Növényvilágítás - Világítástechnika

A világítás elengedhetetlen ahhoz, hogy a növények jól fejlődjenek az üvegházban vagy a Grow Boxban. A növények optimális megvilágítása elősegíti a növekedést és a termést. Válaszd ki a megfelelő világítást a növények egészséges növekedésének biztosítása érdekében.

 

A tapasztalt termesztők ma már a LED-es növényvilágításra használatára esküsznek. Ennek oka meggyőző, mindenekelőtt a fénykibocsátó diódák más technológiákhoz képest páratlan hatékonysága. Jelenleg nem létezik olyan technológia, amely hatékonyabban alakítaná át az elektromos energiát fénnyé.

Hogy az egészet érthetőbbé tegyük, itt egy közvetlen összehasonlítás: a hagyományos izzók fényhasznosítása mindössze 2 %. Ez azt jelenti, hogy a szolgáltatott energiának csak 2 %-a hasznosul fény formájában. A fejlettebb nátriumgőzlámpák itt jobban teljesítenek, és a felhasznált energia akár 30 %-át is képesek fénnyé alakítani. A legkorszerűbb növényvilágítási LED-ek fényhozama 85 %. A költség-haszon arány jelenleg verhetetlen. Egyszerűen nincs hatékonyabb világítási lehetőség a növények növekedéséhez, mint a LED-ek.

Mára olyan nagy teljesítményű LED-eket fejlesztettek ki, amelyek 4000°K fényhőmérsékletükkel szinte teljesen megfelelnek a napfénynek. A hatékonyság 180 lumen/watt körüli. A kibocsátott fény spektruma az ultraibolyától az összes színen át az infravörös tartományig terjed. A növények pozitívan reagálnak erre a napfényhez hasonló fényre, ami több mint kétszeres termésnövekedést eredményez.
Ezzel egyidejűleg az áramköltségek akár 60 %-kal is csökkenthetők.

A LED-es világítás felhasználóbarátsága különösen említésre méltó. A nálunk kapható lámpák plug-and-play rendszerűek. Ez azt jelenti: kicsomagolod őket, bedugod, bekapcsolod - és kész.

Az esetenként bonyolultabb nátriumgőzlámpákhoz képest ez kétségtelenül nagy előrelépés. Nem kell semmit összeszerelni, nem kell elektromos szerelést végezni, és nincs szükség további eszközökre, például előtétekre vagy fényvisszaverőkre.

 

Mik azok növényi fény LED-ek és hogyan működnek

A LED-ek ("Light Emitting Diodes", azaz fénykibocsátó diódák) különböző kivitelben kaphatók, bár az alapvető kialakításuk mindig ugyanaz. A dióda egy félvezetőt tartalmaz, amely fényt bocsát ki, amikor elektromos áram folyik rajta keresztül. Erre a félvezetőre általában műanyag vagy üveglencséket szerelnek, és esetenként a LED-chipekre fényvisszaverőket használnak.

Ezeknek a kis fénykibocsátó diódáknak a régebbi fényforrásokkal összehasonlítva kétségtelenül a fényspektrumuk és a sugárzási szögük a legszembetűnőbb tulajdonságuk. A felhasznált félvezetőtől függően a LED különböző színeket produkál. Ez azt jelenti, hogy egyetlen chip fényspektruma meglehetősen korlátozott például egy nátriumgőzlámpához képest. Mindazonáltal a különböző fénykibocsátó diódák célzott kombinálásával széles vagy akár a növények igényeinek megfelelő speciális színspektrumot lehet létrehozni. Ez azt jelenti, hogy a növényvilágítás LED-jei vagy univerzálisan használhatók, vagy pontosan megfelelnek a növények igényeinek.
Az első kérdés, amit fel kell tenni, a következő:

 

Melyik világítás melyik termőterületre való?

Milyen növényi fényre van szükség a növekedési fázisban?

Az egészséges fejlődés érdekében a vegetatív fázisban elengedhetetlen, hogy a növények a kék színspektrumba tartozó fényt kapjanak. Az optimális spektrum általában 4000 és 8000 Kelvin között mozog, az 5000 és 7000 Kelvin közötti izzók különösen hatékonyak.

