Метрики LED фітоосвітлення – PPFD та PPF
Легко і без особливих проблем ми можемо вибрати лампу собі в кімнату. Для нас це досить нескладно, оскільки рішення приймаємо, спираючись на власний досвід та відчуття. Але подібний підхід зовсім не годиться для вибору фітопідсвічування – людині складно приміряти «на себе» потреби рослини у світловому випромінюванні:
- Наш зір сприймає спектр хвиль від 380 нм (фіолетовий) до 780 нм (червоний) – використовує світлові промені лише для сприйняття візуальної інформації.
- Рослини реагують на хвилі з діапазону 400...700 нм – завдяки фотосинтезу переробляють воду та вуглекислий газ на вуглеводи.
Виходить, що ми не можемо «на око» оцінити якість фітоосвітлення. Як же тоді вибрати відповідний фітосвітильник для кімнатних рослин, для домашньої теплиці чи для агробізнесу? Проблема дуже актуальна, давайте розбиратись.
Параметри фітовипромінювання PAR, PPF та PPFD – що це і як вони взаємопов'язані
Ви встановили спеціальний світильник для рослин у теплиці або на підвіконні – фітолампа випромінює світло. Непогано було би визначити, чи достатньо цього освітлення вашій рослині для гарного росту та розвитку. Фітовипромінювання це можна виміряти. Але є важливий нюанс, світлові хвилі розсіюються зі збільшенням відстані від фітолампи – на листя рослин потрапляє лише частина променів, які беруть участь у фотосинтезі. Оцінити ефективність лампи для фітопідсвічування можна за допомогою метрик випромінювання.
Для організації освітлення теплиці або для фітодосвічування рослин на підвіконні важливо враховувати суму факторів – тип рослин та їх життєвий цикл, розташування джерел світла, спектральний склад та температуру свічення. Щоб отримати від підсвічування максимальний ефект для рослин, потрібно розібратися з метриками/параметрами фітовипромінювання – що вони собою являють і як впливають на вибір фітоламп.
Стосовно фітовипромінювання, застосовують такі основні параметри – для зручності сприйняття ми звели їх в таблицю.
Розглянемо трохи докладніше ці метрики.
PAR (ФАР)
Для садівника-практика важливо зрозуміти, що собо. являє параметр Photosynthetically Active Radiation – PAR. Ця метрика характеризує кількість випромінювання, найбільш важливого для життєвих процесів рослин – хвилі довжиною від 400 до 700 нм сприяють фотосинтезу, а також несуть додаткову інформацію для рослин (зокрема, про довжину світлового дня). Але є один нюанс – вимірювати треба не загальне випромінювання (енергію світлового потоку чи його потужність, у Вт/м. кв), а лише кількість фотонів у діапазоні 400...700 нм, які відповідають за фотосинтез. Для вимірювання такого параметра навіть спеціальні прилади є – реєструють кожен квант світла і видають графік інтегральної інтенсивності випромінювання.
Цю ідею вимірювати потік випромінювання у квантових одиницях на початку 70-х запропонував та розвинув Кіт МакКрі. Та це й логічно, оскільки на фотосинтез впливають лише хвилі з фітоспектру – всі інші в даному випадку не мають принципового значення. Тому, для оцінки ефективності фітоосвітлення потрібно вимірювати не енергію (W/m2), а кількість фотонів, що ініціюють фотосинтез.
У будь-якому випадку, коли вимірюємо яскравість/інтенсивність світла, ми, по суті, підраховуємо фотони, які потрапляють на одиницю площі (1 кв. м) за одиницю часу (1 с). Для природного денного освітлення це інтегральне освітлення вимірюється в «молях», а оскільки для фітосвітильника йдеться про числа порядку 10-6 (мільйонні частки), то для зручності користувачів як одиницю вимірювання інтенсивності використовують «мікромоль».
Однак, метрика PAR/ФАР не дає повного розуміння якості та кількості випромінювання, що досягає поверхні рослини. Існують додаткові показники, які й слід враховувати.
PPF
Метрика (Photosynthetic Photon Flux) характеризує джерело світла – фотосинтетичний потік фотонів визначає кількість квантів світла, які випромінює фітолампа в простір за одиницю часу. Вимірюється PPF фітосвітильника в мікромолях за секунду – 1 мкмоль дорівнює приблизно 602 квадрильйона фотонів (це, якщо рахувати в абсолютних величинах). Для тесту фітовипромінювання є спеціальні пристрої у формі сфери, де за допомогою фотосенсорів підраховується кількість ФАР фотонів, що їх випромінює джерело освітлення.
