نور فلورسنت

دانلود پایان نامه ارشد

استفاده از فيلترهايي تغيير کند و تعدادي از لامپها هستند که با فيلترهايي ساخته و بستهبندي شدهاند. به عنوان مثال، لامپهاي daylight حبابهاي با شيشه آبي دارند که بخشي از طيفهاي قرمز و همچنين زرد موجود در نور را جذب ميکنند و تشعشعاتي ساطع ميکنند که بيشتر شبيه طيف خورشيدي است (شکل 2-5-ت). در نتيجه، مجموع تشعشعات ساطع شده بوسيله لامپهاي فيلتر شده کاهش چشمگيري مييابد. رنگهاي ديگري نيز ميتواند براي اتاق رشد گياهي در اين لامپها بکار رود [160].
لامپهايي که طول عمر بيشتري دارند طوري ساخته شدهاند که دماي آنها نسبت به معموليهاکمتر بالا ميرود. مثلاً لامپهاي 130 ولت به 110 يا 120 ولت کاهش مييابند. اين روش باعث تغيير طيف شده، تشعشع و راندمان فوتون را کاهش ميدهد و در نتيجه از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست. بنابراين، اين لامپها براي اتاق رشد گياه مناسب نميباشند [160].
2-13-2-1-2- لامپهاي فلورسنت108
اين لامپها مزاياي زيادي براي استفاده در اتاق رشد گياه دارند. زماني که در اتاق رشد کنار يکديگر قرار ميگيرند به صورت يکنواختي تشعشع را در فضا ساطع ميکنند. خروجي تشعشعات فعال فتوسنتزي آنها بالا است و طيف آنها با احتياجات گياهان مطابق است. از جمله دلايل مهم ديگري که استفاده از اين لامپها را براي مطالعات گياهي ميسر ساخته اين است که در دماي 38 درجه سانتيگراد بيشترين بازده عملي را دارند [112 و 167]. اين لامپها يک شيشه لولهاي و طويل حاوي بخار جيوه در فشار پايين هستند که همراه با ميزان کمي از يک گاز راکد (معمولاً آرگون) ميباشند. زماني که الکترودهاي هر دو سر به ولتاژ مورد نظر ميرسند، جريان الکتريکي در بخار جيوه برقرار ميشود. يونهاي جيوه در اين جرقه الکتريکي تحريک شده و هنگامي که به حالت اوليه انرژي خود بر ميگردند، انرژي را به صورت تشعشع متصاعد ميکنند. اين لامپها در ناحيه ماوراء بنفش (7/253 نانومتر) نيز تشعشعاتي ساطع ميکنند. ديواره دروني لوله بوسيله پودر فلورسنت (فسفر) پوشيده شده است که همراه با ساطع شدن تشعشع درطول موجهاي بالاتر به ويژه در طول موجهاي موثر در فتوسنتز فعال ميگردد [167]. با مخلوط کردن فسفرهاي متفاوت، طيفهاي مختلفي بدست ميآيد.(شکل 2-5-ب، 2-5-ج و 2-5-ث). لامپهاي فلورسنت بطور کلي در 3 نوع متفاوت وجود دارند:
1- mA 400
2- mA 800 که بعنوان لامپهاي با خروجي بالا نام گرفتهاند109.
3- mA 1500که بعنوان لامپهاي با خروجي خيلي بالا نام گرفتهاند110.
