Die Zahlen verstehen
Wenn Sie sich über LED-Beleuchtungssysteme für den Gartenbau informieren, werden Sie wahrscheinlich mit einer Vielzahl von Messgrößen bombardiert, mit denen Beleuchtungshersteller ihre Produkte vermarkten. Zu den Begriffen und Abkürzungen, die Sie wahrscheinlich kennen, gehören: Watt, Lumen, LUX, Foot Candles, PAR, PPF, PPFD und Photoneneffizienz. Alle diese Begriffe beziehen sich zwar auf die Beleuchtung, aber nur einige wenige sagen wirklich etwas über die wichtigen Kennzahlen eines Beleuchtungssystems für den Gartenbau aus. Der Zweck dieses Artikels ist es, diese Begriffe und Akronyme zu definieren, einige häufige Missverständnisse zu korrigieren und den Gärtnern zu helfen, zu verstehen, welche Messgrößen für Beleuchtungssysteme im Gartenbau anwendbar sind und welche nicht.
Menschen verwenden Lumen
Pflanzen und Menschen nehmen Licht ganz anders wahr als wir. Der Mensch und viele andere Tiere nutzen das so genannte photopische Sehen bei guter Beleuchtung, um Farbe und Licht wahrzunehmen. Lumen sind eine Maßeinheit, die auf einem Modell der Empfindlichkeit des menschlichen Auges bei guten Lichtverhältnissen basiert. Deshalb wird das Modell auch photopische Reaktionskurve genannt(Abbildung 1). Wie Sie sehen können, ist die photopische Reaktionskurve glockenförmig und zeigt, dass der Mensch viel empfindlicher auf grünes Licht reagiert als auf blaues oder rotes Licht. LUX- und Foot-Candle-Meter messen die Lichtintensität (in Lumen) für kommerzielle und private Beleuchtungsanwendungen, wobei der einzige Unterschied zwischen den beiden die Flächeneinheit ist, über die sie gemessen werden (LUX verwendet Lumen/m2und Foot Candle verwendet Lumen/ft2).
Die Verwendung von LUX- oder Foot-Candle-Metern zur Messung der Lichtintensität von Beleuchtungssystemen für den Gartenbau liefert je nach Spektrum der Lichtquelle unterschiedliche Messwerte, selbst wenn Sie die gleiche PAR-Intensität messen.
Das grundlegende Problem bei der Verwendung von LUX- oder Foot-Candle-Metern zur Messung der Lichtintensität von Beleuchtungssystemen im Gartenbau ist die Unterrepräsentation von blauem (400 - 500 nm) und rotem (600 - 700 nm) Licht im sichtbaren Spektrum. Der Mensch kann Licht in diesen Bereichen vielleicht nicht so gut wahrnehmen, aber Pflanzen können rotes und blaues Licht sehr gut für die Photosynthese nutzen. Aus diesem Grund sollten Lumen, LUX und Foot Candles niemals als Maßstäbe für die Beleuchtung im Gartenbau verwendet werden.
Was ist PAR
PAR ist die photosynthetisch aktive Strahlung. PAR-Licht sind die Wellenlängen des Lichts im sichtbaren Bereich von 400 bis 700 Nanometern (nm), die die Photosynthese anregen(Abbildung 1). PAR ist ein häufig verwendeter (und oft missbrauchter) Begriff im Zusammenhang mit der Beleuchtung im Gartenbau. PAR ist KEIN Maß oder eine "Metrik" wie Fuß, Zoll oder Kilo. Vielmehr definiert er die Art des Lichts, das zur Unterstützung der Photosynthese benötigt wird. Die Menge und die spektrale Lichtqualität des PAR-Lichts sind die wichtigen Messgrößen, auf die man sich konzentrieren sollte. (Um mehr über die spektrale Lichtqualität zu erfahren , klicken Sie hier). Quantensensoren sind das wichtigste Instrument, um die Lichtintensität von Beleuchtungssystemen im Gartenbau zu quantifizieren. Diese Sensoren arbeiten mit einem optischen Filter, um eine einheitliche Empfindlichkeit für PAR-Licht zu schaffen(Abbildung 1), und können in Kombination mit einem Lichtmessgerät zur Messung der momentanen Lichtintensität oder einem Datenlogger zur Messung der kumulativen Lichtintensität verwendet werden.
