Světlo je z fyzikálního hlediska tok částic, jež se nazývají fotony a jsou vyzařovány napříč celým spektrem daného zdroje, ať už je jím slunce nebo nějaký umělý světelný zdroj. Jsou dva způsoby, jak vyjádřit jeho kvantitu. Je to celkové výstupní množství světelného toku, anebo intenzita toku v závislosti na prostoru.
Musíme měřit tok fotonů v celém rozsahu PAR světla, ne jen v tom, kterým je omezena citlivost očí.
Představme si to v běžném životě. Zatímco se „nemění“ množství světla, které vyzařuje slunce, tak intenzita jeho záření na povrchu planety je proměnlivá v závislosti na vzdálenosti jednotlivých oblastí od rovníku, kde je nejslunečněji a také nejtepleji.
Je to takový hotspot (žhavý bod) naší planety, který může stejně tak vzniknout v pěstební místnosti v bodě, kde se odráží nejvíce světla. Ten se dá odhadnout okem, ale nejlépe si ho potvrdíme měřením. Pojďme si říct, co a jak u světla změříme.
Lumeny a luxy jsou pro lidi
Tyto jednotky vyjadřují tok fotonů pouze v rozmezí spektra, které dokáže vnímat lidské oko. Na grafu spektra byste tohle rozmezí našli zhruba ve vlnových délkách zelené a žluté (přesněji 520–620 nm). Hodnota v lumenech udává již zmíněné celkové výstupní množství světelného toku, zatímco jednotky luxů nám udávají intenzitu vyzařovaných lumenů na ploše 1 m2.
Nyní si znovu vzpomeňme na rozsah fotosynteticky aktivního záření PAR (400–700 nm), z kterého čerpá energii rostlina. Bingo! Teď je jasné, proč je měření lumenů a luxů zbytečné, když se jedná o energetický potenciál světelného zdroje určeného pro fotosyntézu.
Musíme měřit tok fotonů v celém rozsahu PAR světla, ne jen v tom, kterým je omezena citlivost očí. Ale nezoufejte. Luxmetr může být dobrým pomocníkem v měření klesajícího výkonu výbojek a dokáže říci, jak rovnoměrně reflektor rozprostírá světlo na jednotlivých částech pěstební plochy – popřípadě odhalit hotspot, který může vytvořit reflektor ať už důsledkem nekvalitního zpracování anebo chybným umístěním několika reflektorů vedle sebe, které odraz světla vzájemně prokládají. U měření PAR nás musí zajímat jiné jednotky.
Mikromoly, PPF a PPFD… to je, oč tu běží
Dostáváme se tedy k parametrům, které se vyhodnocují v reálných testech a v posledních letech se začínají psát jako zásadní a prodejní údaj na obalech profesionálních zemědělských lamp – MIKROMOLY. Mol je univerzální jednotka pro vyjádření velmi velkých množství částic, jako jsou právě fotony (1 mol = 6,022 x 1023 fotonů), ale nechme teorie a matematiky. Tuto rovnici jsem uvedl jen proto, abyste nebyli zmatení, proč se z měření fotonů náhle stalo měření mikromolů. Pojďme k praxi.
Příklady uváděných hodnot u výbojek a svítidel:
2 100 μmol = PPF
(2 100 mikromolů – celkové množství vyzářených mikromolů)
1 980 μmol / 1 s = PPF
(1 980 mikromolů – celkové množství vyzářených mikromolů za jednu vteřinu)
1000 μmol / 1 s / 1m2 = PPFD
(1 000 mikromolů – celkové množství vyzářených mikromolů za jednu vteřinu na ploše 1 metr čtvereční)
Tyto údaje vyjadřují množství fotosynteticky aktivních fotonů v jednotkách mikromolů, vyzářených lampou za 1 vteřinu (PPF – celkové množství PAR světla) na ploše jednoho čtverečního metru (PPFD – intenzita PAR světla). Měřit tyto veličiny lze parmetrem. Je to ale zařízení, které je značně dražší oproti běžným luxmetrům a v běžné praxi je ani nepotřebujeme. Důležité je vycházet z toho, jaké PPF a spektrum nám garantuje výrobce zdroje. Běžný 600W HPS zdroj vyzařuje PPF kolem 1 000 mikromolů. To je zároveň doporučovaná hodnota PPFD pro plodící rostliny ve fázi kvetení na ploše 1 m2.
