Rasvjeta za unutarnji uzgoj: natrijeve žarulje ili štedne?

Tijekom fotosinteze klorofil apsorbira energiju svjetlosnog zračenja i koristi je za sintezu ugljikohidrata iz ugljičnog dioksida i vode.

Klorofil je zeleni pigment sadržan u zelenim biljkama, cijanobakterijama i nekim algama. Klorofil pripada fotosintetskim pigmentima zajedno s fikobilinima i karotenoidima, koji pak imaju drukčiju boju i apsorbiraju energiju iz različitog dijela vidljivog svjetlosnog spektra. Klorofil je zelen jer apsorbira plavi i crveni dio svjetlosnog spektra, a ostalo reflektira. Time nam se čini zelenim i tako daje osnovnu boju svim biljkama koje obavljaju fotosintezu.

Slika 2: Apsorpcijski spektar klorofila a i b

U fotosintezi sudjeluje nekoliko vrsta klorofila, kod biljaka su najpoznatiji A i B. Ostali pigmenti koji sudjeluju u fotosintezi su karotenoidi (oni također igraju važnu ulogu u kretanju biljke prema svjetlu). Klorofili apsorbiraju valne duljine crvene (660 nm) i plave (440 nm) boje. Zelena do žuta ostaje neiskorištena zbog zelene boje klorofila, jer je klorofil reflektira.

Maksimalna učinkovitost fotosinteze je u području crvenog i plavog zračenja. Ovaj akcijski spektar neki proizvođači izvora svjetlosti iskoristili su za razvoj i proizvodnju specijalnih linearnih ili kompaktnih fluorescentnih svjetiljki i sijalica namijenjenih za osvjetljavanje biljaka. U spektru ovih svjetiljki silno je potisnuto želenožuto područje, tako da emitirano svjetlo ima grimiznu boju i s visokom učinkovitošću doprinosi fotosintezi.

Funkcija plave svjetlosti

Osim za fotosintezu, biljka koristi plavu svjetlost za fototropizam – biljka odgovarajuće raspoređuje hormone rasta i tako prilagođava svoj oblik intenzitetu i smjeru upravo tog zračenja, kako bi zračenje učinkovito iskoristila. Nadalje, prema plavom zračenju dolazi do otvaranja puči.

Učinak crvenog svjetla

Ovo područje biljka koristi kako za fotosintezu, tako i za produljeni rast stabljike (protezanje prema suncu). Ovdje biljka koristi omjer intenziteta zračenja valnih duljina 660 (red)/735(far red) nm. Iz apsorpcijske krivulje klorofila (Slika 1) vidljivo je da biljka pametno koristi oštar rub ove krivulje. Ako se biljka nalazi u sjeni druge biljke, zbog apsorpcije red zračenja klorofilom zasjenjujuće biljke, na biljku pada minimum crvenog (red) zračenja, ali dovoljno infracrvenog (far red) zračenja i biljka se počinje produljivati. Čak i kada biljka ima dovoljno umjetnog osvjetljenja i prevladava far red, biljka se "izvlači" u visinu misleći da je zasijenjena. Kod suprotnog omjera biljka ponovno raste u visinu sporo. Zato je dobro imati omjer ovih komponenti zračenja uravnotežen (slično kao kod sunčevog zračenja).

Umjetna rasvjeta za biljke koristi se u slučajevima gdje postoji ili nedostatak prirodne dnevne svjetlosti, ili je potrebna dodatna rasvjeta. Na primjer u zimskim mjesecima, kada je dnevna svjetlost nedovoljna za potreban rast biljaka. Koriste se dakle za produljenje dnevnog perioda, kako bi biljke primale potrebno svjetlo. Nedostatak svjetla kod biljaka uzrokuje usporavanje njihovog rasta i poremećaje u razvoju, koji se očituju npr. prekomjernim produljivanjem, vitkošću stabljika, nepravilnom obojenošću itd.

