страница загружается

системи освітлення для рослин: термінологія і метрики

дата публікації: 2018-10-22 17:33:01

Якщо ви досліджували світлодіодні системи освітлення для садівництва, то ймовірно були здивовані різними показниками, які виробники освітлення використовують для просування своєї продукції.

Ось деякі терміни і скорочення, з якими ви, ймовірно зіткнетеся при виборі обладнання: Watts, lumens, LUX, FC - foot candles, PAR, PPF, YPF, PPFD, PBAR а также эффективность фотонов и пр.

Хоча всі ці терміни дійсно відносяться до висвітлення, лише деякі з них відображають істинні значення системи освітлення для рослин.

Метою даної публікації є розшифровка цих термінів і скорочень, а також виправлення деяких поширених непорозумінь.

Наше завдання допомогти споживачам у розумінні того, які показники застосовні до систем освітлення для рослинництва, а які ні!

При вивченні систем освітлення для садівництва вам необхідно відповісти на три важливих питання:

  • Скільки PAR виробляє прилад (вимірюється як PPF -фотосінтетіческій потік фотонів)?
  • Скільки миттєвого PAR з приладу є рослинам (вимірюється як PPFD - щільність фотосинтетичного потоку фотонів)?
  • Скільки енергії використовується приладом, щоб зробити PAR доступним для ваших рослин (вимірюється як ефективність фотонів в мкмоль / Дж).

для справки: фотосинтез - це складний процес, в яких вода і двоокис вуглецю перетворюються в крохмаль і кисень за участю енергії світла. Інакше кажучи, енергія світла, що передається за допомогою фотонів, перетворюється в хімічну енергію - це процес, який відбувається у всіх рослинах.

Малюнок 1: Крива фотосинтетичного світлового відгуку

Watt

Watt - одиниця виміру потужності, а також теплового потоку, потужності постійного електричного струму, активної, реактивної і повної потужності змінного електричного струму, потоку випромінювання і потоку енергії іонізуючого випромінювання.

Часто зустрічається оману споживачів при виборі освітлення для рослин, полягає в застосуванні помилкових і застарілих метрик. Зокрема, це орієнтуватися на одиницю виміру потужності (Вт).

ЛЮМЕН

Рослини і люди сприймають світ зовсім добре один від одного. Люди і багато тварин використовують так зване фотооптичні зір в добре освітлених умовах для сприйняття кольору і світла.

Люмени - це одиниця виміру, заснована на моделі чутливості людського ока в добре освітлених умовах, тому модель називається «крива фотосинтетичного світлового відгуку» (рис. 1). Як бачите, крива фотосинтетичного відгуку має форму дзвіночка і показує, наскільки люди набагато більш чутливі до зеленого світла, ніж до синього або червоного.

На відміну від очей людини, сприйнятливість рослин на світло охоплює значно ширшу частину спектру. В результаті, раніше застосовується одиниця люкс або люмени / м 2 не описувала належним чином продуктивність ламп, пов'язану з максимальною швидкістю фотосинтезу рослин.

LUX/ЛЮКС

LUX - одиниця виміру освітленості. Люкс дорівнює освітленості поверхні площею 1 м2 при світловому потоці падаючого на неї випромінювання, що дорівнює 1 лм. Відповідно: 1 лк = 1 лм / м2.

FC

FC (Foot Candle) — фут свічка - одиниця виміру інтенсивності світла.

1 FC дорівнює загальній інтенсивності світла, що падає на квадратний фут від джерела світла - (1 свічка, що знаходиться на відстані 1 фута). Термін використовується в США для опису чутливості в технічних параметрах. Один FC ≈ 10,764 люкс.

Інтенсивність прямого сонячного світла приблизно дорівнює 10 000 FC. Інтенсивність світла в похмурий день, близько 1000 FC. Інтенсивність світла всередині приміщення біля вікна може перебувати в діапазоні від 100 до 5000 FC, в залежності від орієнтації вікна, пори року і широти.

Люксметри LUX і FC вимірюють інтенсивність світла (з використанням люменів) для комерційного і житлового освітлення, з тією лише різницею, що одиниці вимірювання складають одиницю площі, на якій вони вимірюються (LUX використовує люмен / м2, а FC - люмен / фут2).

