Växtljus

OM LUMEN, LUX, PAR, PPF, PPFD OCH LED-VÄXTLAMPOR

Vad är ljus?

Ljus är elektromagnetiska vågor uppdelat i olika våglängder. Gränserna för vad vi människor kan se ligger mellan 400nm och 700nm. Det är när vi ser alla dessa som vi uppfattar vitt ljus.
PAR

Både växter och det mänskliga ögat kan se våglängder mellan 400-700 nm. Dessa våglängder kallas för Photosynthetic Active Radiation på engelska, förkortat PAR.

Det mänskliga ögat är mest känsligt för gulgrönt ljus med en våglängd kring 555nm, det synliga ljuset från solen har en våglängdspik kring 500nm. Men växter ser inte ljus på samma sätt som vi gör.

Fotosyntesen som får plantorna att växa, reagerar på ett bredare ljusspektrum och har dessutom en motsatt känslighet. Växter är minst känsliga för grönt men föredrar början och slutet på frekvensområdet, nämligen ett band på 440nm, dvs blått, och ett på 660nm som är rött mot infrarött.

De blå våglängderna ökar biomassan och stimulerar klorofyllbildning, och det röda stimulerar rotinitiering, blomning och sträckningstillväxt.

*Bild: Det mänskliga ögats känslighet jämfört med fotosyntesens känslighetsområde.

Lumen och Lux

Lumen är enheten för ljusflöde, dvs den mängd ljus som en ljuskälla avger i alla riktningar under en viss tid. Lumen har enhetssymbolen lm. Lux är SI-enheten för illuminans (belysning) och har enheten lx. En lux är definierad som en lumen per kvadratmeter. Man mäter lux när man vill veta hur mycket ljus man har på en viss yta.

Lumen och Lux följer det mänskliga ögats känslighet för olika våglängder i PAR-spektrat och en luxmätare är känsligast för gult/grönt ljus (555nm). Eftersom växterna har motsatt känslighet/mottaglighet så kan man inte använda lumen och lux för att mäta ljusegenskaper på en ljuskälla för växtodling.

Konventionella lampor som tex metallhalogen, MH, och högtrycksnatrium, HPS, ger väldigt många lumen men det avgivna ljuset är inte optimalt för växternas fotosyntes. Dessa avger lite ljus i rätt våglängd och det ljus som det avges måste växterna arbeta extra mycket för att konvertera till användbar våglängd.

*Bilden visar karakteristik på en luxmätare och en PAR-mätare. 

HID - High Intensity Discharge, HPS & MH

HID-Lampor används mycket i växthusodling. Men har egentligen ganska dåliga ljusegenskaper så det krävs mängder med lumen och watt för att få ut tillräckligt med ljus till växterna.

Här är en spektrumkarta för en HPS-Lampa. Väldigt lite blått ljus en del rött men mest avger den ljus i det gul-orangea spektrat.

Här är en spektrumkarta för en MH-Lampa. Väldigt lite rött, mest gult och en del blått.

Fotoner

Forskarna har visat att det finns ett samband mellan antalet fotoner och fotosyntes. De har också upptäckt att det finns ett direkt samband mellan antalet fotoner i PAR spektrumet och den fotosyntetiska potentialen hos en växt och i slutändan avkastningen i en anläggning. Att räkna antalet fotoner i PAR spektrum har därför snabbt blivit standard i växthus-industrin.
PPF
Antalet fotoner i PAR spektrum mäts i PPF, Photosynthetic Photon Flux och har enheten µmol/s. Eftersom en ljuskälla avger fotoner i stora mängder så måste vi använda en multiplikator, i detta fall Avogadros konstant (6,0221415 × 1023) för att få ett uttryck i mol. 1 mol fotoner är 6,0221415 × 1023 fotoner. Detta är en hel del fotoner och för att få det till nivåer som är lättare att förstå så delar vi med 1 miljon, vilket ger mikro-mol (mikromol). Så 1 mikromol är alltså 6,0221415 × 1017 fotoner. PPF kan man jämföra med lumen men baserat på växternas känslighet istället för det mänskliga ögat.
PPFD

I odlingssammanhang är det intressant att mäta den mängd ljus som är tillgänglig för växtens fotosyntes. Därför mäter man i mikromol fotoner per sekund och per kvadratmeter inom PAR. Detta uttrycks i PPFD, Photosynthetic Photon Flux Density med enheten µmol/m2/s. PPFD kan vi jämföra med Lux men baserat på växternas känslighet istället för det mänskliga ögat.

*Bild: En PPFD mätare med quantum sensor

Ljuskvalitet
PPF och PPFD anger bara mängden fotoner. Växter behöver olika färger för olika processer. Med olika färger på ljuset kan man påverka form, tillväxt och utvecklingshastighet av plantan. I växthus används traditionellt soljus som primärljus och kvalitetsljus, och man tillför artificiellt ljus som HPS för att öka mängden fotoner. Men med LED tekniken öppnas nya möjligheter att utöver tillförsel av fotoner ävenn kunna styra ljuskvaliteten.
LED

Lysdioder eller LED (Light Emitting Diode) avger endast specifika våglängder av ljus och har en relativt lång livslängd (ca 50.000 timmar). Möjligheten att kombinera specifika våglängder gör dem till den optimala lösningen för växthusodling. LED tekniken har utvecklats snabbt och idag finns det armaturer som är kraftfulla nog att öka avkastningen samtidigt som de sparar upp till 75% av energiförbrukningen jämfört med traditionella HID lampor.


© 2019 Venso. ALL RIGHTS RESERVED