温室常用光源及使用 （一）白炽灯 （二）荧光灯（日光灯） （三）碘钨灯 （四）高压气体放电灯二、光源的选用与配置 （一）光源的选用 （二）光源的布置2021/8/311温室常用光源及使用温室光源源用于两个目的；一为照明，二为人工补光本节所有光源及光源设备主要针对人工补光而言 人工补光是温室高产栽培的一项重要技术措施，采用人工补光的主要目的是弥补一定条件下温室光照的不足，以便有效地维持温室作物的正常生长发育，提高作物的产量与品质 对于人工补光的基本要求是，光源的光谱特性与植物产生生物效应的光谱灵敏度尽量吻合，以便最大限度利用光源的辐射能量；光源说具有的辐射通量使作物能得到猪狗的辐照度此外，还要求光源设备经济耐用，使用方便 目前温室常用的人工光源均为电光源，习惯上称这些电光源为电灯，其具体名称以各光源发光原理而命名，如白炽灯、碘钨灯、荧光灯高压气体放电灯等，以下分别介绍这些光源的主要性能特征2021/8/312（一）白炽灯1.构造白炽灯由灯泡、灯源引出线、灯丝构成灯丝的主要成分是钨，为了防止受振动断裂，灯丝盘成弹簧状安装于灯泡中间，灯泡内抽真空后充入少量惰性气体，以抑制钨的蒸发灯丝引出线的出现端有插口式和螺口式两种。
白炽灯是靠通过电后灯丝发热至白炽化而发光的，其规格以功率标称，自15w至1000w分成多种2.性能特点白炽灯的光谱是连续光谱，能量主要是红外线辐射（占总能量的80%90%），生理辐射只占总辐射能的10%20%,其中主要是橙红光，蓝紫光很少，几乎无紫外光 白炽灯结构简单，使用可靠，价格低廉，电路结构也简单但发光效率低，约为1026lmw，寿命较短，约1000h目前只作辅助光源应用2021/8/313（二）荧光灯（日光灯）1.荧光灯的组成和工作原理（1）荧光灯由灯管、起辉器、镇流器和灯座组成 1）灯管 由玻璃管、灯丝和灯丝引出脚（灯脚）等构成玻璃管内壁涂有萤光材料；管内抽真空后充入少量汞（水银）和适量惰性气体（氩）；在灯丝上涂有电子发射物质（称电子粉）灯管规格较多，有6，8，12，15，20，30，40，100w等，温室常用30w以上的各种规格 2）起辉器 由氖泡、小电容、出线脚和外壳构成氖泡内装有动触片（u形双金属片）和静触片起辉器规格分48W,1520W,3040W,以及通用型440w多种 3）镇流器 分电子式和铁芯电感式电子式结构轻巧，价格便宜；铁芯电感式由铁芯和电感线圈组成规格与灯管功率配用。
4）灯座分弹簧式（也叫插入式）和开启式两种规格分大小两种小型的只有开启式，配用小功率灯管；大型的适用于15w及其以上各种灯管2021/8/314（2）荧光灯的工作原理 荧光灯工作全过程分为起辉和工作两种状态起辉状态由灯丝、起辉器和镇流器形成回路；工作状态是由灯管内部电离而形成直通回路，起辉器不再起作用 工作原理是：灯管的灯丝（又叫阴极）通电后（约13s）发热到850900摄氏度时，阴极发射电子，但荧光灯管属长管放电类型，起辉前内阻较高，阴极预热发射的电子，尚不能使灯管内形成回路，需要施加较高的脉冲电势，此时，灯管内阻很大，镇流器因接近空载，其线圈两端的电压降极小，电源电压绝大部分加在起辉器上，在较高电压的作用下，氖泡内动、静两触片之间就产生辉光放电而发热，泡内u形双金属片因温度上升而动作触及静触片，辉光放电停止，u形金属片因温度下降而复位，动静亮触片断开，于是在电路中形成一个触发，使镇流器电感线圈中产生较高的自感电动势，出现瞬时高压脉冲，在脉冲电势作用下，灯管内惰性气体被电离而引起弧光放电，随着管内温度升高，液态汞被汽化游离，游离的汞分子因活动剧烈而撞击惰性气体分子，引起汞蒸汽弧光放电，辐射出一定波长的紫外线，激发灯管内壁的荧光材料发出近似”日光色“的可见光。
