ваших подопечных.

Поскольку свет состоит из разных волн, растениями потребляется только определенные из них. Рассмотрим влияние длинны волн на рост и здоровье зерновых культур.

• Меньше 280 нм – Короткий Ультрафиолет – Гибельный эффект для любых растений.

• 315-380 нм – Длинный ультрафиолет – Позиция, необходимая для обмена веществ, а так же роста растений. Оно задержит вытягивание стебля, но при этом повысит содержание витаминов.

• 380-490 нм – Фиолетовые и синие – Данная волна идеально поглощается хлорофиллом, что создает прекрасные условия для интенсивности фотосинтеза.

• 490-600 нм – Зеленые и желтые – Никаким образом не оказывают влияние на рост и развитие.

• 600-780 нм – Красные и оранжевые – волны являются основным видом энергии для создания фотосинтеза.

• 780-1100 нм – Ближний инфракрасный – Волны хороши для создания фотосинтеза. В некоторых случаях данные волны крайне полезны для здоровья растений.

• Свыше 1100 нм – Дальний инфракрасный – Перегрев и как следствие гибель растения.

Данные показатели прекрасно отображают потребности растений, а следовательно благодаря им, можно понять как действует каждый участок спектра света на культивирование растений. Исходя из показателей, на сегодняшний день существует большое количество фитоламп, которые имеют оптимальную мощность и являются приоритетными лампами для выращивания в гидропонике.  Сами семена будут прорастать и в полной темноте, однако уже на фазе проростков им необходим будет свет, в основном синие и красные лучи. Красный свет будет обеспечивать протекание фотосинтеза, а синий управлять раскрытием устьиц на листочках, что хорошо стимулирует внутренние процессы вашего растения. Если же синего света будет недостаточно, то растения будут вытягиваться, а при нехватке красного их рост существенно начнет замедляться.

Оконное стекло не будет отсеивать красный свет, однако оно полностью задерживает длинный и средний ультрафиолет, который жизненно важно необходим при вегетации. Если синего света не будет, растения не только будут вытягиваться, но и замедлятся в развитии. Единственным выходом из сложившейся ситуации будет установка ламп, создающих необходимые условия для солнечных ванн. Современные лампы и техника дают возможность воссоздать параметры солнечного света, которые нужны растениям, но в этом не всегда есть необходимость. Если вы выращиваете на гидропонной основе, то все что нужно вашим подопечным это красная и синяя часть спектра, причем важно, чтобы приток света имел интенсивность. Для каждого растения необходима своя интенсивность. Интенсивностью света называют величину самой энергии, на одну единицу площади. Интенсивность принято измерять в люксах, а для измерения таковых используют соответствующий люксметр. Если же у вас нет в наличии подобных приборов, то вы можете рассчитать его по формуле – Световой поток лампы умноженный на 800 и поделенный на расстояние между полкой и лампой. Расстояние измерять в см2.

В качестве примера: на упаковке указано, что лампа излучает световой поток 1300 Лм. Если подвесить ее над гидропонной установкой на высоте 50 см, то вы получите освещенность интенсивностью в 416 Лк. Не забывайте, что у растений разная потребность к интенсивности и самый минимальный показатель, при котором растение однозначно не погибнет – 500 Лк. Освещение для гидропоники – важнейшая деталь, поскольку важна не сама интенсивность, а продолжительность подсветки и длительность режима светового дня. И хоть интенсивность и относят к разряду общефизических величин, полноценно ориентироваться на нее при расчете количества света для растений на гидропонной основе, невозможно. Потому что в этом деле необходимо учитывать еще один фактор, являющийся едва ли не ключевым – состав света. Иными словами, сама интенсивность при выращивании на гидропонике не так уж и важна, как сам отдельные части света, которые необходимы растениям для полноценного и здорового фотосинтеза.

