מערכות תאורה לגידול צמחים

מדריך להבנת המספרים

מערכות תאורה לגידול צמחים – איך להבין את המספרים ?

אם אתם עושים מחקר על מערכות תאורת LED לחקלאות עבור חלל גידול הצמחים שלכם, אתם בטח מופגזים בהמון מדדים ומושגים שיצרני מערכות התאורה משתמשים כדי לשווק את המוצרים שלהם. כמה מונחים וראשי תיבות שאתם צפויים לראות הם:
watts, lumens, LUX, , PAR, PPF, PPFD, photon efficiency.
בעוד כל המושגים האלה מתייחסים לתאורה, רק חלק מהם מספק לנו את המדדים החשובים באמת עבור מערכות תאורה לגידול צמחים. מטרת מאמר זה היא להסביר את המונחים האלה ואת ראשי התיבות, לתקן כמה אי הבנות נפוצות, ולסייע למגדלים להבין איזה ערכים רלוונטיים למערכות תאורה לגידול צמחים, ואיזה לא.

Lumens

Lumens (לומיניס) זו יחידת מידה עבור העין האנושית.
צמחים ובני אדם חווים אור שונה מאוד זה מזה. בני אדם ובעלי חיים רבים משתמשים במשהו הנקרא "ראייה פוטופית" בתנאי אור טובים להבחין בצבעים ובאור. Lumens (לומינס) הם יחידת מדידה המבוססת על מודל רגישות העין האנושית בתנאים מוארים היטב, ולכן המודל נקרא העקומה הפוטופית. כפי שניתן לראות (באיור), עקומת התגובה לראייה באור יום שצורתה מזכירה פעמון, מראה כיצד בני אדם הם הרבה יותר רגישים לאור ירוק, מאשר לאור כחול או אדום.
משתמשים במד LUX (לוקס) כדי למדוד את עוצמת האור (ב lumens) עבור מערכות תאורה למגורים, LUX=lumens/m2.
השימוש במד LUX למדידת עוצמת אור עבור צמחים תספק מידע משתנה בהתאם לספקטרום של מקור האור גם אם אתם מודדים את אותה עוצמת אור לפוטוסינתזה.
הבעיה העקרונית בשימוש במד LUX למדידת עוצמת אור עבור צמחים היא שהצבע הכחול (400-500nm) והצבע האדום (600-700nm) לא נמדדים כראוי. בני אדם משתמשים פחות בגוונים אלה, לעומת זאת צמחים משתמשים ביעילות רבה בגווני אור אלה עבור תהליך הפוטוסינתזה. זאת הסיבה מדוע לא מומלץ להשתמש במד LUX למדידת עוצמת אור לחקלאות.

PAR

קרינה המעודדת פוטוסינתזה – Photosynthetic active radiation – PAR – אור השמיש עבור צמחים
PAR זה טווח האור היעיל לפוטוסינתזה. כשאומרים PAR או קרינה פוטו אקטיבית מתכוונים לאורכי גלי האור בטווח הצבעים שבין 400-700 נאנומטר (nm) שמניעים את הפוטוסינתזה. PAR הוא מושג נפוץ בעולם התאורה לחקלאות שבא להגדיר את סוג האור שצמחים משתמשים עבור פוטוסינתזה ולא להגדיר את עוצמת האור. צפיפות האור שנמצא בטווח הקרינה המעודדת פוטוסינתזה זה הדבר החשוב למדוד. ניתן להשתמש בחיישני קוואנטים כדי למדוד קרינה פוטו אקטיבית המעודדת פוטוסינתזה.
יש 3 ערכים חשובים לבדוק במערכות תאורה לחקלאות:

כמה קרינה המעודדת פוטוסינתזה מערכת התאורה מספקת בשנייה ? (PPF)

כמה חזקה הקרינה המעודדת פוטוסינתזה הזמינה לצמחים ? (PPFD)

מה הנצילות האורית של מערכת התאורה? (PPF/Watt)

זרם פוטונים לפוטוסינתזה – Photosynthetic photon flux – PPF

PPF  מודד את הקרינה האקטיבית לפוטוסינתזה שמערכת תאורה מפיקה בשנייה. חשוב לזכור שבעזרת נתון זה ניתן לחשב את  יעילות המערכת.

צפיפות זרם הפוטונים לפוטוסינתזה – Photosynthetic photon flux density – PPFD

PPFD   מודד את צפיפות הקרינה האקטיבית לפוטוסינתזה שמגיעה לצמחים בשנייה אחת. מדידת PPFD תגלה לנו בדיוק כמה אור יעיל לצמחים מגיע לנקודת המדידה. אם אתם באמת רוצים לדעת כמה חזקה מערכת התאורה לחקלאות שלכם רצוי לעשות מדידת ערכים במספר נקודות על פני מטר רבוע בגובה אחיד, ממוצע של מספר מדידות על פני מטר רבוע יספק לנו מידע אמיתי על עוצמת הנורה. רוב מערכות התאורה חזקות יותר במרכז וככל שמתרחקים לצדדים עוצמת האור יורדת לכן חשוב לבצע מספר מדידות בנקודות שונות בגובה זהה בחלל הגידול כדי לקבל מדידה מדוייקת.

נצילות אורית – PPF/Watt – היחס בין כמות האור לצריכת החשמל הנמדד ב μmol/joule

נצילות אורית – PPF/Watt – היחס בין כמות האור לצריכת החשמל הנמדד ב μmol/joule 
נצילות אורית בודקת כמה יעילה מערכת התאורה בהפיכת אנרגיה של חשמל לקרינה אקטיבית לפוטוסינתזה. יש יצרני מערכות תאורה לחקלאות שמשתמשים ב Watt כערך לתאר את עוצמת האור. למעשה, מדידת Watt במערכות תאורה לחקלאות תספק לנו מידע רק על צריכת החשמל ולא על עוצמת האור היעיל לצמחים. אם ידוע לנו ה PPF (זרם הפוטונים לפוטוסינתזה) וצריכת החשמל ב Watts ניתן יהיה לחשב את היעילות מערכת התאורה בהפיכת אנרגיה חשמלית לקרינה אקטיבית לפוטוסינתזה. אם נחלק את ה PPF ב Watt שמערכת התאורה צורכת נקבל נצילות אורית ב μmol/joule, ככל שהמספר גבוה יותר, כך המערכת יעילה יותר עבור צמחים.