设施温棚人工光源设备

第五节　设施温棚人工光源设备

电气照明是温棚供电的一个组成部分，良好的照明是保证安全生产、提高劳动生产率和保护植物生长的必要条件。

一、温棚常用光源的特点

温棚光源用于两个目的：一为照明，二为人工补光。

表10　照明光源灯具选择表

（一）白炽灯

1.构造　白炽灯由灯泡、电源引出线、灯丝构成。灯丝的主要成分是钨，其功率自15瓦至1000瓦。

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，几乎无紫外线。

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10流明/瓦～26流明/瓦，寿命较短，约1000小时。目前只作辅助光源应用。

（二）荧光灯（日光灯）

1.荧光灯的组成　灯管、起辉器、灯架和灯座

（1）灯管由玻璃管、灯丝和灯丝引出脚（灯脚）等构成。玻璃管内壁涂有荧光材料；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6～100瓦等，温棚常用30瓦以上的各种规格。

（1）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4～8瓦、15～20瓦、30～40瓦以及通用型4～40瓦多种。

（1）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。

（1）灯座分弹簧式（也叫插入式）和开启式两种。

2.荧光灯的工作原理　灯管的灯丝（又叫阴极），通电后（约1～3秒）发热到850℃～900℃时，阴极发射电子，在脉冲电势作用下，使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。

荧光灯附件要与灯管功率、电压和频率等相适应。

3.性能特点　荧光灯发光光谱主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份，以获得所需要的光谱，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3000小时以上，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。

（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见电工手册。

（2）性能特点功率大，发光效率高，为20流明/瓦～30流明/瓦，构造简单，使用可靠，体积小，装修方便，故障少，寿命长。为温棚常用光源之一。

（四）高压气体放电灯

1.水银灯　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40帕），高压（水银蒸汽压力为0.05～0.1兆帕）和超高压（水银蒸汽压力大于0.15兆帕）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，高压时较高可达50流明/瓦～60流明/瓦，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棚人工补光。

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。

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，该类氙灯其灯管两端置以钍钨棒（或钡钨棒）作为放电极，并由铜编织引出线接至管外作为电源接线，管内充入适量氙气。

氙灯是一种高气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。其发光效率一般为25流明/瓦～30流明/瓦。

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为1.5～2米之间，最长不得超过3米；（4）因短路瞬时电流较大，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。

3.钠灯　利用金属纳蒸汽放电产生辐射的光源，它的辐射集中在黄光（589.6毫微米），生理辐射强，单色性好。发光效率高，低压钠灯可达200流明/瓦～300流明/瓦，高压钠灯可达120流明/瓦，低压钠灯多用作单色光源，高压钠灯由于光谱宽，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，例如，碘化钠-碘化锌-碘化锢灯，碘化镝-碘化铊灯、超高压锢灯和氧化锡灯，也可制成满足特殊需要的色纯度很高的光源，如碘化铊-汞灯。金属卤化物灯功率大，一般为200～400瓦，发光效率高约为60流明/瓦～80流明/瓦，寿命长，一般达4000小时以上。是目前高强度人工补光的主要光源。

5.生物效应灯　可发连续光谱，其紫外光、蓝紫光和近红外光低于自然光，而绿、红、黄光比自然光高。

其他充以惰性气体如氖、氦灯制成的气体放电灯，各有不同的光谱分布，前者主要是橙-红光，后者是橙-红光（45%）和紫光（50%），可根据不同需要选择使用。

二、温棚光源的选用与配置

温棚光源的选用应该遵循的两个原则：补光的目的和光源的性能价格比。

补光的目的通常有以下两个方面的作用。

一是以抑制或促进作物花芽分化、调节开花时期：即以满足作物光用周期的需要为目的，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3000勒克斯以上；光照度具有一定的可调性；光线中富含红光和蓝光；有一定的光谱成分；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。