Використання LUX або FC, як одиниць для вимірювання інтенсивності світла в системах освітлення для рослин дасть вам різні показники в залежності від спектру джерела світла, навіть якщо ви вимірюєте однакову інтенсивність PAR.

Фундаментальна проблема з використанням LUX або FC при вимірюванні інтенсивності світла в системах освітлення для рослин полягає в недостатньому уявленні синього (400 - 500 нм) і червоного (600 - 700 нм) світла у видимому спектрі.

Люди, як правило не ефективні в сприйнятті світу в цих діапазонах, але рослини дуже ефективні у використанні червоного і синього світла для стимулювання фотосинтезу.

Ось чому вати, люмени, люкси і FC ніколи не повинні використовуватися в якості одиниць виміру при виборі джерела освітлення для рослин.

PAR

Фотосинтетичний активна радіація, або, скорочено, ФАР (PAR) - частина доходить до біоценозів сонячної радіації в діапазоні від 400 до 700 нм, яка використовується рослинами для фотосинтезу (рис. 1). Ця ділянка спектра більш-менш відповідає області видимого випромінювання.

PAR є широко використовуваним (і часто неправильно) терміном, пов'язаним з освітленням для рослин. PAR не є виміром або «метрикою», як наприклад см, фути, дюйми, метри або кілограми. Швидше, він визначає тип світла, необхідний для підтримки фотосинтезу.

Кількість і спектральний якість PAR-світла є важливими параметрами, щоб звернути на себе увагу. Зазвичай PAR вимірюється в мкмоль фотонів м-2 с-1, що позначають як щільність фотосинтетичного фотонного потоку (англ. Photosynthetic photon flux density, PPFD).

Фотосинтетичний фотонний потік - сумарне число фотонів, що випромінюються в секунду в діапазоні довжин хвиль від 400 до 700 нм (мкмоль / с). Іноді цю величину виражають у Ейнштейна, тобто, МСЕ м-2 с-1, хоча ця одиниця не є стандартною і її використання часто неоднозначно. PAR можна висловлювати в одиницях енергії (інтенсивність випромінювання, Ватт / м2); це актуально при розгляді балансу енергії фотосинтезирующих організмів, але оскільки фотосинтез є квантовим процесом, то в фізіології рослин PAR найчастіше висловлюють в одиницях PPFD.

Квантові датчики є основним інструментом, використовуваним для кількісної оцінки інтенсивності світла в системах освітлення для рослин. Ці датчики працюють з використанням оптичного фільтра для створення рівномірної чутливості до світла PAR і можуть використовуватися в поєднанні з вимірювачем освітленості для вимірювання миттєвої інтенсивності світла або реєстратором даних для вимірювання сукупної інтенсивності світла.

PPF

PPF - фотосинтетичний потік фотонів. PPF вимірює загальну кількість PAR, яке виробляється системою освітлення кожну секунду. Це вимір проводиться з використанням спеціального інструменту, званого інтегрує сферою, який захоплює і вимірює практично всі фотони, що випускаються системою освітлення. Одиниця, яка використовується для вираження PPF - це микромоль в секунду (мкмоль / с).

Це, ймовірно, другий за важливістю спосіб вимірювання систем освітлення для рослин, але з якоїсь причини більшість компаній виробляють освітлення для рослинництва не перераховують цей показник в технічних характеристиках свого обладнання.

Важливо відзначити, що PPF не повідомляє вам, скільки виміряного світла фактично потрапляє на рослини, але є важливим показником, якщо ви хочете розрахувати, наскільки ефективна система освітлення при створенні PAR.

ефективність PPF

Ефективність світла вимірюють в umol / J. Це кількість мікромолей, які прилад виробляє на джоуль.

Іншими словами, на кожен ват, який входить в світлодіод, нам треба знати, скільки фотонів виходить з приладу? Ефективність PPF також відома як ефективність PAR.

Щоб розрахувати ефективність PPF, потрібні два набору чисел - PPF і потужність (Дж / с). Розділивши PPF на потужність, ви отримаєте umol / J.

