人工光源

三 光源的选用与配置
两个原则：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。
第六章 人工光源
第一节 概 述
一 . 园艺设施中光源的用途：
一为照明 二为人工补光 三 诱杀害虫
二、基本概念
1.光色 光源所发出可见光的光谱组成决 定其表观颜色，以色温度表示，单位为K。 色温低于3100K称为“暖”色光，4100K以 上视为“冷”色光。
2 色温（color temperature ） ： 光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射 光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。
3.发光效率(Lumen efficiency)
光源发光效率以每单位电力(瓦)所发出 的光通量来评价。亦即光源所发出的光通 量除以其耗电量所得之商，说明该光源的 发光效率，简称光效，单位为： 流明/瓦(lm/W)。
三、光的生物学效应
1.紫外光线
波长小于300nm，灭生性辐射，抑制、引起死亡； 波长340~360nm，促进作物生长。
• （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60～80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。
（三）碘钨灯
碘钨灯具有亮度高，寿命长的特点。普通碘 钨灯常作为电影摄影、舞台、工厂、建筑物、广 场等照明光源。
1.结构
碘钨灯有直立式圆形和管形两种。管形碘钨 灯的外壳用耐高温石英玻璃做成，里面钨丝绕成 单螺旋状，中间有若干钨丝圈支撑，以免灯丝下 垂。灯管内抽成真空，充入氩气和适量的纯碘。 管状的碘钨灯使用时，倾斜度不得超过4度，否则 会由于对流造成碘钨循环的不均匀，而烧断灯丝
• 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1.5～2m之间，最长不得超过3m； 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。
2．碘钨灯的性ห้องสมุดไป่ตู้特点
碘钨灯由于应用了碘钨循环的原理，大 大减少了钨的蒸发量，所以它的工作温度 可提高到3000℃，发光效率也提高很多 20~30lm/W。与普通白炽灯相比，照明用 碘钨灯还具有体积小、光色好、寿命长等 优点。
• 例如，普通220伏1000瓦白炽灯的发光效率约为 16流／瓦，平均寿命是1000小时；而照明用的 220伏1000瓦碘钨灯的发光效率约为21流／瓦， 平均寿命是1500小时。
• 功率因数COSφ 也叫力率，是有功功率和视在功率的比值，即 COSφ=P/S。在一定的额定电压和额定电流下，功率 因数越高，有功所占的比重越大，反之越低。 例如：设备功率为100个单位，也就是说，有 100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电 器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功 率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个 单位的费用。
(四)高压气体放电灯
• 高压气体放电灯是气体放电灯的一类， 英文缩写HID（High intensity Discharge）它通 过灯管中的弧光放电，再结合灯管中填充 的惰性气体或金属蒸气产生很强的光线。 • 目前有高压钠灯、（荧光）高压汞灯、氙 气灯、金属卤化物灯等。
特点：
①辐射光谱都是线状的，具有可选择性。通过选择 适当的发光物质，可使辐射光谱集中于所要求的 波长上，也可同时使用几种发光物质，以求获得 最佳的组合光谱。 ②具有高效率，它们可以把25～30％的输入电能转 换为光输出。 ③寿命长。使用寿命长达1万小时或2万小时以上。 ④光输出维持特性好，在寿命终止时仍能提供60～ 80％的初始光输出。
（二）萤光灯（日光灯） 1. 构成
由灯管、起辉器、镇流器、灯架和灯 座等组成。
2．萤光灯性能特点
萤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％。 萤光灯发光效率高，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。 萤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。
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萤光灯。
四、照度及其计算
照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用 单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为[勒 克斯](Lux, lx) ，即1m /m2 ，lx= 1m /m2 。 流明是光通量的单位。发光强度为1烛光的 点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通 量为“1流明”。（与1烛光光源相距1英尺的1平 方英尺面积上的光量为1流明)。 照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾 斜照射则照度下降。
一般情况：
• • • • • • • • 夏日阳光下为100000LUX； 阴天室外为10000LUX； 室内日光灯为100LUX； 距60W台灯60cm桌面为300LUX； 电视台演播室为1000LUX； 黄昏室内为10LUX； 夜间路灯为0.1LUX； 烛光（20cm远处）10～15LUX。
室内刚能辨别人脸的轮廓，照度为20LX， 棋打牌的照度为150LX； 看小说约需250LX，即25瓦白炽灯离书3050厘米； 书写约需要500LX，即40瓦白炽灯离书3050厘米； 看电视约需30LX，用一支3瓦的小灯放在 视线之外就行了。
• （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25～30流明/瓦。
第二节 人工光源设备
一、温室常用光源及其特点
白炽灯 荧光灯 碘钨灯 高压气体放电灯等
（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； 功率自15W至1000W。

2．性能特点
结构简单； 使用可靠； 价格低廉； 电路结构也简单； 发光效率低，约为10～26lm/W； 寿命较短，约1000h； 目前只作辅助光源应用。
3.注意事项
1、点燃灯管以前，可用酒精棉花把灯管上留有的 指印等擦除，保证灯管的透明度，以免减弱灯管 的发光效率。 2、灯丝较脆，避免剧烈震动和撞击。 3、务必把灯具开关接在火线上，避免触电。 4、管状的碘钨灯使用时，倾斜度不得超过4度，否 则会由于对流造成碘钨循环的不均匀，而烧断灯 丝。
5.其他：
• （1）水银灯 水银灯的发光原理类似于萤光灯，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0.05～0.1MPa）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，高压时较高可达50～60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室 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。
（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200～300流明/ 瓦.高压钠灯是针对低压钠灯单色性太强，显色性 很差，放电管过长等缺点而研制的。高压钠灯可 达50~120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。
(1).安装碘钨灯泡时，请将电源关掉，并利用塑料套保护灯 泡玻璃 壳清洁，不要用手触摸，如不慎触摸，请用酒精 擦拭干净。 (2).碘钨灯泡使用耐高温的石英玻璃制成，如沾到手或油污， 将使石英玻璃失去光泽，变成白浊色而减低亮度，缩短寿 命，甚至玻 璃壳破裂。 (3)碘钨灯点灯时，封口处的温度不可超过 350度，否则会缩 短卤 素灯泡的寿命，故卤素灯具通风散热必须良好。 (4).碘钨灯点灯时，避免冷气直接吹向灯泡。 (5).碘钨灯点灯中，避免受到冲击或震动。 (6).碘钨灯点灯中或刚熄灯后，因灯泡温度仍然很高，绝对 不可用手去触摸。
2. 可见光线
波长380~760nm，白光，由红橙黄绿青蓝紫七色光谱组成，绿 色、黄色光波对植物营养生长有利，蓝紫光对植物品质有利。
3. 红外光线

最热的光线，给植物提供热量。 波长700~800nm促进种子萌发和短日照植物开花。 800~1050nm对植物生长不起作用。 1050nm以上红光对植物生命活力有强烈影响。