一、温室常用光源ppt课件

,人工光源设备,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,1,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。,2,（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。,3,（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。,4,（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。,5,3.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。,6,（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。,7,（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。,8,（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。,9,（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。,10,二、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。,11,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。,12,几种常用光源的性能参数及费用比,13,（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