تنها در لامپهاي mA 1500، انرژي خروجي کافي براي اتاقکهاي رشد گياهي وجود دارد، به گونهايکه آنها تقريباً براي هر فوت طول لامپ، 30 وات توليد ميکنند. لامپهاي 4 فوتي 110 وات ولامپهاي 8 فوتي 215 وات توليد دارند. طول عمر اين لامپها توسط پوشش ساطع شده از روي الکترودها تخمين زده ميشود، به اين ترتيب که در طي کارکرد طبيعي اين لامپها، اين مواد به مرور از روي رشتهها بخار ميشوند و اين امر در زمان روشن شدن لامپ به حداکثر مقدار خود ميرسد. بنابراين با روشن شدن لامپ بيشتري ميزان فرسايش رخ ميدهد و در نتيجه فرکانس يا فراواني روشن و خاموش کردن لامپ بر روي طول عمر آن تأثير بسزائي دارد [167]. خروجي لامپها به سرعت در طي 100 ساعت اوليه کاهش مييابد و پس از آن اين روند کندتر ميشود. بعد ازگذشت 6000 ساعت (1سال با 16 ساعت کار در هر روز) يک لامپ 70 درصد (يا کمتر) از تشعشع اصلي خود را ساطع کرده است. طول عمر لامپها همچنين توسط اعمال ولتاژ خطي تحت تأثير قرار ميگيرد به طوري که ولتاژهاي کمتر و يا بيشتر از حد تعيين شده براي لامپها باعث کوتاه شدن طول عمر آنها ميشود [111 و 160].
دماي لامپ نيز تأثيرات مهمي بر خروجي آن دارد. اين لامپها حساسيت بالايي نسبت به دماي محيط دارند که اين امر به دليل ساختمان آنها و ميزان کم جريان انرژي در هر واحد فضاي لامپ در مقايسه با لامپهاي HID يا رشته-گداختهاي است [160]. هنگامي که دماي ديواره لامپ تقريباً به 38 درجه سانتيگراد ميرسد بيشترين خروجي يا امواج ساطع شده از لامپ مشاهده ميشود و در اين ميان، دماي هواي محيط بايد کمتر از اين مقدار باشد. تعدادي از اين لامپها بصورت لامپهاي مخصوص رشد گياه طراحي شدهاند. اين لامپها با مخلوط فسفر مخصوصي بدست آمدهاند که بتوانند طيف فتوسنتزي را براي گياه تأمين کنند و همچنين افزايشي در طيفهاي آبي و قرمز در آنها به وجود آمده که گياه بتواند با بالاترين کارايي از آنها استفاده نمايد (شکل 2-5 پ).
نام تجاري اين لامپها Grow-Lux ميباشد. برخي مطالعات بر روي اين لامپها نشان داده که رشد بهتر گياهان در لامپهاي سفيد سرد يا سفيد گرم بدست آمده است، اما برخي مطالعات نيز اين موضوع را تأييد نميکنند [160].
اگر چه اين لامپهاي مخصوص رشد گياهي ميتوانند براي توليد گياهان سالم بکار روند، اما فسفر قرمز بکار رفته در اين لامپها، باعث گرانتر بودن آنها نسبت به لامپهاي سفيد سرد شده است و صرفه اقتصادي آنها را کاهش داده است. از اولين مزاياي لامپهاي Grow-Lux زيبايي آنهاست به گونهاي که با رنگ مايل به ارغواني براي مطالعات گياهي ساخته ميشوند [160].
2-13-2-1-3- لامپهاي HID111
اين لامپها از نوع تخليه الکتريکي هستند، به اين صورت که عناصر داخل قوس الکتريکي آن تهيج و تحريک شده و شروع به ساطع کردن طيف خطي با توزيعي يکسان اما ناپيوسته ميکنند. آنها توليد تشعشع بالاتري نسبت به لامپهاي فلورسنت و يا رشته-گداختهاي ميکنند [160]. در مطالعات مربوط به گونههاي گياهي و به ويژه مطالعات تحقيقاتي که نياز به تشعشعاتي بيشتر از 500 ميکرومول فوتون بر متر مربع در ثانيه دارند، اين لامپها پيشنهاد ميشود که دو نوع عمده آنها عبارتند از:
1- لامپهاي هالوژني فلزي 112(MH)
3- لامپهاي سديمي فشار بالا 113 (HPS)
به دليل توليد تشعشع بالا توسط اين لامپها، استفاده از آنها در اتاقکهاي رشد گياهي در حال افزايش است. اين لامپها داراي منابع نقطهاي ميباشند و بنابراين رسيدن به توزيع يکنواخت تشعشع در فضاي رشد گياه مشکلتر از لامپهاي فلورسنت است [161].