 

Milyen világítás alkalmas a virágzási fázisban?

Ahhoz, hogy szobanövényei erős virágokat és zamatos termőket hozzanak, a vörös színspektrumba tartozó fényre van szükségük. Ehhez a 2500 és 3500 Kelvin közötti hullámhosszúság ideális. A jelenlegi kutatási eredmények azt mutatják, hogy az infravörös fény (kb. 730 nm) további használata előnyös a növények növekedése szempontjából. Ezért az infravörös LED-eket egyre inkább beépítik a teljes spektrumú LED-lámpákba.

 

Mik azok a teljes spektrumú LED-ek?

A modern LED-technológia lehetővé teszi a növények számára a csírázástól a virágzásig szükséges teljes fényspektrum integrálását. A különböző hullámhosszúságú LED-ek használata kiegyensúlyozott színspektrumot biztosít. A LED-növesztőfények esetében a színspektrumot általában nanométerben (nm) adják meg a kelvin helyett. A teljes spektrumú LED-ek általában 400 és 780 nm közötti tartományban működnek, beleértve a vörös színtartományt is. Egyes modellek, mint például a Hortimol MHX4 és a Hortimol MG8, még további UV-A fényt is kínálnak az FSMUV változatban.

 

Mely lámpák alkalmasak a termesztésre?

Most már kaphatók kiváló minőségű LED-lámpák, amelyek kifejezetten a fiatal növények és dugványok termesztésére alkalmasak. Ezek nagyon kevés hőt termelnek, és elkerülik a forró pontokat, ami védi az érzékeny fiatal növényeket, és elősegíti a sikeres gyökérképződést. Az olyan megoldások, mint a Secret Jardin Cosmorrow LED-ek ideálisak erre a célra, és praktikus kettős tápegységgel rendelkeznek, amelyekkel közvetlenül két LED-es fénycsíkot lehet táplálni.

 

A LED-ek műszaki adatai

A teljesítmény

Egy elektromos készülék teljesítményét wattban fejezik ki, és nagyjából megadja, hogy mire számíthatunk a fényforrástól. Kezdeti szűrőkritériumként használható, de kevésbé alkalmas egy világítóeszköz részletes értékelésére vagy különböző rendszerek közvetlen összehasonlítására.

 

Lumen

A fényforrás fényáramát lumenben adják meg, de csak az emberi szem számára látható spektrumtartományban. Ez a tartomány csak részben fedi le azt a színspektrumot, amelyre a növényeknek a hatékony fotoszintézishez szükségük van. Ezenkívül a lumen mérése figyelembe veszi az emberi szem különböző színekre való eltérő érzékenységét. A zöld fényt például intenzívebben érzékeli, mint a kék vagy a vörös fényt. Mint már tudja, a fotoszintézis fordítva működik - a kék és a vörös fény sokkal fontosabb a növények számára. Ez azt jelenti, hogy a lumenben megadott fényáram nem alkalmas a termesztő LED-ek alkalmazásához. Csakúgy, mint a teljesítmény, ez is csak durva iránymutatásként használható.

 

A PAR-érték

A PAR-érték jobb mutató, és azt mutatja, hogy a fényforrás mennyi energiát bocsát ki a fotoszintézis szempontjából fontos színspektrumban. Ezért megoldja azt a problémát, amely a lumen mérésekkel kapcsolatban fennáll. Meg kell azonban jegyezni, hogy a fotoszintézisben nem az energia a döntő tényező, mivel ez a folyamat kvantummechanikai elveken alapul. A PAR-érték azonban egy lépés a helyes irányba, és segíthet a LED-ek pontosabb értékelésében. Ebben az összefüggésben a PPFD-érték általában még pontosabb.