Наприклад: 1100 ммоль/с/500 Дж/с = 2,2 мкмоль/Дж.

Крім того, якщо ви знаєте ефективність PPF і потужність освітлення, ви можете розрахувати PPF. Для цього помножте ефективність PPF на потужність. Наприклад: 2,5 мкмоль/Дж х 400 Дж/с = 1000 мкмоль/с.

Починаючи з 2018 року, ефективність діодів або плат досягає 3 мкмоль / Дж для певних довжин хвиль або спектрів, як правило, з червоними світлодіодами або білими діодами. Однак після включення в LED-систему для вирощування світлодіодів зі спектром для рослин, ефективність може впасти до 1,5-2,2 мкмоль / Дж залежно від інших довжин хвиль і ефективності драйвера.

1,5 мкмоль / Дж вважається ефективним. Все, що вище 2,0 мкмоль / Дж, вважається дуже ефективним. Для порівняння, багато представлені світильники ДНАТ на ринку, мають ефективність 1,3 мкмоль / Дж-менш.

PPFD

PPFD - щільність фотосинтетичного потоку фотонів. PPFD вимірює кількість PAR, яке фактично надходить на рослини, або, як міг би сказати вчений: «кількість фотосинтетичний активних фотонів, які падають на дану поверхню кожну секунду». PPFD - це «точкове» вимір певного місця на поверхні вашого рослини, яке вимірюється в мікромолі на квадратний метр в секунду (мкмоль / м2 / с).

PBAR

Прийнято вважати, що в фотосинтезі може ефективно використовуватися тільки світло в діапазоні від 400 до 720 нм. У реальному сонячному світлі в цю область потрапляє 45% випромінювання, так що теоретичний максимальний ККД перетворення сонячної енергії становить приблизно 11%. Однак в дійсності рослини не поглинають весь падаючий сонячне світло в зазначеному діапазоні (через відображення, дихання і потреби в оптимальному рівні сонячної радіації) і не переводять всю зібрану енергію в біомасу.

Потік біологічно активної радіації рослин (PBAR) аналогічний потоку PPF, за винятком того, що він враховує довжини хвиль від 350 до 800 нм. Одиниці виміру в мкмоль / сек., (Рис.1).

Останні висновки вчених про параметр (PBAR) - засновані на спостереженні, що рослини мають світлочутливі пігментами поза діапазону 400 і 700 нм. Вимірювання потоку PBAR трохи вище, ніж PPF, оскільки при зчитуванні враховуються ультрафіолетові і інфрачервоні фотони, за умови, що джерело світла містить ці довжини хвиль.

Потік PBAR стає все більш важливою метрикою, оскільки медичні рослини демонструють чутливість до довжин хвиль за межами типового діапазону PAR (Рис.1), і багато виробників світлодіодних світильників включають ці довжини хвиль в свої спектри (Рис.2).

PBAR рідко зустрічається на листах специфікацій виробників, не кажучи вже про справжні свідченнях PPFD в широко представлених на ринку освітлювальних системах.

Малюнок 2: Видимий спектр світла - частина спектра електромагнітного випромінювання.

Потік PBAR стає все більш важливою метрикою, оскільки медичні рослини демонструють чутливість до довжин хвиль за межами типового діапазону PAR (Рис.1), і багато виробників світлодіодних світильників включають ці довжини хвиль в свої спектри (Рис.2).

PBAR рідко зустрічається на листах специфікацій виробників, не кажучи вже про справжні свідченнях PPFD в широко представлених на ринку освітлювальних системах.

ФОТОН

Фотон - це мінімальний носій енергії, за допомогою якого відбувається передача світла. Оскільки реакція фотосинтезу - це поглинання клітинами рослини атома фотона, то буде резонно визначити їх кількість, прийняте рослиною в секунду.

На підставі даних сучасних досліджень, в області біології, однією з найважливіших величин для позначення кількості світла є фотонний потік, який потрапляє на поверхню рослини (PPFD).

