Saulė teikia įvairiaspalvį šviesos spektrą, tik augalai, pasirodo, iš jo ne viską geba paimti. Šviesos reikšmė augalams yra didžiulė, todėl ieškoma būdų, kaip šviesa valdyti augalų fotofiziologinius procesus ir nukreipti juos ūkiui naudinga linkme.

Šviesa veikia fotosintezę ir sėklų dygimą, tai vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių augalo augimą ir vystymąsi. Šviesos veikiamame augale vyksta svarbūs fotofiziologiniai procesai: fotosintezė, fotomorfogenezė ir fototropija. Jie reguliuoja augalų dygimą, augimą, brendimo spartą, produktyvumą, maistinę kokybę. Sausumos augalai iš tikrųjų saulės šviesą pasisavina gana prastai.

Saulės radiacijos padidinti nepajėgiame, nebent šiltnamiuose galime įrengti dirbtinius šviesos šaltinius. Dabartiniuose šiltnamiuose naudojamos lempos yra pritaikytos žmogaus regai, o ne augalams, todėl tuščiai švaistoma dalis energijos.

Šiltnamiuose augalams naudojamos paprastos kaitrinės arba natrio lempos neduoda norimo efekto. Be to, jos yra nesaugios ir neekonomiškos. Pagrindinis trūkumas - ribotas spindulinis našumas, trumpa eksploatacijos trukmė, nereguliuojama spinduliuotės spektrinė sudėtis ir nepageidaujama infraraudonoji spinduliuotė. Infraraudonieji spinduliai pažeidžia mikroklimatą ir neigiamai veikia fiziologinius procesus augale. Kaitrinės lemputės savo aukšta darbo temperatūra apsunkina kompiuterizuotą valdymo sistemą, taip pat kelia pavojų aptarnaujančiam personalui. Kaitrinės lemputės turi gyvsidabrio, o jų utilizavimas yra didelė aplinkosaugos problema.

Dirbtinius šviesos šaltinius, dažniausiai naudojamus šiltnamių apšvietimui, galima suskirstyti į dvi sistemas: terminę radiaciją ir liuminescencinę. Populiariausios lempos, auginant augalus, yra fluorescencinės (FL), metalo halogeninės (MH) ir aukšto slėgio natrio lempos (HPS). Tačiau visos minėtos naudoja daug energijos ir skleidžia didelę šilumą, jų ribotas našumas, trumpa eksploatacijos trukmė ir nereguliuojama spektrinė sudėtis.

Kaip alternatyvą mokslininkai pradėjo tirti ir rekomenduoja augintojams taikyti kietakūnius apšvietimo šaltinius - šviesos diodus (LED), kuriems būdingas didelis spindulinis našumas, ilgaamžiškumas, maži matmenys, žema maitinimo įtampa. Be to, šviesos diodai spinduliuoja santykinai siauruose bangų ilgių ruožuose, kurie apima spektro sritį nuo ultravioletinės iki artimosios infraraudonosios.

Kaitrinės lempos

Visiems gerai žinoma kaitrinė lempa yra bene pats blogiausias apšvietimo būdas, nes regimajai sričiai tenka tik 5-7 proc. spinduliuotės. Tokios lemputės darbo trukmė tesiekia vos 1 000 valandų. Vienintelis lemputės privalumas - maža kaina. Šis apšvietimo būdas yra neefektyvus, nes tik 5-7 proc. energijos panaudojama šviesai, o likusi (93-95 proc.) išskiriama šilumai. Kaitrinės lempos naudojamos tik dienai pailginti ar trumpai augalus pašvitinti.

Fluorescencinės lempos

Aukšto slėgio merkurio fluorescencinės lempos daugelį metų buvo naudojamos augalų auginimui dėl savo stabilumo. Tačiau jos neturėjo raudonos šviesos komponento, dėl to buvo padengiamos fosforu. Gyvsidabrio išlydžio fluorescencinė lempa, palyginti su kaitrine lempute, yra daug naudingesnis apšvietimo būdas, nes jos spindulinis našumas siekia iki 28 proc. ir darbo trukmė yra daug ilgesnė - iki 20 000 valandų.

Deja šio tipo lempų konstrukcijoje naudojamas gyvsidabris, kuris spinduliuoja radioaktyvias daleles ir kelia pavojų žmogaus sveikatai. Fluorescencinių lempų spektre apie 58 proc. FAR spinduliuotės yra mėlynų/žalių bangų spektro dalyje. Šių lempų šviesos intensyvumas papildomam augalų apšvietimui šiltnamiuose irgi nėra pakankamas. Jos skleidžia užtektinai radiacinės energijos, tačiau nesuteikia pakankamai efektyvios šviesos energijos. Jas galima naudoti uždaruose daiginimo kambariuose. Temperatūra lempos paviršiuje yra žema, todėl jas galima montuoti netoli augalų. Fluorescencinės lempos yra dažniausiai naudojamos daigams auginti.