灯管起辉后，内阻下降，镇流器两端电压降大幅度增加，加在氖泡两极间的电压也大为下降，已不足以引起极间辉光放电，两处片保持断开状态，不起作用，电路即由灯管内电离形成通路2021/8/3153.性能特点荧光灯发光光谱要集中在可见光区域，其成份一般为蓝紫光16.1%、黄绿光39.3%、红橙光44.6%荧光灯光谱可通过改变荧光粉成分，获得所需要的光谱，如用于育苗的荧光灯，需加强蓝色和红色部分荧光灯发光效率高，约为白炽灯的4倍，达51%84%使用寿命长达3000h以上，且价格便宜，是目前使用最普遍的一种光源荧光灯的缺点是功率小，功率因数低（0.5左右），附件多，故障率相对较高2021/8/316（三）碘钨灯（1）基本构造与工作原理 其形状为圆柱玻璃管状，两端为电源触点，管内中心的螺旋状灯丝，放置在灯丝定位的支撑架上碘钨灯发光原理与白炽灯一样，由灯丝作为白炽发光体，但管内充有微量碘，在高温条件下，利用碘循环而提高发光效率和延长灯丝寿命2)常用规格与安装1）常用规格和技术数据如表4-7-2所列2）安装碘钨灯工作时，其灯丝中的钨，在高温条件下会成为钨蒸汽而游离，待停止工作后，随着灯丝的冷却，钨分子又会回归到灯丝上。
由于存在这样的循环，灯丝点燃日久也不会明显变细，故使用寿命长但钨分子能否均匀分布的回归到整根灯丝上，则由安装位置的状况而定，若把灯管与地面垂直安装，钨分子因自重而大量回归到灯丝下端，使灯丝下端日趋变粗，而上端日趋变细，影响使用寿命，因此，安装碘钨灯时，必须把灯管装得与地面平行，一般要求倾斜度不大于4此外，碘钨灯工作时，灯管的温度很高，管壁可高达500700，因此，灯管必须安装在专用的有隔热装置的金属灯架上，以免因散热不畅而影响灯管寿命3）性能特点功率大，发光效率高，为2030lmW，构造简单，使用可靠，体积小，装修方便，故障少，寿命长为温室常用光源之一2021/8/317（四）高压气体放电灯气体放电是指电流通过气体时的放电现象利用气体放电发光原理制成的灯就叫气体放电灯由于所用气体不同，气体放电灯的种类较多，主要有水银灯（汞灯）、钠灯、氙灯、金属卤化物灯、生物效应灯等，它们的辐射光谱都是线状的1）水银灯结构为椭圆球体玻璃泡，头部延伸成颈状，成为电源触点，如同螺口式白炽灯泡状水银灯的发光原理类似于荧光灯，它是利用水银蒸汽放电产生辐射而发光，分为低压（水银蒸汽压力为40Pa）、高压（水银蒸汽压力为0.050.1MPa）和超高压（水银蒸汽压力大于0.15MPa）三种。
水银灯的生理辐射占总辐射能量的85%，主要有蓝绿光、紫外辐射，发光效率随水银蒸汽压力而变化，低压时发光效率低，高压时发光效率高，可达5060mlW，低压水银灯主要用作紫外光源，高压水银灯则主要用于照明及温室人工补光高压水银灯的品种型号较多，最常用的是GGY型安装时应注意：1）灯座、镇流器均应与灯型号适配；2）镇流器安装在灯具附近；3）在镇流器接线柱的端面上应覆盖保护物，但不可装入箱体内，以免影响散热2021/8/318（2）氙灯氙灯按电弧长短分为长弧氙灯和短弧氙灯两种，常用的是管形长弧氙灯，该类氙灯的灯管两端置以钍钨棒（或钡钨棒）作为放电极，并由铜编织引出线至管外作为电源接线，管内充入适量氙气氙气是一种高压自持弧光放电电灯，其辐射能量分布与日光比较接近，光谱与日光相同，所以俗称“小太阳”氙灯主要用于大面积照明其发光率一般为2530lmW氙灯安装时应注意以下几点：1）必须采用与灯管配套的专用灯架；2）因氙灯电流大，温度高，导线连接点必须十分牢固；3）氙灯配用的专用触发器，是作为起辉装置用的，触发器应安装在灯管附近，两者连接线长度一般在1.5到2米之间，最长不得超过3米；4）因短路瞬间电流较大，触发控制端回路的控制，宜用接触器作为控制开关，不得用按钮直接控制。