A hatékonyság

A hatásfok a kimenő teljesítmény (fénykibocsátás) és a bemenő teljesítmény (energiafogyasztás) arányát írja le. Más szóval, ez a szám azt mutatja, hogy mennyi fényt termel egy felhasznált joule (watt/másodperc). A fényt hullámnak (radiometrikus) és fényrészecskének, "fotonnak" is tekinthetjük. Ha a fényt hullámnak tekintjük, akkor a lámpa által kibocsátott fény wattban mérhető. Fotonikus megfigyelés esetén ezt mikromolban nevezzük. A növényvilágítás területén nem a teljes spektrális tartományt mérik, hanem elsősorban a 400 és 700 nm közötti hullámhosszakat, az úgynevezett PAR-tartományt. Más hullámhosszak, például az UV és a távoli vörös tartományok figyelembe vétele azonban egyre fontosabbá válik, és a 380-780 nm-ig terjedő megfigyelési tartomány kiterjesztéséhez vezetett. A lámpatestek hatékonyságára különböző értékek adhatók meg. Figyelembe vehető a modul- vagy a rendszerhatásfok.

 

A fénymodul hatásfoka = a fényforrás hatásfoka

A nátriumgőz fényforrások hatékonyságára vonatkozó információk magára a fényforrásra vonatkoznak. Ebben az összefüggésben a modul hatásfok vagy a fényforrás hatásfoka kifejezést használják. A meghajtó vagy az előtét, valamint a fényvisszaverők, burkolatok vagy lencsék által okozott veszteségek nem szerepelnek ezekben az adatokban. Egy hagyományos nátriumgőz fényforrás hatásfoka 1,7 µmol/J. Ez azt jelenti, hogy 600 watt bemeneti teljesítmény mellett a fényforrás 600 watt x 1,7 µmol/J = 1020 µmol/s fénykibocsátást produkál.

 

Rendszerhatékonyság = a teljes rendszer hatékonysága

Ahogy a neve is mutatja, a rendszerhatékonyság a teljes világítási rendszer értékére utal, amely magában foglalja a lámpatest összes komponensét. Ezt három példával lehet szemléltetni.

 

Példa: Nátriumgőzlámpa 600W

A fényforrás hatékonysága: 1,7µmol/J
Az előtét hatásfoka: 94%
A nátriumgőz fényforrás 600 W-os ellátásához az előcsatlakozó nagyobb teljesítményt fogyaszt. Esetünkben az előcsatlakozó teljesítményfelvétele 638W, és 600W-ot szolgáltat a fényforrásnak.
A fennmaradó 38W hő formájában távozik.

Reflektor hatékonysága: 85%
Mivel a nátriumgőzlámpák 360°-os szögben bocsátják ki a fényt, ezért fényvisszaverőre van szükségük.
Még a legjobb reflektorok sem működnek veszteségek nélkül, és a fény egy része nem a növényekre irányul, hanem elveszik.

A fenti információk birtokában most kiszámíthatjuk egy nátriumgőz lámpatest rendszerhatásfokát:

Modul hatásfok x előcsatlakozó hatásfok / 100 x reflektor hatásfok/100 = rendszer hatásfok

1,7µmol/J x 94/100 x 85/100 = 1,358µmol/J

Egy 638 W teljesítményfelvételű nátriumgőzlámpa 638 W x 1,358 µmol/J = 866 µmol/s teljesítményt produkál.

 

PPFD

Ez az érték azt mutatja meg, hogy egy fényforrás hány fotont bocsát ki a fotoszintézis szempontjából releváns fényspektrumban egy meghatározott területre, általában 1 m²-re vonatkoztatva. A PPFD-érték mértékegysége µmol/(s*m²), és alapvetően jó képet ad az új növénylámpa megvilágítottságáról. Ennek az értéknek a szemléltetésére gyakran használnak speciális diagramokat, amelyek a fény eloszlását is mutatják. Meg kell azonban jegyezni, hogy a PPFD-értéket és a megfelelő diagramokat soha nem szabad elszigetelten szemlélni. Alapvető fontosságú, hogy mindig figyelembe vegyük a kísérő körülményeket. Például: Milyen magasságban mérték a lámpát? Milyen volt a sugárzási szög? Soha nem lehet a PPFD-értéket önmagában használni két rendszer összehasonlítására.