Мощность и характеристика ламп

На одну единицу площади необходимо выбрать определённое количество ламп. А именно рассчитать так, чтобы получить оптимальную освещенность на стеллажи с вашими растениями. На самих лампах обычно пишут величину светового потока в люмпенах. Она, конечно же, мало что скажет о количестве необходимой энергии, которую в итоге получат ваши подопечные, поскольку величина зависит не от самой мощности, а от площади освещения, а так же положения лампы. Если вы хотите получить данные в Лк, при которых будет освещаться ваше растение, рекомендуется воспользоваться данной формулой:

A= q х S/Ко, где:

• A – рассчитываемый световой поток от лампочки (Лм),

• q - интенсивность освещенности, необходимая растению (Лк),

• S – площадь освещения (м2),

Ко – это коэффициент, который определяет долю светового потока, падающего на рассчитываемую вами площадь. Коэффициент для ламп с наружными отражателями примерно равен 0,4, а если же отражатели встроенные – до 0,8.  

Что бы избежать крайне непродуктивного рассеивания света, на лампочки принято устанавливать светоотражатели. Практически любые современные световые технологии позволяют направить на ваши растения до 90% от вырабатываемого лампами света. Ранее на рынке преобладали модели светоотражателей зарубежных компаний-производителей, однако последнее время несколько довольно крупных отечественных компаний смогли наладить выпуск дешевой и практичной осветительной техники, которая идеально подходит для гидропоники. Как пример стоит упомянуть светильники ЭПРА и ЭмПРА, которые выпускают сразу в двух вариант: с наличием встроенного или же отдельного пускового аппарата. Вес такой лампы не превышает показателя 3,5 кг. Это очень полезно если вы содержите установку облегченной конструкции, которые используют в подсобках или фермерских хозяйствах. Оба типа светильника надежно обеспечивают растения светом даже при условиях скачка напряжения, которые могут быть довольно частыми в сельской местности. Электроподстветка является одним из необходимых условий для выращивания растений в гидропонных системах. Планируя и рассчитывая расположение установки, вы обязательно должны уделить внимание системе освещения, исходя из требований растений к свету, к спектральному составу и интенсивности. Чтобы увеличить КПД лампы, используйте светоотражатели, которые чаще всего вмонтированы в светильники.

Разновидности ламп. Лучшие варианты для гидропоники

Одной из практичных и удобных ламп для гидропоники является Светодиод, либо же светоизлучающий диод (СД, СИД, LED). Это полупроводниковый прибор, который излучает некогерентный свет пропуская через него электрический ток. Излучаемый свет весьма в низком диапазоне спектра, а цветовая характеристика напрямую зависит от химического состава используемого полупроводника. Сам спектр определяется не цветом корпусов, а типом полупроводновых материалов, из которых светодиоды и изготовлены. Набор цветов у этих диодов довольно обширен, а значит, есть возможность получения различных спектров при наборе разных ламп. LED-лампа одна из самых распространенных ламп для гидропоники. Что же делает ее таковой, чем отличается от обычных ламп накаливания? Рассмотрим преимущества:

• Хорошая экономия и минимальный расход электроэнергии по сравнению с прошлыми поколениями ламп и световой техники – дуговыми, накальными и газоразрядными. Светоотдача таких диодных ламп может достигать 132 люменов на ватт, что может сравниться с отдачей натриевых газоразрядных ламп, которые достигают показателя в 150-220 люмен на ватт.  Люминесцентные лампы же достигают световой отдачи в 60-100 люмен на ватт, а лампы накаливания – 10-30 люмен на ватт.

• Имеют длительный срок эксплуатации. При разумном использовании ламп, средний срок их пригодности может достигать 50 000 часов. Такой показать в 30-60 раз превышает массовые лампы накаливания, и в целом на 4-6 раз больше показателей любых люминесцентных ламп.

• У вас будет возможность получать разнообразные спектральные характеристики без применения светофилтров. Такая характеристика крайне полезна при занятии растениеводством, поскольку растениям для вегетации, цветения и других процессов необходим красный свет в диапазоне 630, а так же синий –  450.

