Kupując lampę LED do uprawy roślin, można spotkać wiele parametrów: moc w watach, PAR, PPF, PPFD, DLI czy skuteczność wyrażoną w µmol/J.
Na pierwszy rzut oka może wydawać się to skomplikowane. W praktyce wystarczy jednak zrozumieć kilka podstawowych pojęć, aby znacznie łatwiej porównywać lampy i dobrać oświetlenie odpowiednie do konkretnej powierzchni oraz rodzaju roślin.
Najważniejsza zasada brzmi:
liczba watów mówi przede wszystkim o poborze energii przez lampę, a nie bezpośrednio o ilości światła docierającego do roślin.
Dlatego przy wyborze nowoczesnego oświetlenia LED warto zwracać uwagę przede wszystkim na:
W tym poradniku wyjaśniamy każdy z tych parametrów krok po kroku.
Artykuł ma charakter edukacyjny i dotyczy technologii oświetlenia wykorzystywanej w legalnej uprawie roślin.
Lampy LED, namioty uprawowe i pozostałe wyposażenie typu indoor mogą służyć między innymi do uprawy:
Sensishop.pl nie zachęca do łamania obowiązujących przepisów ani do uprawy roślin zabronionych prawem.
W Polsce uprawa konopi innych niż włókniste jest zabroniona, z wyjątkiem szczególnych przypadków określonych przepisami prawa. Informuje o tym również Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi.
Poniższe informacje dotyczą parametrów oświetlenia stosowanego w legalnym ogrodnictwie indoor.
Przez wiele lat moc lampy była jednym z głównych parametrów wykorzystywanych przy wyborze oświetlenia.
Można było więc spotkać zalecenia typu:
100W na małą powierzchnię, 300W na większą powierzchnię itd.
W przypadku nowoczesnych lamp LED takie podejście jest zbyt uproszczone.
Dwie lampy pobierające z gniazdka po 200W mogą generować różną ilość światła użytecznego dla roślin.
Wpływają na to między innymi:
Dlatego dwie lampy 200W nie muszą zapewniać identycznego oświetlenia.
Aby je porównać, trzeba spojrzeć między innymi na PPF i PPFD.
PAR to skrót od:
Photosynthetically Active Radiation
czyli promieniowanie fotosyntetycznie czynne.
Tradycyjnie PAR obejmuje zakres długości fal od około:
400 do 700nm.
Jest to zakres promieniowania powszechnie wykorzystywany przy pomiarach światła przeznaczonego dla roślin. Właśnie w zakresie 400 do 700nm działają klasyczne czujniki kwantowe wykorzystywane do pomiaru PPFD.
Ważne jest jednak zrozumienie jednej rzeczy:
PAR samo w sobie nie jest informacją o tym, ile światła dociera do rośliny.
PAR określa przede wszystkim zakres promieniowania, którym się interesujemy.
Do określenia ilości światła wykorzystuje się między innymi PPF i PPFD.
To pewne uproszczenie.
Nowsze badania pokazują, że fotony znajdujące się poza klasyczną granicą PAR, szczególnie w zakresie dalekiej czerwieni, również mogą wpływać na fotosyntezę oraz rozwój roślin.
Dlatego można obecnie spotkać również określenie:
ePAR
czyli rozszerzony zakres promieniowania fotosyntetycznie czynnego.
Niektóre czujniki mierzą zakres około 400 do 750nm.
Przy porównywaniu typowych lamp LED nadal jednak najczęściej spotkamy klasyczne wartości PPF i PPFD odnoszące się do zakresu 400 do 700nm.
PPF to skrót od:
Photosynthetic Photon Flux
W specyfikacjach oświetlenia ogrodniczego PPF najczęściej określa całkowitą liczbę fotonów z analizowanego zakresu fotosyntetycznego emitowanych przez lampę w ciągu jednej sekundy.
Jednostką jest:
µmol/s
Przykładowa lampa może mieć:
PPF: 800µmol/s
Inna:
PPF: 1500µmol/s
Druga lampa emituje więc większą całkowitą liczbę fotonów fotosyntetycznych w każdej sekundzie.
