ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК H01J61/16 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве газоразрядных ламп.

Известны газоразрядные лампы высокого давления (ГРЛ ВД), которые могут быть использованы для стимуляции роста растений, представляющие собой заключенную во внешнюю колбу разрядную трубку с герметично запаянными электродами, заполненную ксеноном и металлами, например ртутью и натрием или ртутью, натрием, литием и др.

Недостатком известных ламп является малая доля дальних красных лучей (в области 720-760 нм) в балансе излучаемой ими энергии, что также отрицательно сказывается на скорости роста и развития растений.

Цель изобретения - повышение эффективности - достигается тем, что в газоразрядную лампу высокого давления, представляющую собой заключенную во внешнюю колбу разрядную трубку с герметично запаянными электродами, заполненную по меньшей мере одним металлом, а также ксеноном, введен криптон 30-85% от общего количества газа.

Известно, что нормальное развитие растений обеспечивается в светокультуре в том случае, когда спектральный состав излучения источника света благоприятен для этих целей. Растения кроме поглощающего свет хлорофилла содержат большую группу так называемых "сопровождающих" или "сопутствующих" пигментов, которые тоже участвуют в поглощении лучистой энергии, специфических фотореакциях и фотопроцессах, обеспечивающих регуляторное воздействие на скорость роста и развитие растений. К таким пигментам относится, например, фитохром.

Известно также, что фитохром в растениях существует в двух взаимопревращающихся формах: Р₆₆₀ - поглощающей красный свет с максимумом поглощения λ_макc = 660 нм и Р₇₃₀ - поглощающие дальний красный свет с максимумом поглощения λ_макc = 730 нм.

Пигмент фитохром является менее энергоемким по сравнению с хлорофиллом и для его существования и взаимопревращения из одной формы в другую требуется значительно меньше лучистой энергии, чем для хлорофилла.

Для проявления фитохромной реакции необходимо очень незначительное количество энергии в виде квантов красных (660 нм) и дальних красных (730 нм) лучей в пределах 0,15-2,65 Вт/м² при соотношении между красным и дальним красным светом 6,5 : 1,7 раза.

Отсутствие в спектре излучения источника света любой из указанных областей отрицательно сказывается на росте и формировании органов растения.

Излучающие металлы, используемые в ГРЛ ВД для генерации света, обеспечивают широкий диапазон спектра источников света, применяемых в интенсивной светокультуре растений. Однако в области дальнего красного света с λ_макc = 730 нм трудно подобрать излучающий элемент, который бы не имел избыточного (или ненужного) излучения в других областях спектра, например в ультрафиолетовой или инфракрасной области, снижающего общую эффективность лампы.

Наиболее подходящим для цели обогащения спектра ГРЛ ВД в области дальнего красного света является инертный газ - криптон. В отличие от ксенона, применяемого в известных ГРЛ ВД в качестве буферного газа и имеющего максимум излучения в области 820-1080 нм, криптон имеет относительно интенсивное излучение в области 710-880 нм с одним из максимумов около 730 нм. Это его свойство наиболее полно удовлетворяет требованию к источнику света, предназначенному для светокультуры растений с учетом фитохромной реакции. Процентное содержание криптона в смеси наполняющего газа может изменяться в пределах от 30 до 85% . Минимальное его количество (30% ) лимитируется малой долей его излучения в области с λ_макc = 730 нм. В другом предельном случае содержание ксенона должно обеспечивать требуемый срок службы электродов (тепловой режим горелки), поэтому доля криптона в смеси может достигать 85% .

На чертеже представлена ГРЛ ВД для стимуляции роста растений, где 1 - разрядная трубка, имеющая по концам электроды 2, наполненная излучающими металлами (по крайней мере одним натрием) 3, а также смесью криптон-ксенон 4, заключающая во внешнюю колбу 5, имеющую цоколь 6. Для более эффективного перераспределения излучения разрядной трубки 1 по облучаемой поверхности на части поверхности внешней колбы 5 может быть нанесено светоотражающее покрытие 7.

Лампа работает следующим образом.

После подачи напряжения на лампу она зажигается и после разогрева разрядной трубки 1 спектр лампы состоит из видимого излучения металла и фона в области ближнего инфракрасного излучения - криптона, достаточного для обеспечения взаимопревращения двух форм фитохрома в облучаемых растениях.

Примеры конкретного использования предлагаемой лампы приведены в таблице.

В качестве наполняющего газа была использована смесь криптона с ксеноном с холодным давлением 50 мм рт. ст. В случае безртутного исполнения разрядная трубка может быть наполнена смесью с холодным давлением до 200-250 мм рт. ст. Номинальная мощность лампы 400 Вт, напряжение на лампе 110+15 В.

Результаты испытаний опытных партий ламп показали их высокую эффективность при досвечивании в утренние и вечерние часы рассады огурцов и томатов в тепличном хозяйстве СПО "Лисма". Готовность рассады огурцов была на 3-5, а томатов на 5-7 дн раньше под предлагаемыми лампами, чем под известными лампами типа ДНаТ 400-5, имеющими в качестве наполняющего разрядную трубку газа только ксенон. Это означает, что при замене ксенона на смесь криптон-ксенон лампы более эффективны примерно на 20% как стимуляторы роста с участием фитохрома в зеленом листе облучаемых растений. (56) Справочная книга по светотехнике. / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. М. : Энергоатомиздат, 1983, с. 443-444.

Патент Японии N 57-1861, кл. Н 01 J 61/30, Н 01 J 61/22, 25.01.73.

Использование: при производстве газоразрядных ламп. Сущность изобретения: в газоразрядную лампу высокого давления, содержащую излучающий металл и ксенон, введен криптон 30 - 85% от общего количества газа. 1 табл. , 1 ил.

ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ, содержащая заключенную во внешнюю колбу газоразрядную трубку с герметично запаянными по концам электродами, имеющую в составе наполнения по меньшей мере один металл, а также ксенон, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее эффективности, трубка содержит криптон в количестве 30 - 85% от общего количества введенного газа.