• Максимальная безопасность при использовании и эксплуатации

• Небольшие габариты и вес.

• Крайне надежная прочность.

• Не имеет ртутных паров, которые имеются в газоразрядных люминесцентных ламп, а так же сторонних приборах. Это исключает возможность отравления организма ртутью, и каких либо еще пагубных влияний на организм.

• Низкий уровень опасности от электронных отходов.

• Малый уровень облучения ультрафиолетом и инфракрасного света

• Небольшое тепловыделение.

Однако стоит рассмотреть и минусы данных ламп, чтобы точно знать, с чем именно есть возможность столкнуться при работе с ними:

• Довольно высокая цена. Не смотря на все свои положительные качества, цены, на лампы выставляют соответствующие. Не смотря на высокую цену, она полностью оправдана, поскольку вы сможете расположить светильник близко к растению и использовать сторонние светильники, более слабые.

• Чтобы постоянно питать светодиод от сети, вам необходимо использовать низковольтный источник питания постоянного тока. Не помешает оснащение радиатором, однако это увеличивает объем светильника, а это может привести к снижению надежности и защиты. Можно ограничиться выпрямителем, а лампы включать последовательно.

• Изменения спектра отличный от солнечного света.   

На сегодняшний день рынок переполнен различными вариантами Led ламп. Ниже приведена таблица, по которой вы сможете с легкостью понять на что именно вам делать упор, при покупке лампы. Помните, что вы должны точно рассчитать мощность лампы, чтобы она в равной и полноценной мере выдавала вашим растениям все необходимые свойства спектра света.

Модель, мощность – Оптимально расстояние до цветка – Площадь – Дистанция между лампами – Количество охватываемых растений:

• 90W LED -- 15-30 см - 2 м² - 1.2X1.2 - 1-2

• 260W LED - 30-60 см - 2.3 м² - 1.5Х1.5 - 2-5

• 50W PLASMA - 10-30 - 1.5 м² - 1Х1 – 1

• 200W  PLASMA - 30-60 см - 2.6 м² - 1.7X1.7 - до 7

• 300W PLASMA - 50-90 см - 5.8 м² - 2.4Х2.4 - до 10

• 90W LED - 10 см - 0.3 м² - 0.5Х0.5 – 1

• 260W LED - 12-33 см - 0.8 м² - 0.9Х0.9 – 4

• 50W PLASMA - 10 см - 0.3 м² - 0.5X0.5 – 1

Для любых растений жизненно важен свет, чтобы держать стабильные темпы роста. В любой теплице часто используют дополнительную досветку лампами ДНаЗ или ДНаТ. В районах имеющих более суровый климат используют лампы полного досвечивания. Растения не только не сможет плодоносить без света, но и не будет цвести и в том числе расти. Вот почему так важно обеспечить качественное освещение вашей теплице или гидропонной установке.

На сегодняшний день самыми практичными и часто используемыми в этом деле лампами являются лампы ДНаТ – дуговые натриевые трубчатые лампы высокого давления. Чаще всего при обширной площади, например в теплицах используют ДНаЗ – дуговые натриевые зеркальные лампы высокого давления. Их КПД отражающего слоя в разы выше любых других отражателей в светильниках. Лампы ДНаТ прекрасно подходят для выращивания любых растений и зерновых культур, однако стоит детальней ознакомится с тем типом растений, который вы желаете вырастить, вполне возможно ему необходимо совершенно другой спектр света. Можете прибегнуть к лампам ДРиЗ – дуговая ртутная металлогалогенная зеркальная лампа высокого давления. В ней находится очень высокое концентрация синего света. Не совсем подходят для довестки, однако крайне хорошо небольшие и мощные люминесцентные лампы. Лампы Т5 будут хуже в использовании, но все же подойдут для некоторых растений. При выращивании растений хорошо переносящих тень прекрасно подойдут лампы Т12. Само падение освещенности прекрасно рассчитывается формулой – 1 деленное на расстояние в квадрате. Этот момент необходимо просчитывать, если вы собираетесь налаживать освещение и лампы вашей теплицы или гидропонной установки. Расчет можно провести при помощи следующей таблицы.