W materiałach naukowych terminologia dotycząca słowa „flux” może być czasami stosowana nieco inaczej, dlatego przy porównywaniu specyfikacji najlepiej zwracać uwagę przede wszystkim na jednostkę. W branżowych specyfikacjach lamp PPF w µmol/s oznacza zwykle całkowitą emisję lampy, natomiast PPFD w µmol/m²/s określa ilość światła docierającego do określonej powierzchni.
To bardzo ważne.
Wyobraźmy sobie dwie lampy o identycznym PPF:
Lampa A: 1000µmol/s
Lampa B: 1000µmol/s
Obie produkują podobną całkowitą ilość światła fotosyntetycznego.
Ale pierwsza może równomiernie oświetlać powierzchnię 100x100cm, natomiast druga może skupiać większość światła w niewielkim obszarze bezpośrednio pod środkiem lampy.
Dlatego sam PPF nie wystarcza.
Potrzebujemy PPFD.
PPFD to skrót od:
Photosynthetic Photon Flux Density
czyli gęstość strumienia fotonów fotosyntetycznych.
Jednostką jest:
µmol/m²/s
PPFD określa, ile fotonów fotosyntetycznych dociera w ciągu sekundy do jednego metra kwadratowego powierzchni.
Można więc powiedzieć, że:
PPF mówi, ile światła produkuje lampa, a PPFD pokazuje, ile tego światła dociera do określonej powierzchni.
To jeden z najważniejszych parametrów przy projektowaniu oświetlenia dla roślin.
PPFD jest standardowym sposobem określania intensywności światła docierającego do powierzchni roślin.
Załóżmy, że mamy lampę generującą:
PPF 800µmol/s
Ta wartość opisuje całkowitą emisję lampy.
Po zawieszeniu lampy nad roślinami możemy zmierzyć:
To właśnie są wartości PPFD.
Dzięki nim widzimy, jak światło rozkłada się na powierzchni.
Mapa PPFD przedstawia intensywność światła w różnych punktach powierzchni znajdującej się pod lampą.
Może wyglądać przykładowo tak:
| Pozycja | PPFD |
|---|---|
| środek | 700µmol/m²/s |
| lewy górny róg | 520µmol/m²/s |
| prawy górny róg | 510µmol/m²/s |
| lewy dolny róg | 500µmol/m²/s |
| prawy dolny róg | 515µmol/m²/s |
Dzięki takiej mapie możemy ocenić nie tylko maksymalną wartość, ale przede wszystkim równomierność oświetlenia.
Producenci mogą eksponować najwyższą wartość uzyskaną bezpośrednio pod środkiem lampy.
Przykładowo:
PPFD MAX: 1200µmol/m²/s
brzmi bardzo dobrze.
Problem pojawia się wtedy, gdy w narożnikach tej samej powierzchni mamy jedynie:
250µmol/m²/s.
Oznacza to bardzo nierównomierne oświetlenie.
Dlatego znacznie bardziej użyteczna jest kompletna mapa PPFD.
Warto analizować:
Dobre oświetlenie powinno zapewniać możliwie równomierny rozkład światła na całej wykorzystywanej powierzchni.
Wartości PPFD nie są stałą cechą lampy niezależną od sposobu montażu.
Zmieniają się wraz z wysokością.
Jeżeli obniżymy lampę bliżej roślin:
Jeżeli podniesiemy lampę:
Dlatego mapa PPFD powinna zawsze zawierać informację, z jakiej wysokości wykonano pomiar.
Przykładowo mapa wykonana z wysokości 30cm nie powinna być bezpośrednio porównywana z mapą innej lampy wykonaną z wysokości 60cm.
Kolejnym bardzo ważnym parametrem jest:
µmol/J
czyli liczba mikromoli fotonów produkowanych z jednego dżula energii elektrycznej.
W dużym uproszczeniu jest to informacja o sprawności lampy.
Przykładowo:
lampa A: 2,0µmol/J
lampa B: 2,8µmol/J
Jeżeli obie pobierają podobną ilość energii, lampa B może wygenerować więcej użytecznego dla roślin światła.
Dlatego właśnie sama moc podawana w watach nie wystarcza do porównania lamp LED.
Załóżmy, że mamy dwie lampy:
Pobór energii:
300W
Skuteczność:
2,0µmol/J
Przybliżony PPF:
600µmol/s
Pobór energii:
300W
Skuteczność:
2,8µmol/J
Przybliżony PPF:
840µmol/s
Obie lampy pobierają z gniazdka tyle samo energii.