Přestože měření PAR nám může napomoci ke správnému nastavení vzdálenosti a rozptylu reflektoru k dosažení optimálních hodnot PPFD, opět nám definuje pouze množství světla a jeho intenzitu, nikoli kvalitu a pokrytí PAR spektra.
Výhody plného PAR spektra
Už v minulém díle jsem zmínil některé technologie plnospektrálních zdrojů a vysvětlili jsme si, jak některé části spektra podporují fotosyntézu. Na této vlně se povezeme i dále. Plné zastoupení vlnových délek, z kterých dokáže rostlina nejefektivněji tvořit energii, je jeden z klíčů pěstitelských úspěchů.
Plné spektrum (full spectrum) přináší benefity zejména v růstové (vegetativní fázi), ať už se jedná o propagaci semínek, klonů, šlechtění matečních rostlin anebo předpěstování sazenic. Co se týče kvetení (generativní fáze), zde jsou nezlomnými veterány stále HPS sodíkové zdroje, které emitují masu žlutých a červených vlnových délek, které silně stimulují tvorbu plodů a i jejich poměr mikromolů na 1 watt výkonu je nejvyšší.
Levné LED panely jsou většinou velmi neúčinné ve spektru i výkonu.
I přesto můžou mít plnospektrální svítidla svůj účel v květenství, a to konkrétně v posledním týdnu před sklizní, kdy se jimi dá zintenzivnit tvorba aromat a esenciálních olejů v procesu zrání. Na trhu se vyskytuje více dostupných technologií, které nám umí dopřát plné spektrum.
LEP (light emitting plasma) – plazmatický emitor vyzařující světlo
LEC (light emitting ceramic) – metalhalogenidová keramická výbojka vyzařující světlo
LED (light emitting diode) – diody vyzařující světlo
LED zdroje v tomto článku rozvádět nebudeme, protože světový trh je přesycený svítidly, u kterých je kvalita a složení jejich spektra velice proměnlivá a často i neuváděná, nehledě na kvalitu použitých čipů a jejich životnost. Proto je velmi relativní popisovat jejich pevné parametry. Levné LED panely jsou většinou velmi neúčinné ve spektru i výkonu.
LEP – light emitting plasma
Plazmatické emitory jsou velkým hitem posledních let v zemědělském průmyslu a není se čemu divit. Tato technologie nabízí téměř věrné a souvislé spektrum napodobující slunce, včetně UVA a UVB záření. To z něj dělá tak kvalitního hráče. Dalšími hlavními přednostmi jsou jejich životnost a stabilita výkonu.
LEP emitor je soustředěně napájen silnými radiofrekvenčními vlnami, které rozkmitávají částice plynů, načež hořením vzniká plazma. Celý emitor se obejde bez kovových částí vedoucích elektrickou energii, které jsou hlavní příčinou poklesu svítivosti u běžných vysokotlakých sodíkových výbojek (HPS) a metalhalogenidových výbojek (MH). Díky tomu má LEP technologie životnost až 50 000 hodin.
V kostce lze říci, že LEP technologie je nejkvalitnější řešením s ohledem na životnost a kvalitu spektra.
Tato technologie je bohužel značně výkonnostně omezená a v současnosti se dostaneme na výkon maximálně 300 W s PPF 310 μmol / 1 s u jednoho kompletního svítidla. Jedná se zároveň o jeden z nejdražších zdrojů umělého světla v dnešním zemědělském průmyslu. Výrobce nám nabízí dvě verze složení spektra – plné spektrum a doplňkové spektrum k HPS výbojkám.