Расстояние от источника света – показатель в люксах – падение освещенности

• 1 – 1000 – 1

• 2 – 250 – 4

• 3 – 111 – 9

• 4 – 63 – 16

• 5 – 40 – 25

• 6 – 28 – 36

Очень многие факторы при выборе лампы зависят от потребности и свойств выращиваемой культуры. Например любому теневыносливому растению прекрасно хватит лампы мощностью в 150 ватт, а вот другим растениям этого будет мало. Этого будет просто недостаточно, чтобы растение расцвело и выросло в полной мере. Чтобы примерно рассчитать какая необходима мощность для того или иного типа растения, можно прибегнуть к следующей таблице, которая приспособлена исключительно для ламп ДНаТ.

Мощность – Освещаемость:

• 150 - 60 х 60 см.

• 250 – 90 х 90 см

• 400 – 1,2 х 1,2 м

• 600 – 2 х 2 м

• 1000 – 2,5 х 2,5 м

Опираясь на данные показатели, вы с легкостью сможете приобрести и установить лампы с мощностью необходимой для выращивания выбранной вами культуры.

Разновидности ламп, характеристики

Помимо Led и ламп ДНаТ существую иные типы освещения, подходящие для гидропоники.

Лампы накаливания – простейшая и общедоступная лампа, которая на сегодняшний день находится практически в любом доме. Световая отдача у такой лампы крайне низкая – всего лишь 17 люмен\ватт. Не стоит и упоминать, насколько таковой показатель плох, он будет перегревать колбу и при этом не обеспечит растения должной световой отдачей. Из достоинств можно упомянуть лишь цену и легкость эксплуатации. Достаточно просто вкрутить ее в патрон и все готово. Однако на сегодняшний день вся простота и удобство полностью отвоеваны энергосберегающими лампочками, которые по свойствам и использованию аналогичны, а по своему принципу даже лучше. Одним из основных минусов лампы накаливания является ее непродолжительная работа. Срок эксплуатации существенно мал, а резкие скачки напряжения сводят работу и без того короткий срок на нет.

Галогенная лампа более отличается от лампы накаливания, и в частности имеет совсем другую форму. Внутри лампы имеет место галоген, обычно это содержание йода в форме газа. Результатом совмещения работы лампы и йода в газовой форме, все что ушло по спиральным линиям вольфрама тотчас возвращается назад. Это гарантирует увеличение работы лампы, а так же гарантирует ее светоотдачу, которая составляет 25 люмен\ватт, а так же повышает цветовую температуру. Когда лампа прекращает работать, внутри нее остается лишь пустота, поскольку в ней оседают атомы спирали, которые изготовлены из вольфрама. Очень часто допускают ошибку и путают эту лампу с метало-галоидной.    