Umjetno osvjetljenje svjetiljkama za poticanje rasta biljaka dokazano uzrokuje njihov pravilan rast i razvoj, pomaže produžiti razdoblje cvjetanja i povećava prinos usjeva. Umjetna rasvjeta nastoji pružiti svjetlosni spektar sličan spektru sunčevog zračenja ili dodati spektar koji je prilagođen potrebama uzgajanih biljaka. Prirodni vanjski uvjeti oponašaju se različitim bojama, temperaturama i spektralnim izlazima umjetne rasvjete, kao i promjenama intenziteta svjetline lampi. Ovisno o vrsti uzgajane biljke, o fazi uzgoja (npr. faza klijanja / vegetativna ili faza cvjetanja / plodnosti) i duljini razdoblja dana i noći (svjetla i tame) potrebnih biljkama, specifični rasponi spektra, svjetlosna učinkovitost i temperatura boja pogodni su za uporabu s određenim biljkama i vremenskim razdobljima.

Izvori za osvjetljavanje biljaka u interijeru

Za unutarnji uzgoj biljaka potrebno je koristiti umjetnu rasvjetu, što je kompletna sastava koja pretvara električnu energiju u svjetlo.

Najrasprostranjeniji tip osvjetljenja je uporaba visokog tlaka pražnjenja, koje za svoj rad trebaju prigušnicu (predspojnik), a dodatno grlo i reflektor.

Isto je potrebno i pri uzgoju pod kompaktnim fluorescentnim svjetiljkama, koje su poznate pod uobičajenim nazivom fluorescentne cijevi ili stručnim CFL svjetiljke. Neke CFL svjetiljke već imaju prigušnicu ugrađenu u svoje tijelo, tako da će biti potreban samo reflektor s grlom.

Posljednja varijanta su LED rasvjetni moduli, koji su kompletni i dovoljno ih je samo priključiti u utičnicu.

Pri odabiru umjetne rasvjete može se pratiti čitav niz pokazatelja. Svjetlosni izvori moraju odgovarati potrebama biljaka kako s aspekta intenziteta osvjetljenja, tako i s aspekta spektralnog sastava emitiranog zračenja. Svjetlo je prije svega izvor energije za fotosintezu, koja osigurava rast biljaka. Ovaj, ali i svi ostali fotobiološki procesi biljaka ovise o valnim duljinama apsorbiranog zračenja.

S aspekta spektra uzgajivača će zanimati je li rasvjeta namijenjena za zelene biljke ili za cvjetajuće biljke. Prema tome se bira rasvjeta ili za rast, za cvjetanje ili za oboje.

Životne aktivnosti biljaka nisu određene samo fotosintezom, nego i drugim aktivnostima. Te aktivnosti su znatno manje energetski zahtjevne. Radi se prije svega o fotomorfogenezi, koja utječe na stvaranje oblika i raspored funkcionalnih organa biljaka i potiče je prvenstveno plavi dio spektra. Kod nekih, osobito tropskih ili planinskih biljaka, ova aktivnost seže sve do područja ultraljubičastog zračenja. Pri nedostatku plavog svjetla biljke su izdužene, internodiji stabljika leže daleko jedan od drugog, listovi su manji i imaju svjetliju boju. Druga aktivnost je fototropizam, koji utječe na smjer rasta nadzemnih i podzemnih dijelova biljaka (nadzemni dijelovi se okreću prema svjetlu, podzemni suprotno). Kod svih cvjetajućih biljaka veliki značaj ima fotoperiodizam, koji utječe na dugovalni dio spektra (crvena i tamnocrvena). Ima utjecaj na indukcijske procese, odnosno stvaranje pupova i razvoj cvjetova. Kod nekih cvijeća indukcija pupova ovisi o duljini dana. Dugonevne biljke cvjetaju u dugim danima, kratkonevne biljke naprotiv u kratkim danima.

Rasvjeta za unutarnji uzgoj

Slika 3: LED svjetla stvaraju umjetna okruženja za uzgoj biljaka i povrća, a zahvaljujući visokoj učinkovitosti gotovo se ne zagrijavaju kao što je slučaj s klasičnom žaruljom ili halogenom žaruljom

Štedne svjetiljke ili natrijske svjetiljke?

Štedne lampe osiguravaju nisku potrošnju energije. Priključivanje lampi je jednostavno. Svjetlosni spektar štednih lampi za rast i cvjetanje sličan je onome kakav imaju svjetiljke. Štedne lampe prikladne su za prostore gdje postoji problem s prekomjernom toplinom i moguće ih je objesiti nisko iznad biljaka na visinu od cca 30 cm.