Якщо відомий точний спектр випромінювання, то (PPF) - фотосинтетичний фотонний потік в мкмоль / с можна модифікувати, використовуючи вагові коефіцієнти для кожної довжини хвилі. Цей параметр, являє собою ФАР, зважену відповідно до ефективності фотосинтезу по кожній довжині хвилі. Він носить назву, засвоюваний рослиною потік фотонів від англ. yield photon flux (YPF).

Малюнок 3: Ваговий коефіцієнт фотосинтезу. Крива вагового коефіцієнта фотонів дозволяє перевести PPFD в YPF; крива вагового коефіцієнта енергії дозволяє зробити те ж саме для (PAR) ФАР, вираженої в ватах або джоулях.

Червона крива на графіку показує, що фотони з довжиною хвилі близько 610 нм (оранжево-червоний) мають максимальну фотосинтетичною активністю в розрахунку на один фотон, оскільки короткохвильові фотони несуть більше енергії на один фотон. А ось максимум фотосинтезу в розрахунку на одну одиницю енергії знаходиться при більшій довжині хвилі, близько 650 нм (темно-червоний).

Існує типове оману щодо впливу якості світла на ріст рослин, оскільки багато виробників стверджують, що можна значно поліпшити показники зростання змінивши спектральний розподіл або інакше кажучи співвідношення кольорів в падаючому світлі. Цей твердження базується на широко поширеною оцінкою впливу якості світла на фотосинтез, отриманого на основі кривої усваиваемого рослиною потоку фотонів або YPF-кривої, відповідно до якої помаранчеві і червоні фотони з довжиною хвилі 600-630 нм дають на 20-30% більше фотосинтезу ніж блакитні і ціанові фотони з довжиною хвилі 400-540 нм.

Слід пам'ятати, що крива YPF була побудована на основі коротких вимірювань фотосинтезу в одному аркуші при низькому освітленні. Деякі більш тривалі дослідження, в яких використовувалися цільні рослини при сильному освітленні, вказують на те, що, по-видимому, якість світла значно менше впливає на ріст рослин, ніж його кількість.

У разі об'єднання світлового середовища людини і рослини кращим є світло, що забезпечує не тільки потреби рослини, а й зоровий комфорт людини, тобто білий світ високої передачі кольору.

для довідки: Сучасний світлодіодний білий світ по ефективності в мкмоль / Дж не поступається світильників ДНАТ 600-1000 Вт, використовуваних в промислових теплицях, і незначно поступається вузькосмуговим світлодіодним джерел.

Еффектівность фотонів

Ефективність фотонів відноситься до того, наскільки ефективна система освітлення для садівництва при перетворенні електричної енергії в фотони PAR.

Багато виробників світильників для рослинництва використовують загальну електричну потужність або ват на квадратний метр в якості метрики для опису інтенсивності світла. Проте, ці метрики насправді нічого не говорять вам, так як вати - це вимір, яке описує електричний вхід, а не світловий вихід.

Якщо PPF світла відомий разом з вхідною потужністю, ви можете розрахувати, наскільки ефективна система освітлення для ваших рослин при перетворенні електричної енергії в PAR.

для довідки:

Нагадуємо, що одиниця вимірювання для PPF - це (мкмоль / с), а одиниця виміру ват - це Джоуль в секунду (Дж / с), тому секунди в чисельнику і знаменнику анулюються, і одиниця виміру стає (мкмоль / Дж). Чим вище це число, тим більше інтенсивне світло отримують ваші рослини.

Існує спрощений спосіб оцінки PAR для білого світлодіодного світла: світловий потік 1000 Лм відповідає фотосинтетичної фотонного потоку PPF = 15 мкмоль / с, а освітленість 1000 лк відповідає щільності фотосинтетичного фотонного потоку PPFD = 15 мкмоль / с / м2.

Щоб перетворити люкс в PPFD, ви повинні помножити показання люкс на коефіцієнт перетворення.

Коефіцієнт перетворення варіюється в залежності від джерела світла. Наприклад, лампа ДНАТ використовує коефіцієнт перетворення 0,0122, а сонячне світло має коефіцієнт перерахунку 0,0185.

приклад: 70000 люкс * 0,0122 = 854 ммоль/с/м2.