Криптоновые и неодимовые лампы работают по схожим принципам, только во время работы стараються снизить потери атомов вольфрама с нитей накаливания, и потом они заполняются газом. Всегда по разному, например в бюджетных вариантах ламп используют смесь азота и аргона, а в более дорогих – криптон, поскольку он имеет довольно низкую теплопроводность. Иногда используют ксенон, который является более лучшим кандидатом для это лампы из-за еще более низкой теплопроводности. При покупке данной лампы помните следующий факт – иодиды галогенновых ламп составляют примерно 1%, весь остальной объем занимают исключительно газы. Газы по типу криптона или ксенона предоставляет производителю возможность получать лампы с очень ярким светом, при этом увеличивая их яркость, что не сравнится с другими. Если же используют криптон яркость будет выше на 10%. Ксеноновые лампы, например часто используют в небольших фонариках, притом яркость этих ламп в разы выше яркости каких-либо других. Присутствие ксенона в лампах не единственное их достоинство, им присуща более длительная работа на высоком токе в отличии от прочих типов ламп. Исходя из малой теплопроводности используемых газов, имеется возможность применять в разы меньшую колбу в процессе изготовления. Соответственно это делает лампу менее габаритной. Однако не взирая на все существенные отличия, они все еще схожи с лампами накаливания. Сегодня лампочки предпочитают делать не из обычного стекла, а из неодимогового. И довольно часто многие компании производители смело заявляют, что такие лампы – прекрасный выбор для растениеводства. Поскольку к стеклу добавляют редкий метал неодим, то стекло не пропускает желто-зеленную составляющую светового спектра. И когда наблюдаешь за растениями, создается впечатление, что лампа дает ярче освещение, но это лишь иллюзия. Подобная лампа является обманкой, и не предоставит вам необходимых условий. Еще одним фактом, который не стоит забывать, это то, что данные лампы, как и все лампы накаливания, совершенно не производят никакого Ультрафиолетового излучения.

Ксеноновая газоразрядная лампа будет первой в списке среди газоразрядных ламп. Прежде всего, она хорошо зарекомендовала себя как лампа с очень высокой светоотдачей. Подобного результата она достигла за счет нагрева газа в колбе, при помощи специальной горелки, состоящей из двух электродов, включая которые возникает дуговой разряд. Данные электроды, находясь в колбе вместе с добавленным ксеноном газообразной формы и некоторыми солями металлов, могут создавать в нерабочем состоянии около тридцати атмосфер, а если же лампа находится в функционирующем режиме то результат становится 120.

Что касается цветовой температуры данной лампы, то она находится в пределе 4300 градусов по Кельвину. Галогеновые лампы к примеру, обладают диапазоном в 2800. Сам солнечный свет обладает световой температурой около шести тысяч градусов. Тут стоит учесть, что сама световая температура – единица измерения яркости. И чем вышел у лампы будет подобный показатель, тем ближе спектр света от лампы будет подобен спектру света солнца. Именно поэтому ксеноновые лампы обладают мягким, синим свечением, а галоенновые лампы – желтым. Их мощность достигает до 100 люмен на ватт.

Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные лампы с низким давлением, имеющие внутри целый два газа. Обычно это аргон и ртуть в газообразной форме. На внутренней стороне колбы всегда должен наносится слой люминофора, благодаря которому пары ртути становятся излучением. Если заменять люминофоры, то вы сможете получить разнообразные спектральные составы. В зависимости от типа лампы, светоотдача будет разной. В некоторых случаях она будет достигать 70-100 люмен\ватт. Срок службы таковых имеет довольно внушительный отрезок времени – пример до 20 000 часов. И все же, не взирая на все достоинства этой лампы, лишь малая часть от ее энергии переходит в необходимое видимо излучение, а вся остальная энергия – в инфракрасное.  

Рассмотрим разные типы ламп, и их особенности.

Т-5 – Линейная лампа, диаметр которой составляет 16 мм, с цоколем G5. Обладает прекрасными фотометрическими характеристиками, а так же имеет оптимальную световую отдачу. Но в виду своей непопулярности и малого применения среди растениеводов имеют довольно высокую цену.

Т-8 – на рынке относительно новинка. Благодаря схожести свойств с лампами Т-12, они имеют довольно большой успех среди покупателей, не взирая на то, что цена слегка выше, чем у иного типа. Т-8 позволяет сохранить порядка 10% энергии. Помните, что детали и электронику от модели Т-12 никак нельзя применить к модели Т-8, поскольку ток у этих ламп абсолютно разный. Лампа линейного типа – диаметр 26 мм, цоколь G13. Имеют прекрасные характеристики и хорошую светоотдачу.  