Pražnjenjske žarulje nisu namijenjene za izravno spajanje na mrežu. Za sastavljanje rasvjete potreban je poseban prigušnik koji odgovara snazi, grlo i odgovarajući kabel. Pražnjenjske žarulje su za rast, cvjetanje ili s kombiniranim svjetlosnim spektrom. Žarulje za rast – plavo i bijelo svjetlo. Žarulje za cvjetanje – crveno-žuto svjetlo. Kombinirane žarulje – crveno, žuto i udio plavog spektra.

Linearne fluorescentne cijevi – za rast i ukorjenjivanje

Slika 4: Linearne fluorescentne cijevi

Linearna fluorescentna cijev je dugačka staklena cijev na krajevima hermetički zatvorena grlom, kroz koje su u cijev uvedene elektrode. Unutra se nalazi smjesa para žive i argona. Fluorescentne cijevi imaju hladno plavo-bijelo ili crveno svjetlo. Plavo-bijelo je vrlo pogodno posebno za fazu rasta biljaka. Pri ukorjenjivanju biljaka dobre rezultate postižu uzgajivači s fluorescentnim cijevima koje proizvode crveno svjetlo. Fluorescentne cijevi moguće je koristiti za predsjetvu sadnica biljaka ili za uzgoj začinskog bilja (na primjer bosiljka, vlasca ili peršina). Budući da linearne fluorescentne cijevi imaju slabiju snagu, pogodne su posebno za biljke nižeg rasta. Većima bi mogle biti nedovoljne.

Svojstva:

- visoka učinkovitost pretvorbe električne energije u svjetlosnu, koja pri visokofrekvencijskom napajanju dostiže do 104 lm/W, uz istovremeno visok opći indeks reprodukcije boja R_a koji dostiže vrijednost do 80,

- pogodni geometrijski parametri koji omogućavaju konstrukciju materijalno štedljivih svjetiljki s jednostavnom optikom s mogućnošću sastavljanja u estetske kontinuirane svjetleće trake ili velike površine,

- vrlo širok asortiman snaga od 4 do približno 200 W,

- vrlo širok asortiman boja emitirane svjetlosti, karakteriziran zamjenskom temperaturom kromatičnosti 2 700 do 17 000 K,

- kod specijalnih tipova može se postići R_a do 98 pri vrlo dobrom specifičnom učinku,

- visokoproduktivne proizvodne linije čiji kapacitet dostiže do 4 000 kom/h, uz visoki prinos proizvodnog procesa; iz toga proizlazi trajno niska cijena osnovnog asortimana fluorescentnih cijevi,

- dug životni vijek koji kod nekih specijalnih tipova dostiže više od 20 tisuća h uz dobru stabilnost svjetlosnog toka tijekom svijetljenja

Kompaktne fluorescentne žarulje (štedne žarulje) – za male i srednje biljke

Slika 5: Kompaktna fluorescentna žarulja

Kompaktne fluorescentne žarulje imaju u usporedbi sa standardnim klasičnim žaruljama 60 do 80% veću energetsku učinkovitost. Prosječan životni vijek kompaktnih fluorescentnih žarulja je više od deset puta duži od životnog vijeka klasičnih žarulja – kompaktna fluorescentna žarulja oko 6.000 do 20.000 sati, klasična žarulja oko 1.000 sati. Kvalitetne kompaktne fluorescentne žarulje namijenjene potrošačima imaju indeks reprodukcije boja Ra > 80.

Kompaktne fluorescentne žarulje tradicionalno se proizvode s spektrom za rast, spektrom za cvjetanje i dualnim spektrom. Ove žarulje su takozvane štedne lampe snage od 85W do 250W. Funkcioniranje kompaktnih fluorescentnih žarulja praktički je identično funkcioniranju linearnih fluorescentnih žarulja s tom razlikom što je snaga kompaktnih fluorescentnih žarulja veća od snage linearnih žarulja. Kompaktne fluorescentne žarulje sa spektrom za rast mogu se koristiti za preduzgoj sadnica, uzgoj necvjetajućih biljaka ili za fazu rasta kod cvjetajućih biljaka. Kompaktne fluorescentne žarulje sa spektrom za cvjetanje mogu se koristiti za fazu cvjetanja cvjetajućih biljaka. Kompaktne fluorescentne žarulje s dualnim spektrom mogu se koristiti za sve vrste biljaka u bilo kojoj fazi razvoja. Budući da štedne lampe emitiraju manje topline, mogu se instalirati i u neposrednoj blizini vrhova biljaka. Stoga su primjenjive i u malim ili slabo prozračenim prostorima.