Zatímco u plnospektrální verze nám výrobce nabízí vyšší intenzitu v oblasti červených vlnových délek pro lepší vegetativní růst a květenství, u doplňkové verze je těchto vlnových délek ubráno a přidáno do žlutých a zelených. Důvod je prostý – masu červených vlnových délek obsahuje právě spektrum HPS sodíkových výbojek a LEP zde slouží výhradně jako doplněk spektrálního složení pro zvýšení kvality a zdraví rostlin, popřípadě pro zvýšení produkce účinných látek, aromat a esenciálních olejů díky modré a ultrafialové (UV) složce, které plazma zastupuje ve velmi hojné intenzitě.
V kostce lze říci, že LEP technologie je nejkvalitnější řešením s ohledem na životnost a kvalitu spektra. Nedosahuje však účinnosti HPS, MH, nebo LEC výbojek v poměru mikromolů na 1 watt světla. Uveďme si další alternativu…
LEC – light emitting ceramic
Nejmodernější zdokonalená generace vysokotlakých keramických metalhalogenidových výbojek. V průmyslu se můžete setkat také s označením CMH (ceramic metal halide). Tato technologie byla původně vyvinutá společností Philips, jak už to bývá zvykem u většiny inovativních světelných zdrojů.
LEC výbojky jsou napájeny nízkofrekvenčními digitálními předřadníky s vysokou životností a je možné je i stmívat a regulovat tak jejich výkon. Keramické jádro umožňuje hoření plynů při vyšších teplotách a vyšším tlaku, což umocňuje jeho intenzitu záření.
PAR výstup LEC je až čtyřikrát vyšší v poměru mikromolů na 1 watt než u LEP!
LEC výbojky disponují ojedinělou připojovací paticí bajonetového typu (PGZ18) a není tak možné je využít v jakémkoli typu reflektoru s klasickým závitem E40. Pro zemědělský průmysl byla vytvořena speciální verze těchto výbojek s výkonem 315 wattů, které jsou vyráběny také ve dvou spektrálních verzích: 3 100 °K (plné spektrum) a 4 100 °K (růstové nebo doplňkové spektrum).
Rozdíl mezi nimi je tedy velice podobný jako u LEP a obecně lze říci, že to jsou jediné dvě plnospektrální technologie, které jsou vzájemně srovnatelné. Ale ne ve všem. PAR výstup LEC je až čtyřikrát vyšší v poměru mikromolů na 1 watt než u LEP!
Co se týče životnosti, LEC garantuje 15 procent úbytku původní svítivosti po 20 000 hodinách, čímž plazmě příliš nekonkuruje, ale výbojky LEC lze samostatně zakoupit a ve svítidlech vyměnit, což nám LEP neumožňuje, a u LEC je širší nabídka svítidel a jiných přidružených produktů operujících s LEC výbojkami.
Na trhu jsou ke koupi převážně kompletní svítidla, jejichž součástí jsou i předřadníky a výbojky, což dělá jejich instalaci maximálně jednoduchou a rychlou. V sortimentech výrobců jsou i zařízení, které je možno chladit aktivně vzduchem (air-cooled). Je známo, že tato technická vymoženost značně pomáhá kontrolovat teplotu prostředí.
Vybrané produkty dostupné u nás na trhu
Gavita Pro 300 LEP SUP / GROW
Gavita Pro 300 LEP SUP / GROW Air-cooled (chlazená)
Gavita Pro 270e LEP SUP / GROW
Gavita Pro 270e LEP SUP / GROW
(e-series – možnost připojení ke Gavita Master controller EL1 / EL2)
SunSystem LEC® 315W / 630W
SunSystem LEC® 315W / 630W Air-cooled 8“
SunSystem Diamond LEC® 315W / 630W
Galaxy LEC® electronic ballast
Philips Mastercolor CDM 315W výbojka pro LEC®, 3 100 °K / 4 100 °K