PPFD
Параметр PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) – густина потоку фотосинтетичних фотонів характеризує кількість світла, яке досягло поверхні листя і після цього бере участь у фотосинтезі. Величина PPFD відповідає значенню PPF (Photosynthetic Photon Flux) на одиницю площі – вимірюється 1 мкмоль/м²/с (мікромолях на квадратний метр на секунду).
За фактом, метрика PPFD – не що інше, як оптимальний рівень освітленості для конкретної рослини на певній стадії вегетації. Саме за цим показником є сенс вибирати джерело PAR випромінювання.
Є й недоліки в застосуванні метрики – однаково обробляються всі фотони ФАР діапазону 400...700 нм, тоді як червоне та синє світло відіграє різну роль у процесах фотосинтезу. Але це не заважає садівникам всього світу використати параметр PPFD як найбільш адекватний показник для оцінки ефективності фітопідсвічування для різних типів освітлення. Потрібно тільки не забувати про дві найважливіші властивості щільності потоку фотосинтетичних фотонів:
- У міру віддалення джерела світла значення PPFD зменшується – відбувається розсіювання випромінювання.
- Максимальна інтенсивність випромінювання PAR спостерігається у напрямку променя – величина метрики PPFD зменшується у міру відхилення від вектора свічення.
На практиці величину PPFD зазвичай оцінюють за допомогою вимірювача інтенсивності ФАР, який розташовують на різних висотах під різними кутами, поєднуючи пряме та відбите світло. Така методика дозволяє змоделювати реальні умови, коли промені PAR будуть підсвічувати не тільки верхівку рослини, а й проникатимуть у крону.
Як метрики PPF/PPFD використовувати для вибору фітоосвітлення
Споживачі світлодіодного освітлення звикли вибирати ЛЕД прилад за потужністю/яскравістю випромінювання. Але для фітосвітильників такий підхід не годиться. Для правильної оцінки фотосинтетичного випромінювання орієнтуємося на ФАР чи буде більш правильним – на PPF/PPFD параметри. Ось приблизна послідовність дій:
- Визначте призначення фітоосвітлення – вирощування культурних рослин у приміщенні, отримання розсади, вигонка квітів чи покращення умов достигання плодів. Від вашої мети залежить спектральний склад випромінювання фітосвітильника.
- Оцініть необхідну освітленість. Різні рослини потребують неоднакових рівнів світла навіть для різних фаз росту однієї рослини (вегетація, цвітіння, плодоношення). Також зважте на можливі відмінності PPFD на різних висотах і в різних ділянках об'єму рослини.
- Виберіть освітлювальні прилади, виходячи з потрібних значень PPFD. Порівняйте різні фітолампи або освітлювальні системи за їх PPF та розподілом світла на потрібній площі. Чим вище PPFD, тим більше енергії досягає поверхні листя. Зверніть також увагу на конструкцію світильників та їх розташування, щоб у вас була можливість забезпечити рівномірне підсвічування.
- Встановіть світильники на оптимальній висоті та відстані один від одного для забезпечення рівномірного освітлення.
Для застосування фітопідсвічування в теплиці (а тим більше у промислових масштабах) слід подбати про моніторинг освітлення. Регулярно вимірюйте PPFD на різних рівнях рослин та підлаштовуйте освітлення за потреби.
Використання PPF та PPFD допоможе вибрати та налаштувати фітоосвітлення, щоб забезпечити оптимальні умови для зростання та розвитку ваших рослин. А щоб знайти для себе кращий варіант фітосвітильника, слід ознайомитися з відгуками та рейтингами виробника. Надійні виробники фітоламп публікують дані вимірювань PPFD з урахуванням таких факторів:
- Відстань від джерела свічення.
- Розподіл фотонів за площею підсвічування – залежність від відстані та кута.
Не знаючи цієї інформації, складно не лише порівнювати PPFD з аналогами, а навіть взагалі вибирати фітоосвітлення.
Кращим рішенням для досвічування рослин у закритих приміщеннях звичайно ж є світлодіоди – професійне LED-світло має високу енергоефективність, не виділяє надмірного тепла та генерує випромінювання PAR діапазону. Світлодіодне фітоосвітлення для домашнього застосування або для бізнесу представлене на вибір у нашому інтернет-магазині – фітосвітильники для садівників-аматорів та для бізнес-проектів, фітоосвітлення від відомих брендів світлодіодної техніки та не менш якісні LED фітолампи вітчизняного виробництва.
Якщо додому чи для бізнесу вам треба якісне та надійне освітлення для рослин, не витрачайте часу – переходьте в каталог LED Story, тут для вас є багато цікавого та корисного!