Druga emituje jednak znacznie więcej fotonów.
To dobry przykład pokazujący, dlaczego nie powinno się kupować lampy wyłącznie na podstawie liczby watów.
DLI to skrót od:
Daily Light Integral
czyli dzienny całkowity integral światła.
PPFD pokazuje natężenie światła w konkretnej chwili.
DLI uwzględnia natomiast również czas.
Można powiedzieć, że DLI określa:
ile światła łącznie otrzymała roślina w ciągu całej doby.
Jednostką DLI jest:
mol/m²/dzień
DLI jest sumą fotonów fotosyntetycznych docierających do powierzchni w ciągu dnia.
Wyobraźmy sobie dwie rośliny.
Pierwsza otrzymuje:
300µmol/m²/s przez 16 godzin
Druga:
300µmol/m²/s przez tylko 4 godziny
Chociaż chwilowe PPFD jest identyczne, całkowita ilość światła otrzymana w ciągu dnia jest zupełnie inna.
Dlatego PPFD i czas świecenia powinny być analizowane razem.
Właśnie do tego służy DLI.
Jeżeli natężenie światła jest w przybliżeniu stałe, można zastosować wzór:
DLI = PPFD x liczba godzin światła x 3600 / 1 000 000
Liczba 3600 oznacza liczbę sekund w jednej godzinie.
1 000 000 służy do przeliczenia mikromoli na mole.
Taką metodę obliczania DLI stosuje się również w materiałach dotyczących profesjonalnego oświetlenia roślin.
PPFD:
300µmol/m²/s
Czas świecenia:
16 godzin
Obliczenie:
300 x 16 x 3600 / 1 000 000
DLI wynosi około:
17,3mol/m²/dzień
PPFD:
500µmol/m²/s
Czas:
14 godzin
DLI:
około 25,2mol/m²/dzień
PPFD:
700µmol/m²/s
Czas:
12 godzin
DLI:
około 30,2mol/m²/dzień
Jak widać, podobny dzienny poziom światła można czasami osiągnąć poprzez różne połączenia PPFD i czasu pracy oświetlenia.
Oba parametry są ważne, ale odpowiadają na inne pytania.
PPFD mówi:
Jak intensywne jest światło w tej chwili?
DLI mówi:
Ile światła roślina otrzymała w ciągu całego dnia?
Można to porównać do deszczu.
PPFD byłoby intensywnością opadów w danym momencie.
DLI byłoby całkowitą ilością wody, która spadła przez cały dzień.
Nie istnieje jedna wartość odpowiednia dla wszystkich gatunków.
Wymagania zależą między innymi od:
Materiały Michigan State University dotyczące upraw szklarniowych podają jako orientacyjny cel około 14 do 18mol/m²/dzień dla sałat, warzyw liściowych i ziół, natomiast dla intensywnie owocujących warzyw szklarniowych, takich jak pomidory czy ogórki, około 25 do 30mol/m²/dzień lub więcej, zależnie od pozostałych warunków.
Nie należy jednak traktować tych wartości jako uniwersalnej instrukcji dla każdej rośliny i każdego systemu.
Missouri Extension podaje przykład produkcji sałaty w kontrolowanych warunkach z docelowym DLI około:
16mol/m²/dzień.
W tym przykładzie średnie PPFD wynosi około:
518µmol/m²/s.
Aby dostarczyć około 16mol/m²/dzień, oświetlenie pracowałoby przez około 8,6 godziny.
Pokazuje to bardzo dobrze, że nie należy analizować samego PPFD bez uwzględnienia czasu.
Nie.
To bardzo ważne.
Każda roślina ma określony zakres, w którym potrafi efektywnie wykorzystywać światło.
Po przekroczeniu określonego poziomu dodatkowe światło może przynosić coraz mniejszy efekt.
W skrajnych warunkach nadmierna intensywność może nawet powodować fotoinhibicję, czyli ograniczenie procesu fotosyntezy.
Missouri Extension zwraca uwagę, że dla sałaty zwiększanie PPFD ponad określony poziom może już nie przynosić proporcjonalnego wzrostu plonu, a zbyt silne światło może być nieefektywne energetycznie.
