У пошуках більш ефективних джерел для штучного опромінення рослин в лабораторії штучного клімату ТСХА були випробувані дугові ксенонові лампи з водяним охолодженням ДКСТВ 6000.
Вітчизняна електропромисловість широко освоїла випуск трубчастих ксенонових ламп потужністю від 1 до 100 кВт. Колби трубкообразной форми дугових ксенонових ламп виготовляють з кварцу. Всередині є два електроди і газ ксенон під тиском в робочому режимі понад 10 атм. Лампи мають безперервним спектром випромінювання в зоні від 200 до 1300 нм. У видимій області спектра випромінювання лампи близько по спектру до прямого сонячного, але ультрафіолетове випромінювання з нижньою межею близько 200 нм і інтенсивне інфрачервоне з максимумом близько 900 нм значно перевищують таку у сонця. Опромінення в зоні ФАР досягає 500 Вт / м².
Середнє значення енергії (W) випромінювання (%) різних джерел в порівнянні з денним світлом (по Д. А. Гоухбергу)
Ділянки спектру випромінювання
Спектраль-ний інтервал, нм
Сонячне випромі-чення, W
лампа ксено нова ДКСТВ-6000
лампа Люми-несцентная ХБС
Лампи розжарювання-вання 500 Вт
¹ ΔW позначає різницю в значенні енергії між даними джерелом і денним світлом.
Ці особливості випромінювання ксенонових ламп кілька ускладнюють їх використання для світлокультури рослин, так як останнім необхідний захист і від короткохвильового ультрафіолетового випромінювання (скло), і від теплового випромінювання (вода, Теплофільтр).
З випускаються тепер ксенонових ламп для вирощування рослин найбільш підходять трубчасті лампи потужністю 6000 Вт з водяним охолодженням ДКСТВ-6000.
Ксенонова лампа з водяним охолодженням типу ДКСТВ-6000
У цієї лампи кварцова трубка з завареними на кінцях металевими електродами закріплена в центрі скляного циліндра, по якому циркулює дистильована вода з температурою на виході близько 50 ° С. Запалювання трубчастої ксенонової лампи змінного струму потужністю 6000 Вт з водяним охолодженням і підтримання нормального режиму горіння забезпечується спеціальним пристроєм. Шкідливі надлишки короткохвильового ультрафіолетового і ближнього інфрачервоного випромінювання лампи усуваються за допомогою комбінованого фільтра (скло товщиною 1,5-2 мм, дистильована вода, іноді розчин мідного купоросу або хлорної міді з достатньою товщиною шару). Для зменшення частки інфрачервоної радіації перспективно застосовувати сухе інтерференційне покриття скляного циліндра. Таке покриття практично не змінює спектральний склад випромінювання лампи в видимої частини.
Спектр ксенонової лампи ДКСТВ 6000 (1 - без покриття, 2 - з інтерференційним покриттям) і ДС-30 (3)
Щоб сильніше знизити частку інфрачервоного випромінювання, лампи ДКСТВ іноді поміщають в подвійну сорочку з товщиною води більше 20 мм, яка поглинає близько 75% інфрачервоного випромінювання. Рекомендуються також фосфатні тепло-поглинаючі скляні світлофільтри, що знижують інфрачервоне випромінювання в області 900-2300 нм на 90- 95%; при цьому втрата в області 400-700 нм не перевищує 10%.
Порівняльна характеристика ксенонових ламп потужністю 6000 Вт з водяним охолодженням
Лампа ДКСТВ-6000 добре витримує перевантаження. Якщо підвищити напругу в мережі до 300 В, лампа дасть потужність близько 16 кВт, світловий потік збільшиться до 720 км, світловіддача складе 45 лм / Вт.
Основні переваги ламп ДКСТВ для світлокультури рослин:
- сприятливий спектральний склад випромінювання;
- великий світловий потік;
- відсутність баластного пристрою.
Негативний момент - необхідність в пусковому пристрої і в пристрої для охолодження.
Для тепличних господарств можна рекомендувати дві конструкції опромінювачів. Перша була створена в 1963 р О. С. Фанталової (ТСХА). Вона відрізняється простотою форми, невеликими розмірами і малою вагою. Все це дозволяє легко пересувати її в залежності від стану рослин. Висота підвісу 1,3-1,5 м. Підпалюють пристрій відокремлено від лампи і може перебувати на будь-якій відстані від неї. Охолодження здійснюється або проточною водопровідною водою, для чого потрібна регулярна промивка накипу, або циркулюючої по замкнутій системі дистильованою водою, що дозволяє успішно експлуатувати лампу без промивання протягом 30-40 днів. Ця установка дає можливість вирощувати невисокі рослини і розсаду на площі 15-18 м² за умови розташування ламп в певній системі.
У ВНІСИ розроблена промислова конструкція і виготовлені дослідні арматури для ламп ДКСТВ-6000 з водяним охолодженням. У цій конструкції підпалюють пристрій становить одне ціле з лампою і підвішується над рослинами. Його розміри 0,55X0,29 м, вага вище 40 кг, площа опромінення розсади близько 15 м². Охолодження ламп здійснюється так само, як і в системі О. С. Фанталової: проточною водопровідною або дистильованою водою по замкнутому контуру.
Установка для прискореного вирощування рослин без природного випромінювання - НВР - створена спільними зусиллями колективів Інституту фізики СО АН СРСР (Г. М. Лісовський) і конструкторським бюро джерел високоінтенсивного світла Міністерства електронної промисловості СРСР (В. І. Булик). Вона складається з трьох секцій загальною площею 15 м². Піддони заповнені керамзитом товщиною 250 мм, в які по черзі регулярно подається 250-300 л розчину Кнопа на 7-10 хв. Розчин повертається в бак самопливом за 12-15 хв. Крім системи харчування, установка має єдину систему запалювання, водяного охолодження, контролю та управління шістьма лампами типу ДКСТВ-6000, т. Е. По дві лампи на 5 м² (2,4 кВт / м²). Секції можуть розташовуватися на різній відстані один від одного. Ксенонові лампи поміщаються в опромінювач з відбивачем з альзакалюмінія або полірованої нержавіючої сталі. Вертикальне переміщення опромінювачів можливо на 80 або 150 см від поверхні субстрату і поворот у вертикальній площині - на ± 60 ° від нормального стану. При висоті підвісу 100 см освітленість робочої поверхні становить близько 20- 30 клк при нерівномірності ± 10-15%. НВР призначена для експлуатації в приміщенні, що має витяжну вентиляцію, при температурі повітря не більше 30 ° С і відносній вологості до 75%. Для охолодження ламп використовують дистильовану воду. Для охолодження цієї води - проточну воду (1,5-3,0 м 3 / ч в залежності від її температури).
Значно простіше облучательной установка для ксенонових ламп з повітряним охолодженням - ДКсТ-5000 і ДКсТ-10000. Однак ці лампи мають значно меншу світловіддачу (23-24 лм / Вт) і виділяють надлишково багато ІК-випромінювання, що викликає перегрів, деформацію і підсихання рослин. Лампи цього типу іноді поміщають над скляною ванною з шаром води 150-200 мм. Такий своєрідний фільтр поглинає не тільки УФ та ІЧ-випромінювання, але і значну частку ФАР, що призводить до вельми високих витрат енергії на одиницю сільськогосподарської продукції.
В останніх випусках цих ламп до кварцу додають спеціальні присадки (наприклад, европий - ДКСТЕ) або використовують легований кварц (ДКСТЛ), які практично знімають короткохвильове (> 300 нм) ультрафіолетове випромінювання.