Способ питания газоразрядных ламп при облучении растений

 

Использование: при эксплуатации газоразрядных ламп в тепличных облучаемых установках, преимущественно в селекционных климатических сооружений, где требования к спектральному составу излучения наиболее высокие. Сущность: основана на использовании явления зависимости спектрального состава излучения ламп от величины питающего напряжения и времени их наработки. До начала эксплуатации по результатам ресурсных испытаний представительной выборки ламп данного типа определяют зависимость коэффициента отклонения спектрального состава излучения от величины питающего напряжения для ламп с различным временем наработки. Алгоритм изменения питающего напряжения в процессе эксплуатации формируют из условия достижения минимально возможных значений упомянутого коэффициента, обеспечивая тем самым наименьшие спектральные отклонения на любой момент времени. Происходящие при этом изменения интегральной облученности и равномерности светового поля компенсируют путем изменения высоты подвеса облучателя или коррекции его светораспределения. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к светокультуре растений, и может быть использовано при эксплуатации газоразрядных ламп (ГЛ) в тепличных облучательных установках.

Преимущественная область применения предлагаемого способа селекционные климатические сооружения, в которых требования к спектральному составу излучения наиболее высоки.

Известный способ питания ГЛ предполагает поддержание номинального значения величины питающего напряжения на протяжении всего срока службы ламп [1] Недостаток способа состоит в том, что не учитывается изменение спектральных параметров ГЛ в процессе эксплуатации, вследствие чего происходят перерасход электроэнергии и значительные отклонения от номинальных значений светового потока ламп и спектрального состава их излучения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ питания ГЛ пониженным напряжением [2] Недостатком данного способа является то, что выбор величины питающего напряжения производится без учета зависимости спектрального состава излучения ГЛ с различным временем наработки от напряжения питания. Отклонения светового потока ламп и спектрального состава их излучения при этом велики.

В основе изобретения лежит использование того факта, что для ГЛ с различным временем наработки реакция излучения отдельных спектральных линий на отклонения напряжения питания неоднозначна (Ракутько С.А. Повышение эффективности использования тепличных облучательных установок на основе аттестации газоразрядных ламп. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Санкт-Петербург: 1992, с. 10).

Как при старении ламп, так и при отклонениях напряжения питания происходит перераспределение энергии излучения по спектру. Существенно различен характер изменения интенсивности линий ртути и излучающих добавок для ламп с различным временем наработки при отклонениях величины питающего напряжения. В связи с этим возможно формирование такого алгоритма изменения питающего напряжения ГЛ в процессе эксплуатации, что на каждый момент времени отклонения спектрального состава излучения ламп будут минимальны.

Целью изобретения является обеспечение минимальных отклонений спектрального состава излучения ГЛ от номинального значения в течение всего периода эксплуатации.

Способ осуществляется следующим образом.

До начала эксплуатации из партии ламп данного типа создают представительную выборку и проводят ее ресурсные испытания, заключающиеся в определении коэффициента отклонения спектрального состава излучения К_s, вычисляемого по формуле где Е_i и Е_iн соответственно реально измеренный и нормируемый потоки излучения в i-ом спектральном диапазоне, отн.ед.

N количество учитываемых спектральных диапазонов, от величины питающего напряжения U_п для ламп с различным временем наработки Т. У полученных эмпирических функциональных зависимостей K_s=f_s(U) находят положения минимумов и определяют значения напряжения, соответствующие найденным минимумам кривых K_s f_s(U) для ламп с различным Т. Затем определяют функциональную зависимость U f_u(T) питающего напряжения от Т, при которой достигаются наименьшие значения коэффициента отклонения спектра К_s для ламп с различным временем наработки. Получаемая зависимость является алгоритмом изменения питающего напряжения в течение времени эксплуатации, обеспечивающим минимально возможные отклонения спектрального состава излучения от нормированного значения.

Возникающие при реализации данного способа изменения интегрального потока ламп и как следствие величины облученности ценоза компенсируют соответствующим изменением высоты подвеса облучателя и коррекцией его светораспределения.

Пример. Способ реализуется при эксплуатации металлогалогенных ламп. Существующие методики предусматривают нормирование спектрального состава излучения по соотношению интенсивностей в диапазонах: 400 500 нм (синий Ес), 500 600 нм (зеленый Ез) и 600 700 нм (красный Ек). Для них и рассчитывают К_s. Биологическими исследованиями установлены спектральные соотношения, обеспечивающие наилучшие результаты в промышленной технологии применительно к отдельным видам культур. Поскольку для металлогалогенных ламп возможно на этапе их изготовления задавать практически любые спектральные характеристики путем варьирования составом и концентрациями добавок, то считаем, что начальные спектральные соотношения ламп соответствуют номинальным при расчете К_s.

Производятся измерения спектральных характеристик ламп с различным временем наработки при различных значениях питающего напряжения. Вычисляются значения коэффициентов отклонения спектра К_s.

На фиг. 1 приведены зависимости К_s от величины питающего напряжения U_п для ламп с временем наработки Т. Значения напряжения питания представлены относительной величиной K_u U_п/U_н, где U_н номинальное значение напряжения питания для ламп данного типа.

На фиг. 2 показана зависимость коэффициента K_u от времени наработки Т, обеспечивающая минимальные отклонения спектрального состава излучения от нормируемого и являющаяся алгоритмом измерения напряжения питания в процессе эксплуатации ламп данного типа. Обработка полученной зависимости по методу наименьших квадратов позволяет записать ее в виде уравнения регрессии: K_u 1 0,065Т + 0,0064Т².

Для обеспечения нормированной величины облученности и ее равномерности при реализации данного способа производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения.

Формула изобретения

1. Способ питания газоразрядных ламп при облучении растений, заключающийся в том, что эксплуатация ламп производится на напряжении, отличном от номинального, отличающийся тем, что до начала эксплуатации по результатам ресурсных испытаний представительной выборки ламп данного типа определяют зависимость коэффициента отклонения спектрального состава излучения K_s, вычисляемого по формуле где E_i и E_iн соответственно действительная и нормируемая доли энергии потока излучения соответствующего источника в i-м спектральном диапазоне; N количество учитываемых спектральных диапазонов,
от напряжения питания для ламп с различным временем наработки, из полученных данных определяют зависимость оптимального значения питающего напряжения от времени наработки, обеспечивающую минимальные значения найденного коэффициента отклонения спектрального состава на любой момент времени, а регулирование питающего лампы напряжения в процессе эксплуатации ведут в соответствии с найденной зависимостью, считая время наработки реальным временем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с регулированием величины питающего лампы напряжения в процессе их эксплуатации производят соответствующие изменения высоты подвеса облучателя и коррекцию его светораспределения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2