Drei wichtige Fragen, auf die Sie bei der Suche nach Beleuchtungssystemen für den Gartenbau eine Antwort finden sollten, sind:
- Wie viel PAR produziert die Leuchte (gemessen als Photosynthetischer Photonenfluss)?
- Wie viel PAR von der Leuchte ist für die Pflanzen verfügbar (gemessen als Photosynthetische Photonenflussdichte)?
- Wie viel Energie wird von der Leuchte verbraucht, um den Pflanzen PAR zur Verfügung zu stellen (gemessen als Photoneneffizienz).
Die drei wichtigsten Kennzahlen zur Beantwortung dieser Fragen sind:
PAR
PPF ist der photosynthetische Photonenfluss. Der PPF misst die Gesamtmenge an PAR, die pro Sekunde von einem Beleuchtungssystem erzeugt wird. Diese Messung erfolgt mit einem speziellen Instrument, der sogenannten Ulbricht-Kugel, die im Wesentlichen alle von einem Beleuchtungssystem emittierten Photonen erfasst und misst. Die Einheit, in der PPF ausgedrückt wird, ist Mikromol pro Sekunde (μmol/s). Dies ist wahrscheinlich die zweitwichtigste Art der Messung eines Beleuchtungssystems für den Gartenbau, aber aus welchen Gründen auch immer geben die meisten Beleuchtungsunternehmen diese Kennzahl nicht an. Es ist wichtig anzumerken, dass PPF nichts darüber aussagt, wie viel des gemessenen Lichts tatsächlich auf den Pflanzen ankommt, aber es ist eine wichtige Kennzahl, wenn man berechnen möchte, wie effizient ein Beleuchtungssystem bei der Erzeugung von PAR ist.
PPFD
PPFD ist die photosynthetische Photonenflussdichte. PPFD misst die Menge an PAR, die tatsächlich bei der Pflanze ankommt, oder wie ein Wissenschaftler sagen könnte: "die Anzahl der photosynthetisch aktiven Photonen, die pro Sekunde auf eine bestimmte Oberfläche fallen". PPFD ist eine "Spot"-Messung an einer bestimmten Stelle des Pflanzendaches und wird in Mikromol pro Quadratmeter pro Sekunde (μmol/m2/s) gemessen. Wenn Sie die tatsächliche Lichtintensität einer Lampe über eine bestimmte Anbaufläche (z. B. 4' x 4') herausfinden wollen, ist es wichtig, dass der Durchschnitt mehrerer PPFD-Messungen in einer bestimmten Höhe vorgenommen wird. Beleuchtungsunternehmen, die nur die PPFD am Mittelpunkt eines Abdeckungsbereichs veröffentlichen, überschätzen die tatsächliche Lichtintensität einer Leuchte erheblich. Eine einzelne Messung ist nicht sehr aussagekräftig, da Gartenbauleuchten in der Regel in der Mitte am hellsten sind und die Lichtintensität zu den Rändern des Erfassungsbereichs hin abnimmt. (Caveat Emptor: Beleuchtungshersteller können die PPFD-Daten leicht manipulieren. Um sicherzustellen, dass Sie die tatsächlichen PPFD-Werte für einen bestimmten Anbaubereich erhalten, muss der Hersteller Folgendes veröffentlichen: den Messabstand von der Lichtquelle (vertikal und horizontal), die Anzahl der Messungen, die in den Durchschnittswert einfließen, und das Min/Max-Verhältnis). Fluence veröffentlicht immer den durchschnittlichen PPFD-Wert über eine definierte Anbaufläche bei einer empfohlenen Montagehöhe für alle unsere Beleuchtungssysteme.
PPF ist der photosynthetische Photonenfluss. Der PPF misst die Gesamtmenge an PAR, die pro Sekunde von einem Beleuchtungssystem erzeugt wird. Diese Messung erfolgt mit einem speziellen Instrument, der sogenannten Ulbricht-Kugel, die im Wesentlichen alle von einem Beleuchtungssystem emittierten Photonen erfasst und misst. Die Einheit, in der PPF ausgedrückt wird, ist Mikromol pro Sekunde (μmol/s). Dies ist wahrscheinlich die zweitwichtigste Art der Messung eines Beleuchtungssystems für den Gartenbau, aber aus welchen Gründen auch immer geben die meisten Beleuchtungsunternehmen diese Kennzahl nicht an. Es ist wichtig anzumerken, dass PPF nichts darüber aussagt, wie viel des gemessenen Lichts tatsächlich auf den Pflanzen ankommt, aber es ist eine wichtige Kennzahl, wenn man berechnen möchte, wie effizient ein Beleuchtungssystem bei der Erzeugung von PAR ist.