Т-12 – Этот тип является одним из самых распространенных ламп. Стандарт для лампы Т-12 – диаметр трубки 38 мм, но бывают иные разновидности длины и форм, а так же различия спектра. Исходя из гибкости и вариативности светового спектра, можно подобрать лампу для любого занятия. Обязательно обращайте внимание на аббревиатуры, которые указаны на лампах. К примеру RS – обозначает, что быстрое зажигание лампы подходит в соответствии со стандартом EN 60081.  

Кольцевые лампы имеют диаметр трубки 26 мм и цоколь G10q. Данные лампы обладают оптимальной мощностью ватт – 22, 32, 40, 60, а так же просто имеют высокую гарантию и  прочность.

U-образные лампы так же имеют диаметр трубы 26 мм, в наличии цоколь 2G13. Комфортные лампы с наличием качественной светоотдачи и хорошими техническими показателями и характеристиками.

Ультрафиолетовые люминесцентные ламы так же принято использовать в гидропонике. Ультрафиолетовое излучение благодаря ним проходит в диапазоне 315 – 400 нм. Это способствует фотохимическим и флуоресцентным действиям. Благодаря специальному темно-синему стеклу, из которого лампы сделаны, большая часть излучения поглощается, оставляя только сам ультрафиолет.  

Существую так же специальные линейные лампы, диаметр трубки которых составляет 16 или 26 мм, с цоколями G5 и G13 в соответствии. Такие лампы имеют довольно специфические характеристики, однако их можно использовать для досветки растений, хоть и не для этого их в основном приобретают. Они идеально впишутся к растениям, которые нуждаются в досветке и страдают от нехватки солнечного света. У данных ламп очень высокий показатель излучения синего и красного спектра, что положительно скажется на процессе фотосинтеза. Все это приведет к большему росту растения. Имеет мощность 47 – 93 люмен на ватт.

Среди газоразрядных ламп популярностью пользуются ДНаТ и ДНаЗ, то есть Натриевые лампы высокого давления. Среди тех, кто занимается растениеводством данный тип ламп – самый приоритетный. В чем же их основная польза? Растения обладают определенным количеством пигментов, которым необходима та или иная часть спектра. Красная часть спектра будет положительно влиять на рост корневой системы, на цветение и урожайность. А синяя часть будет влиять на рост листьев, и самого растения в целом. Без данных цветов спектра растение будет слабым и хилым. Мощность – до 200 люмен на ватт.

Основное отличие ДНаЗ от ДНаТ – это наличие зеркального покрытия, для гораздо большего удобства. Сам отражающий слой нанесен внутри колбы. Изготовлена лампа таким образом, что во время ее работы отражаемый свет никак не попадает на газоразрядную трубку, от чего срок эксплуатации лампы резко возрастает. Благодаря этим же характеристикам КПД отражения будет достигать 95%. Из-за уникальной разработки данной лампы, КПД оптической системы не будет меняться в течении всего срока эксплуатации. Из-за формы, покрытия, типа и других характеристик, лампа уже является целой системой для светильников разных типов.

Лампы ДРИ очень схожи по конструкции на ртутные лампы. Помимо самой ртути, в колбе будут находится иодиды металлов. Именно из-за этого данные лампы по праву считаются лучшими среди эффективных источников света. У них весьма высокий коэффициент светопередачи, который по показателям выше, чем у любой ртутной лампы. Самое главное - это не спутать их с галогенными светильниками, которые не являются лампами газоразрядного типа.

Несколько слов про отражатели, и их особенности, а так же возможности. Если же вами используется лампа ДНаТ, вам необходим отражатель, либо же, как он еще называется рефлектор. Очень тщательно подходите к выбору отражателя, поскольку они все существенно отличаются, исходя из материала и покрытия. Зеркальный отражатель, как пример, обладает коэффициентом равный 80%, а алюминиевые могут отразить на 5% больше. Самый высокий показатель отражения у зеркальных – 90%.

Коэффициент отражения не будет зависеть от того, как много ламп будет висеть, если по бокам будут находиться отражатели.