Dlatego:
najmocniejsza lampa nie zawsze jest najlepszą lampą.
Roślina nie wykorzystuje światła w oderwaniu od innych czynników.
Jeżeli zwiększamy intensywność światła, znaczenia nabierają również:
Dlatego kopiowanie bardzo wysokich wartości PPFD bez uwzględnienia pozostałych warunków może być błędem.
Profesjonalne źródła dotyczące produkcji szklarniowej również wskazują, że reakcja roślin na wyższy DLI zależy między innymi od temperatury, dostępności wody i stężenia CO₂.
Załóżmy, że producent podaje:
Pobór energii: 300W
PPF: 840µmol/s
Skuteczność: 2,8µmol/J
Zalecana powierzchnia: 100x100cm
Regulacja: 0 do 100%
Mapa PPFD: dostępna
Co możemy z tego wywnioskować?
Informuje o przybliżonym poborze energii elektrycznej.
Informuje o całkowitej ilości fotonów generowanych przez lampę.
Informuje o skuteczności przetwarzania energii elektrycznej na światło fotosyntetyczne.
Pokazuje, ile światła rzeczywiście dociera do poszczególnych części powierzchni.
Dopiero zestawienie tych informacji daje dobry obraz możliwości lampy.
Jeżeli porównujemy dwa modele, warto wykonać następujące kroki.
Nie sugeruj się wyłącznie nazwą modelu.
Nazwa „LED 1000” nie musi oznaczać poboru 1000W.
Zawsze sprawdzaj parametr:
Power consumption, actual power lub input power.
Wyższy PPF oznacza większą całkowitą ilość generowanych fotonów fotosyntetycznych.
Pozwala ocenić efektywność energetyczną.
To jeden z najważniejszych etapów.
Mapa dla 60x60cm nie może być bezpośrednio porównywana z mapą dla 120x120cm.
Porównuj mapy wykonane w podobnych warunkach.
Nie patrz wyłącznie na najwyższą liczbę w centrum.
Istnieją aplikacje próbujące szacować PPFD przy pomocy czujnika lub aparatu smartfona.
Mogą być przydatne do orientacyjnego porównania różnych ustawień, ale nie należy zakładać, że każdy telefon będzie mierzył światło z dokładnością profesjonalnego miernika kwantowego.
Na wynik wpływa między innymi:
Do dokładnych pomiarów wykorzystuje się czujniki kwantowe zaprojektowane specjalnie do pomiaru PPFD.
Jeżeli dysponujemy odpowiednim miernikiem, warto dokonać pomiarów w kilku punktach.
Na przykład dla powierzchni 100x100cm:
Pozwala to stworzyć własną mapę światła.
Pomiar powinien być wykonywany:
na wysokości wierzchołków roślin.
To właśnie ilość światła docierająca do powierzchni roślin jest dla nas najważniejsza.
Lampy złożone z kilku długich listew LED mogą rozprowadzać źródła światła na dużej powierzchni.
Może to ułatwiać uzyskanie równomiernego PPFD.
W klasycznej lampie z niewielkim panelem duża część światła może być skoncentrowana w centrum.
Konstrukcja wielolistwowa pozwala rozmieszczać diody na większej powierzchni.
Nie oznacza to jednak, że każda lampa typu bar jest automatycznie lepsza.
Nadal należy sprawdzić:
Lumeny zostały stworzone do opisywania jasności światła z punktu widzenia człowieka.
Nasze oczy są szczególnie wrażliwe na określone długości fal.
Rośliny wykorzystują światło inaczej.
Dlatego:
duża liczba lumenów nie oznacza automatycznie dobrej lampy do roślin.
Przy oświetleniu ogrodniczym znacznie bardziej przydatne są PPF i PPFD.
Lux również jest jednostką odnoszącą się do percepcji światła przez człowieka.
Miernik lux może być użyteczny do porównywania zmian w tym samym systemie oświetleniowym, ale nie jest bezpośrednim odpowiednikiem miernika PPFD.
Jest to szczególnie istotne w przypadku lamp LED o różnych widmach.
Dlatego profesjonalne pomiary oświetlenia roślin wykonuje się przy pomocy czujników kwantowych.