氙灯安装时应与作物保持一定高度，以免灼烧作物2021/8/319（3）钠灯 利用金属钠蒸汽放电产生辐射的光源，它的辐射集中在黄 光（589.6nm),生理辐射强，单色性好发光效率好，低压钠灯可达200至300lm/W，高压钠灯可达120lm/W，低压钠灯多用作单色光源，低压钠灯由于光谱宽，用于照明比低压钠灯好 （4）金属卤化物灯 是在高压水银灯中加入金属卤化物而形成的光源加入金属卤化物，不但可以大大改善灯的光色，而且可以提高光效率，采用不同类型的金属卤化物，可以制成不同光谱特性的近日光光源金属卤化物灯功率大，一般为200至400W，发光效率高约为60至80lm/W,寿命长，一般达4000以上是目前高强度人工补光的主要光源 （5）生物效应光 可以连续光谱，其紫外光、蓝紫光和近红光低于自然光，而绿、红、黄光比自然光高 其他充以惰性气体的气体放电灯，各种不同的光谱分布，前者主要是橙-红，后者是橙-红光（45%）和紫光（50%），根据不同需求选择使用2021/8/3110二、光源的选用与配置（一）光源的选用 光源的选用，应本着以下两个原则进行：1）补光的目的；2）光源的性能价格比 补光的目的通常有两个，一是以抑制或促进作物花芽分化、调节开花时期，即以满足作物光周期的需要为目的，这种补光一般要求有红光，但光照度比较低，只要有几十勒克斯的光照度就可满足需要，多用白炽灯。
二是以促进作物光合作用，促进作物生长，补充自然光照不足为目的这种补光对光源的要求是，补光照度应高于植物的光补偿点，一般在3000lx以上；光照度具有一定的可调性；光线中富含红光和蓝光；有一定的光谱成份；最好是近似于太阳光的连续光谱这种补光多使用高压气体放电灯或荧光灯另外，作物种类和品种的不同，对光照度的要求及对光谱特性的要求也不相同因此，选取光源时应充分考虑作物的种类及不同生长期对光照的需要，在没有相关参数的条件下，最好先通过试验，确定出最适宜的补光参数 2021/8/3111在确定了应采用的光照度值之后，具体选取和配置光源时，还应被照后面所分析的光照度计算式，确定应选用光源的光通量，再依光通量值选取光源类型，而选取光源类型时还应注意到不同品种的光源，其光通量是不同的：即使是同一品种的光源，随着它的功率不同其光效（发光效率）即每瓦率所产生的光通量也是不同的，所以在选用光源时，不能只以光源的功率作为依据，而应考虑到它具有的实际光能不同类的光源，其初装费、使用寿命、光效、光谱特性、可用量等均不相同，选用时应综合考虑一般而言，光效高的光源，初装费较高，但经多年运行后，其年均费用却比较低，这是因为光源的光效越高，相同的照度水平消耗的电能越小，综合经济效应就越高。
因此，对于长期运行的光源，应选取光效高者为宜2021/8/3112光源类型主要光谱光效（Lm/W）平均寿命（Kh）能量（W）初装费用比六年平均费用比输入输出灯总计400500nm500600nm600700nm总计白炽灯红橙光1026131001000.82.23.96.9萤光灯类似日光518191240502.74.51.99.11121523513.522.59.545.5金属卤灯蓝绿光8090810.540042526.250.312.188.62.80.69红橙光高压钠灯黄光1171540042510.355.339.6105.24.50.47荷兰飞利浦农用钠灯13016400432几种常用光源的性能参数及费用比几种常用光源的性能参数及费用比2021/8/3113（二）光源的布置 为使被照面的光照分布尽可能均匀，布置光源时，应充分考虑光源的光度分布特性及合理的安装位置不同的光源，其光度分布特性是不相同的如家用100W白炽灯，其光度分布特点是，除灯泡上方斤60角内近于无外光，在其他各个方向的光度分布是比较均匀的，若配置近于120角的反光灯罩，光线集中向下方120范围内，则可获得分布较均匀的照度。
而栽培专用的60W灯泡，光度主要分布在其斜下方120角内其余方向则近于无光由如长弧氙灯，除灯两端20角内基本吴光外，其余方向光度分布基本是均匀的安装位置包括安装高度及灯的布局，一般光源的安装高度在距作物12m范围而布局方式有单行均匀布局，双行网络均匀布局等具体采用哪种布局方式，应以被照面的几何形。