Svojstva:

- manje dimenzije od linearnih fluorescentnih žarulja

- veća snaga u danom prostoru, ali manja specifična snaga u odnosu na linearne fluorescentne žarulje
- snaga se kreće od 5 do 55W

- žarulje imaju do 80% manju potrošnju pri jednakoj količini svjetla

- šest do petnaest puta duži životni vijek žarulja, što predstavlja prosječan životni vijek od 6.000 sati do čak 15.000 sati

- proizvode se u mnogim tipovima i oblicima

- izvrsna reprodukcija boja žarulja Ra80

Fluorescentne žarulje

Slika 6 Fluorescentne žarulje

Osnova svjetla fluorescentne žarulje je ultraljubičasto svjetlo nevidljivo ljudskom oku, koje nastaje pri prolazu električne struje kroz inertni plin. Ovo ultraljubičasto svjetlo reagira sa specijalnom smjesom luminofora koja pokriva unutarnju stijenku fluorescentne cijevi. Nevidljivo svjetlo tako se pretvara u upotrebljivo bijelo svjetlo. Fluorescentne žarulje trebaju poseban izvor energije, takozvanu prigušnicu, koja regulira radnu struju žarulje i isporučuje odgovarajući napon za paljenje pražnjenja. Elektroničke prigušnice imaju istu funkciju kao zastarjele magnetske prigušnice, ali za razliku od njih rade s vrlo visokom frekvencijom. Zahvaljujući tome nestaje smetajućeg treperenja i buke te istovremeno raste učinak. Elektroničke prigušnice također se mogu lakše dizajnirati tako da omogućuju stabilniji i učinkovitiji rad žarulje, promjenu intenziteta svjetla i povezivanje pojedinih elemenata rasvjete u okviru mreže, kako bi se rasvjetom moglo upravljati na moderan način.

Fluorescentne svjetiljke izvrsno su rješenje za namjensko osvjetljenje u radnim sobama, kućnim uredima i drugim prostorijama gdje je potrebno stvarno jako svjetlo. Traju do 20 puta duže od klasičnih žarulja i imaju do 80% nižu potrošnju.

Mogu se koristiti svjetiljke različitih veličina, od tridesetcentimetarskih do dva i pol metra dugih, postavljene u standardna fluorescentna osvjetljna tijela. S takvim osvjetljenjem moguće je uzgajati biljke u podrumu, ostavi ili potkrovlju gotovo istom brzinom kao vani usred ljeta. Savršene su za fazu rasta. Proizvode se u snagama od 18W, 36W i 54W. Zbog male snage, prikladnije su za ukorijenivanje reznica ili za dosvjetljivanje donjih dijelova biljaka u fazi rasta i cvjetanja. Za njihovo spajanje potreban je i starter i prigušnica, ali u znatno manjim snagama nego kod "štednih žarulja".

Tehnička svojstva

- niskotlačne živine svjetiljke

- niska temperatura izvora svjetlosti omogućava postavljanje svjetiljki blizu iznad biljaka bez rizika od opeklina.

- visoka početna svjetlosna snaga

- mogu se koristiti s običnim i visokofrekventnim predspojnicima

- potpuno reciklažne svjetiljke, svi dijelovi mogu se koristiti pri proizvodnji nove svjetiljke

- na grlu je zelena pločica koja označava da je svjetiljka reciklažna

LED svjetiljke - za rast biljaka

Slika 7: LED lampa

LED svjetiljke za potporu rasta biljaka prikladne su za uporabu prvenstveno u botaničkim vrtovima, za uzgoj biljaka u vrtnim staklenim kućama, u interijeru za osvjetljenje biljaka itd.