لامپهاي HID براي دستگاههاي نورافکن به صورت پاي? ايستاده 114(BU) و يا با پايه افقي 115(BH) توليد ميشوند و نوع لامپ بايد با نوع نورافکن متناسب باشد. هر دو نوع اين لامپها در اتاقکهاي رشد گياهي مورد استفاده قرار ميگيرند، اما لامپهاي پايه افقي حساستر بوده و در صورت تکان و حرکت، المنت آنها ميسوزد. اکثر لامپهاي HID زماني که خاموش ميشوند تا مدت زمان حدود 30 دقيقه بعد مجدداً نميتوانند روشن شوند و تلاش براي روشن کردن سريع آنها، پس از خاموش شدن، طول عمر آنها را کم ميکند [160].
2-13-2-1-4- لامپهاي 116LEDS
اين لامپها مفيدترين و موثرترين تشعشعات مورد استفاده گياهان را توليد ميکنند، زيرا طيف خروجي اين ديودها بين 620 تا 680 نانومتر و حداکثر در 650 نانومتر بيشترين فوتونهاي موثر در فوتوسنتز را دارا ميباشند. تشعشع ساطع شده از اين لامپها بسيار باريک و با زاويه بسته است و بنابراين هيچ باز تابندهاي نياز ندارند. ساختمان و طيف ساطع شده توسط آرسنيد آلومينيوم گاليوم قرمز در شکل 2-6-الف و ب به ترتيب نشان داده شدهاند. ساختمان اين لامپهاي توسط بولا و همکاران [57] به طور کامل شرح داده شد. اين لامپها در واقع دستگاههايي با واحدهاي مجزا و منحصر به فرد با ابعاد 5/1 سانتي متري هستند و اين آرايهها
تشعشعاتي با طول موج حدود 700 نانومتر توليد ميکنند (شکل 2-6- ب). آرايهها توليد پالسهاي بسيار سريع با سيکلهاي خاموش- روشن در ميکروثانيه ميکنند. در نتيجه توليد پتانسيل سيکلي بالا (5/1 تا 5/7 و يا 15 ميکروثانيه) و راندمان تشعشع در اين لامپها بالا ميباشد [255].
مطالعات کمي در مورد اين لامپها و تأثير آنها بر روي رشد و نمو گياهان صورت گرفته است. در مطالعهاي
بذرهاي کاهو پس از قرار گرفتن در معرض نور LED کلرفيل بيشتري پس از رشد توليد کردند، اما هيپوکوتيل طويل و همچنين کوتيلدونهاي باريکي توليد نمودند و زماني که اين لامپها با لامپهاي فلورسنت آبي که داراي فوتونهاي آبي با طول موج 300 ميکرومولفوتون بر متر مربع در ثانيه بود ترکيب شدند، رشد گياهچهها نرمال شد [131].
2-13-3- سيستمهاي نوري مورد استفاده در اتاقکهاي رشد گياهي
دو ويژگي اصلي نور عبارت است از طول موج و شدت نور. دريافت اطلاعات زيست محيطي بسيار مهم وکنترل طيف گستردهاي از فرآيندهاي مولکولي، سلولي و فيزيولوژيکي درون سلولهاي گياهي از طريق طول موج نور صورت ميگيرد [66]. فرآيندهايي مانند رنگدانهدار شدن گياهان، پاسخهاي اجتناب از سايه، جابجايي برگ گياه و تحريکات کلروپلاست، باز شدن روزنهها، بيوسنتز کلروفيل و کاروتنوئيدها نتيجه تأثيرپذيري گياه از نور، به خصوص رنگهاي آبي، قرمز و مادون قرمز ميباشد که به واسطه گيرندههاي نوري صورت ميگيرد [221]. اگر سيستم نوردهي ضعيف باشد، بازده فتوسنتز گياهي کاهش يافته و کم رنگ شدن بافتها مشاهده ميشود [246]، در حالي که با وجود شدت نور بالا، کاهش در توليدات اوليه گياهي صورت ميگيرد که دو عامل اصلي و عمده آن تشکيل راديکالهاي اکسيژن و بازدارندگي نوري ميباشد [35 و 173].