Waty mówią przede wszystkim o poborze energii.
Wartość z samego centrum powierzchni nie pokazuje jakości całego rozkładu światła.
PPFD zmienia się wraz z odległością lampy.
Mapa 60x60cm nie może być bezpośrednio porównywana z mapą 120x120cm.
Dwie lampy o tej samej mocy mogą generować różną ilość światła.
PPFD bez uwzględnienia fotoperiodu nie pokazuje całkowitej dziennej dawki światła.
Nadmierna ilość światła może zwiększać zużycie energii bez proporcjonalnych korzyści dla roślin.
| Parametr | Co oznacza? | Jednostka |
|---|---|---|
| PAR | zakres promieniowania fotosyntetycznie czynnego | najczęściej 400 do 700nm |
| PPF | całkowity strumień fotonów emitowany przez lampę | µmol/s |
| PPFD | ilość fotonów docierająca do określonej powierzchni | µmol/m²/s |
| DLI | całkowita dzienna ilość światła | mol/m²/dzień |
| Skuteczność | liczba fotonów generowanych z jednostki energii | µmol/J |
Najprościej zapamiętać:
PAR = jaki zakres światła analizujemy
PPF = ile światła produkuje lampa
PPFD = ile światła dociera do roślin
DLI = ile światła roślina otrzymuje przez cały dzień
µmol/J = jak efektywnie lampa wykorzystuje energię elektryczną
Na przykład:
60x60cm, 80x80cm, 100x100cm lub 120x120cm.
Sałata, zioła i pomidory mogą mieć bardzo różne wymagania świetlne.
Nie oceniaj urządzenia wyłącznie na podstawie watów.
Pozwoli to ocenić efektywność energetyczną.
Sprawdź całą powierzchnię, a nie tylko jej środek.
Porównuj lampy w podobnych warunkach.
Połącz PPFD z planowaną liczbą godzin pracy oświetlenia.
Dimmer daje możliwość dostosowania lampy do różnych etapów rozwoju roślin.
PPF, PPFD, PAR i DLI nie są parametrami stworzonymi wyłącznie po to, aby komplikować specyfikacje lamp LED.
Każdy z nich dostarcza innej informacji.
PAR opisuje zakres promieniowania fotosyntetycznie czynnego.
PPF informuje o całkowitej ilości światła fotosyntetycznego generowanego przez lampę.
PPFD pokazuje, ile tego światła rzeczywiście dociera do określonej powierzchni.
DLI uwzględnia natomiast zarówno intensywność światła, jak i czas jego działania.
Dlatego przy wyborze lampy LED warto przestać pytać wyłącznie:
„Ile ta lampa ma watów?”
Znacznie lepsze pytania brzmią:
Jaki ma PPF?
Jaką ma skuteczność w µmol/J?
Jak wygląda jej mapa PPFD?
Na jakiej powierzchni wykonano pomiary?
Z jakiej wysokości wykonano pomiar?
Jakie DLI otrzymają moje rośliny przy określonym czasie świecenia?
Dopiero połączenie tych informacji pozwala świadomie porównywać nowoczesne lampy LED i dobrać oświetlenie odpowiednie do legalnej uprawy pomidorów, papryki, ziół, sałat, rozsady oraz wielu innych roślin.
Jaki growbox wybrać? Porównanie rozmiarów 60×60, 80×80, 100×100, 120×120 i 150x150cm Wybór odpowiedniego growboxa jest jedną z pierwszych decyzji przy tworzeniu domowej...
Czytaj całość
Jak mierzyć temperaturę i wilgotność w growboxie? Gdzie umieścić czujnik? Temperatura i wilgotność należą do najważniejszych parametrów kontrolowanych podczas uprawy roślin w zamkniętej...
Czytaj całość
Automatyczne podlewanie roślin. Jak zbudować prosty system nawadniania krok po kroku? Automatyczne podlewanie może znacząco ułatwić prowadzenie domowej uprawy roślin. Zamiast każdego dnia...
Czytaj całość
Jak nawozić rośliny w doniczkach od sadzonki do pierwszych owoców? Kiedy zacząć nawozić młodą sadzonkę? Czy po przesadzeniu od razu podawać nawóz? Kiedy przejść z Grow na Bloom? Czy...
Czytaj całość