Uzgojne svjetiljke od LED-ica karakterizira jedno bitno svojstvo. Poluvodičke komponente mogu emitirati uskopojasno monokromatsko svjetlo. Pri kombinaciji dioda različitih boja i regulaciji snage omogućavaju miješanje proizvoljnog svjetlosnog spektra i njegovo dinamičko mijenjanje. Kvalitetu svjetla tada je moguće prilagoditi potrebama specifične vrste ili razvojne faze (vegetativna faza, generativna faza - indukcija cvjetanja). Najbolji suvremeni automatski i odgovarajuće skupi sustavi namijenjeni staklenim kućama razmazuju usjeve, primjerice, oponašanjem boja zraka koje prevladavaju pri izlasku i zalasku Sunca. Jednostavna instalacija i rukovanje uređajem, priključak izravno u utičnicu 220-240V. (Nije potrebno dodatno električno napajanje.) Svjetlo može biti postavljeno izravno iznad biljaka, ne emitira nikakvo toplo svjetlo niti vibracije. Predviđeno vrijeme osvjetljavanja 10 - 18 sati dnevno

Svojstva:

- ekstremna životnost - 100 000 sati (više od 10 godina neprekidnog rada),

- niska potrošnja energije,

- otpornost na potrese, udare, vibracije,

- malo stvaranje topline,

- kontrolirana karakteristika emitiranja,

- bez infracrvenog ili ultraljubičastog zračenja,

- visoka životnost i gotovo nikakva kvarovitost,

- zanemariva cijena potrošnje električne energije godišnje,

- minimalno, odnosno nulto održavanje,

- mogućnost čestog isključivanja i uključivanja,

- visoka otpornost na oštećenja i hladnoću,

- raznolikost boja – bijela, crvena, plava, žuta, zelena,

- zahvaljujući visokoj učinkovitosti se gotovo ne zagrijava.

Natrijeve svjetiljke

Slika 8: Natrijeva svjetiljka

Natrijeve svjetiljke su izvori svjetlosti u kojima se svjetlo emitira uglavnom pomoću natrijevih para s radnim parcijalnim tlakom u rasponu od 3 do 60 kPa. Svjetiljke se zatim razvrstavaju prema snazi (70W, 100W, 150W, 400W, 600W itd.), spektru - vegetativni, cvjetni ili kombinirani spektar te broju lumena. Svjetiljke su u odnosu na klasične žarulje karakterizirane vrlo ekonomičnim radom i u odnosu na svoju veličinu emitiraju ekstremno veliku količinu zračenja. Natrijeve svjetiljke odlikuju se dvostrukim koeficijentom pretvorbe električne energije u energiju fotosintetski aktivnog zračenja u usporedbi sa živinim svjetiljkama. Tubularne natrijeve svjetiljke spajaju visoku učinkovitost emisije (do 150lm/W) iz spektralne distribucije energije koja se čini najpovoljnijom za razne vrste zatvorenih kultura. Povećanje tlaka natrijevih para u žarištu zračenja omogućuje proširenje spektra u crvenoj i plavoj boji te tzv. stalni temelj u velikom rasponu valne duljine. Svjetiljke nisu namijenjene za direktno spajanje na mrežu - za njihov rad potreban vam je poseban predspojnik. Vegetativne svjetiljke emitiraju plavu i bijelu svjetlost, cvjetne svjetiljke crveno-žutu svjetlost, a kombinirane zatim crvenu, žutu svjetlost i imaju i određeni udio plavog spektra.

Natrijeve svjetiljke su prikladne za osvjetljavanje staklenika. Idealne su za dopunsko osvjetljavanje u vrtlarstvu jer stimuliraju asimilaciju i rast biljaka. To je važno pogotovo pri uzgoju rezanog cvijeća, povrća, sobnih biljaka i sadnica. Za vrtlarstvo iz toga proizlaze sljedeće prednosti: kraća vremena uzgoja, zdravije biljke, utjecaj na vrijeme cvjetanja.

Svojstva

- proizvodnja vrlo intenzivne svjetlosti

- velika specifična učinkovitost lm/W

- visok vijek trajanja

- stabilna učinkovitost

- proizvodnja velike količine topline, što vodi do potrebe za dodatnom opremom za hlađenje

- zbog zagrijavanja izvora potrebno je paziti na udaljenost svjetla od vrhova biljaka

- veća potrošnja električne energije