Щоб перетворити PPFD в люкс, помножте PPFD на інший коефіцієнт перетворення.

Сонячне світло має коефіцієнт перетворення 54, в той час як лампа ДНАТ має коефіцієнт перетворення 82.

приклад: 400 мкмоль/с.м2 * 82 = 32 800 люкс.

Для порівняння, денне сонце має значення приблизно 110 000 люкс. У перерахунку на PPFD це 1342 ммоль/с/м2.

ВИСНОВОК

Щоб інвестувати в систему освітлення для рослинництва в закритих приміщеннях, теплицях або вертикальних фермах - відповідну вашим цілям вирощування і ведення бізнесу, вам необхідно знати, як мінімум 3 основних параметри: PPF, PPFD і ефективність фотонів, щоб приймати обгрунтоване рішення про покупку.

Тим не менше, ці три показника не повинні використовуватися в якості єдиних значень для прийняття остаточного рішення. Є кілька інших змінних, таких як форм-фактор і коефіцієнт використання обладнання, які також необхідно враховувати.

Всі вищевикладені фактори необхідно використовувати в поєднанні для вибору найбільш підходящих систем, заснованих на ваших цілях вирощування і ведення бізнесу.

Головна ідея полягає в тому, що PPF, PPFD і ефективність фотонів є правильними метриками, використовуваними вченими та провідними в галузі світлотехнічними компаніями - виробниками обладнання для освітлення рослин.

Якщо обрана Вами компанія не надає правильні метрики, використовувані для освітлення рослин, вони не повинні продавати системи освітлення для рослинництва - ви просто не зможете перевірити справжню ефективність їх системи і ймовірно опинитеся в збитку.

GREEN FUTURE завжди публікує ці показники в технічній документації до своєї продукції і є одним з лідерів в області виготовлення спеціалізованого освітлення для рослинництва з найбільшою ефективністю!

© Green Future. При копировании наших материалов обязательна прямая открытая для поисковых систем гиперссылка.
Ссылка должна быть размещена в независимости от полного либо частичного использования материалов.

Последние публикации
21
лип
smart hydra
Гідропоніка - це метод вирощування рослин з використанням води і поживних речовин, не використовуючи грунт.
22
лют
СПЕКТРИ ФИТО-СВІТИЛЬНИКІВ Модельний ряд (LGS v.1) на базі діодів 3535
21
січ
як зробити правильний вибір
У даній публікації, ми розповімо Вам, як вибрати якісні фіто-світильники, на що варто звернути увагу і як уникнути підробок.
АВТОРИЗАЦИЯ
я хочу зарегистрироваться »
отправка сообщения
Спасибо!
Ваше сообщение отправленно нашему специалисту. Мы свяжемся с вами в ближайшее время!
Замовити зворотній дзвінок
Фотосинтетически активная радиация - PAR

Фотосинтетически активная радиация, или, сокращённо, ФАР (PAR) — часть доходящей до биоценозов солнечной радиации в диапазоне от 400 до 700 нм, используемая растениями для фотосинтеза. Этот участок спектра более или менее соответствует области видимого излучения.

Фотосинтетический фотонный поток — суммарное число фотонов, излучаемых в секунду в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм (мкмоль/с). Иногда эту величину выражают в эйнштейнах, то есть, мкЭ м−2 с−1, хотя эта единица не является стандартной и её использование часто неоднозначно. PAR можно выражать в единицах энергии (интенсивность излучения, Ватт/м2); это актуально при рассмотрении баланса энергии фотосинтезирующих организмов, но поскольку фотосинтез является квантовым процессом, то в физиологии растений PAR чаще всего выражают в единицах PPFD.

на заметку:

- в зависимости от спектрального состава параметры PPFD изменяются +/- 20%;

- каждой осветительной системе выдается технический паспорт.

  наименование стоимость 1 шт. кол-во кол. × цена 1 шт.
            
            
id: ((+id)), артикул: ((+vendor_code))
((+title))

((+price_single)) грн.

-      ((+quantity)) + ((+price_total)) грн.
      всего: ((+price)) грн.
В вашей корзине сейчас пусто :(
Самое время что то выбрать!