آنچه که مسلم است، نورهاي مصنوعي بايد حاوي اطلاعات مورد نياز و انرژي کافي براي رشد و نمو گياهان باشند. ناکارآمدترين لامپهاي مورد استفاده در سيستمهاي گلخانه، رشتهاي (تنگستن) ميباشند زيرا طيف دائم توليد نموده و راندمان نوري پاييني در تبديل انرژي الکتريکي به تشعشع فعال فتوسنتزي (حدود 5 درصد) دارند و بيش از 95 درصد انرژي را به صورت گرما ساطع ميکنند. اين امر کاربرد سيستمهاي خنک کننده را در محيط الزامي ميسازد [181].
لامپهاي فلورسنت به ويژه آنهايي که باعث افزايش طيف آبي و قرمز (به عنوان مثال سرد سفيد) ميشوند، به طور گستردهاي براي رشد گياه در اتاقکهاي رشد مورد استفاده قرار ميگيرند، اما طيف نور فلورسنت و شدت آن در طول زمان پايدار نيست [276]. اين لامپها حدود 40 درصد از انرژي الکتريکي را تبديل به تشعشع فعال فتوسنتزي ميکنند. همچنين دماي بالايي توليد ميکنند که اين امر مانع از نصب آنها در نزديکي کانوپي گياهي ميشود. از ديگر معايب استفاده از اين لامپها، توليد نسبت بالايي ازطيف سبز و زرد و همچنين ميزان کمي ماوراء بنفش ميباشد که نسبت R/FR را در گياه تحت تأثير قرار ميدهد [43].
در ميان سيستمهاي نوردهي مصنوعي، LEDها حداکثر بازده تبديل انرژي الکتريکي به تشعشع فعال فتوسنتزي را دارند.

در حال حاضر، اين لامپها در انواع ساطع کننده طيفهاي سفيد، آبي، سبز، زرد، نارنجي قرمز و قرمز دور در دسترس هستند و ميتوانند به صورت تنها و يا ترکيبي براي توليد شدتهاي بالاي نور (بيش از نور آفتاب
کامل، در صورت دلخواه)، و يا طول موجهاي ويژه نوري به واسطه داشتن پهناي باند بسيار باريک خود به کار روند. راندمان بالا، توليد دماي بسيار کم و اندازه کوچک اين لامپها، امکان استفاده از آنها را در نزديکي سطح برگ گياه و به طور کلي کانوپي گياهي امکان پذيرساخته است [276]. علاوه بر اين، نيمه عمر طولاني اين لامپها و سهولت کنترل آنها در گلخانه در تمام طول سال باعث افزايش کاربرد آنها ميگردد [181 و 276]. با توجه به مزيتهاي استفاده از اين لامپها و سازگاري بالاي آنها با محيط زيست پيشبيني شده است که آنها جايگزين لامپهاي فلورسنت خواهند شد و با اين امر ميتواند تحول شگرفي در محيطهاي رشد کنترل شده و بسته ايجاد نمايد.
2-13-4- پاسخهاي گياهي تحت تأثير نور LED
مطالعات انجام شده در رابطه با اثرات مثبت سيستمهاي نوري LED ( به طور عمده شامل نورهاي آبي، قرمز، ترکيب آبي و قرمز و نور سفيد) بر گياهان و ميکروارگانيسمها نشان داده است که اين منابع در بهبود رشد اقتصادي گياهان تحت شرايط بسته محيطي حائز اهميت ميباشند. آزمايشات اوليه صورت گرفته توسط نورهاي LED بر رشد محصولات متنوعي از جمله محصولات مهم زراعي، گياهان گلدار و نيز درختان با موفقيت همراه بوده است و بخشي از اين مطالعات بر رشد و توليد گياهان و

پایان نامه
Previous Entries نوري، ميزان، گياه Next Entries منبع پایان نامه ارشد با موضوع نمادپردازی، شعر معاصر، ادبیات معاصر