Didelio slėgio natrio lempos

Aukšto slėgio natrio lempos yra efektyvios ir plačiausiai naudojamos augalų papildomam ar pagrindiniam apšvietimui. Šių lempų populiariausi tipai yra šie: SON-T Agro, SON-T Comfort, HPS, NAV-T, DNaT ir kt.

HPS lempų spektre vyrauja oranžiniai- raudonieji spinduliai. Ši šviesa yra ideali augalų žydėjimo bei derėjimo metu. Apie 30 proc. šių lempų elektros energijos paverčiama augalams naudinga fotosintezine apšvita (bangų ilgio 400-700 nm intervale): 14 proc. šios energijos yra 400-565 nm bangų ilgio srityje. Dėl aukštos lempų temperatūros jos turi būti kabinamos tam tikru atstumu nuo augalų, kad pastarieji nenudegtų. HPS lempos skiriasi ir savo galingumu, ir dydžiu, ir kaina.

Aukšto slėgio natrio lempos SON-T Agro savo spektre turi daugiau raudonųjų spindulių ir apie 30 proc. mėlynųjų. Tai garantuoja gerą lapų ir stiebo augimą. SON-T Agro lempa puikiai tinka daiginant ir auginant mažus augalus, tačiau visiškai netinka auginant gėles. Bandymais nustatyta, kad agurkų ir pomidorų daigai, švitinami SON-T Agro lempomis, vystosi greičiau, tačiau būna ištįsę.

Metalohalogeninės lempos

Metalohalogeninių (MH) lempų tipai yra HPI-T, DRI, HQI-T, DM 4, DRF ir kt. MH lempų spektras turtingesnis mėlynai violetinių bei raudonų spindulių. 55 proc. šviesos energijos tenka 400-565 nm bangų ilgiui, o pikai yra žalių bei oranžinių bangų spektre (bangų ilgis 495-565 nm ir 590-625 nm). Šis spektras labiau tinkamas vegetatyviniam augimui, taip pat sėkloms dygti. Šių lempų spektras yra platesnis negu didelio slėgio natrio lempų. Metalohalogeninės lempos dažnai naudojamos papildomam augalų švitinimui.

LED lempos

Siekiant efektyvaus spindulinio našumo be žalingo poveikio žmogui, yra sukurti LED (light-emitting diode) šviestukai. Naudojant šviesos diodus, potencialiai galima 100 proc. elektros energijos konversija į šviesą, o tai reiškia, kad nepatiriama jokių elektros energijos nuostolių šilumai išskirti. Visa sunaudota energija panaudojama tik šviesai išgauti.

Tačiau praktikoje toks efektyvumas dar nėra pasiektas. Šiuo metu naudojami LED šviestukai, kurių spindulinis našumas siekia 43-55 proc. ir į aplinką jie neišskiria jokių kenksmingų medžiagų ar bangų. Fizikine prasme LED šviestukus yra galimybė nuolat tobulinti, siekiant išgauti kuo didesnį jų spindulinį našumą. Dėl šios priežasties tokie šviestukai yra puiki alternatyva naudojant juos buityje, pramonėje ir moksliniuose tyrimuose. Kol kas yra tik keli trūkumai - ribota LED šviestukų išskiriamos šviesos spalvų gama ir aukšta (palyginti su įprastais apšvietimo prietaisais) kaina.

Yra sukurta ir vis dar kuriama įvairių augalų auginimo aparatų ir sistemų, kur apšvietimui naudojami įvairios spektrinės sudėties LED šviestukai. Tokie įrenginiai gali būti pritaikyti daug kur. LED apšvietimo lempų tobulinimas tęsis tol, kol bus surasta galimybė panaudoti visą šviesos galią ir spalvas.

Daugiausia tyrimų panaudojant LED šviestukus atlikta su salotinio tipo augalais (salotomis, špinatais, ridikėliais, morkomis ir pan.). Atitinkamos sudėties raudonos ir mėlynos šviesos LED šviestukai turi didelį potencialą reguliuojant šių augalų fotosintezę dėl galimybės pritaikyti apšvietimą arti chlorofilo absorbcijos srities. Tačiau kad būtų pasiektas reikiamas PPF lygis, šie šviesos šaltiniai turi būti arti augalų. Auginant salotinio tipo augalus su 690 nm LED (su papildomu 470 nm LED), gautas didesnis derlius, palyginti su aukšto slėgio natrio ir fluorescencinėmis lempomis.