Photonen-Wirksamkeit
PPF ist der photosynthetische Photonenfluss. Der PPF misst die Gesamtmenge an PAR, die pro Sekunde von einem Beleuchtungssystem erzeugt wird. Diese Messung erfolgt mit einem speziellen Instrument, der sogenannten Ulbricht-Kugel, die im Wesentlichen alle von einem Beleuchtungssystem emittierten Photonen erfasst und misst. Die Einheit, in der PPF ausgedrückt wird, ist Mikromol pro Sekunde (μmol/s). Dies ist wahrscheinlich die zweitwichtigste Art der Messung eines Beleuchtungssystems für den Gartenbau, aber aus welchen Gründen auch immer geben die meisten Beleuchtungsunternehmen diese Kennzahl nicht an. Es ist wichtig anzumerken, dass PPF nichts darüber aussagt, wie viel des gemessenen Lichts tatsächlich auf den Pflanzen ankommt, aber es ist eine wichtige Kennzahl, wenn man berechnen möchte, wie effizient ein Beleuchtungssystem bei der Erzeugung von PAR ist.
Die Photoneneffizienz gibt an, wie effizient ein Beleuchtungssystem für den Gartenbau elektrische Energie in PAR-Photonen umwandelt. Viele Hersteller von Gartenbaubeleuchtung verwenden die elektrische Gesamtleistung in Watt oder in Watt pro Quadratmeter als Maß für die Lichtintensität. Diese Angaben sind jedoch nicht wirklich aussagekräftig, da Watt ein Maß für den elektrischen Input und nicht für die Lichtleistung ist. Wenn der PPF des Lichts zusammen mit der Eingangsleistung bekannt ist, können Sie berechnen, wie effizient ein Beleuchtungssystem für den Gartenbau elektrische Energie in PAR umwandelt. Zur Erinnerung: Die Einheit für PPF ist μmol/s, und die Einheit zur Messung von Watt ist Joule pro Sekunde (J/s). Daher heben sich die Sekunden im Zähler und Nenner auf, und die Einheit wird zu µmol/J. Je höher diese Zahl ist, desto effizienter ist ein Beleuchtungssystem bei der Umwandlung von elektrischer Energie in PAR-Photonen.
Schlussfolgerung
Um in das richtige Beleuchtungssystem für den Gartenbau zu investieren, das Ihren Anbau- und Geschäftszielen entspricht, müssen Sie den PPF, PPFD und die Photoneneffizienz kennen, um fundierte Kaufentscheidungen zu treffen. Diese drei Messgrößen sollten jedoch nicht als einzige Variablen für eine Kaufentscheidung herangezogen werden. Es gibt mehrere andere Variablen wie Formfaktor und Nutzungskoeffizient (CU), die ebenfalls berücksichtigt werden müssen.
Alle Faktoren müssen in Kombination verwendet werden, um die am besten geeigneten Systeme auf der Grundlage Ihrer Anbau- und Geschäftsziele auszuwählen. Die Botschaft, die Sie mit nach Hause nehmen sollten, ist, dass PPF, PPFD und Photoneneffizienz die richtigen Messgrößen sind, die von Wissenschaftlern und branchenführenden Beleuchtungsunternehmen im Gartenbau verwendet werden. Wenn ein Unternehmen Ihnen nicht die korrekten Metriken für die Gartenbau-Beleuchtung zur Verfügung stellt, sollte es keine Gartenbau-Beleuchtungssysteme verkaufen, und Sie werden nicht in der Lage sein, die wahre Wirksamkeit seines Systems zu überprüfen. Fluence Bioengineering veröffentlicht diese Metriken immer in der Produktliteratur und ist einer der führenden Anbieter von photosynthetischer Photoneneffizienz , wie von der Rutgers und Utah State University bestätigt.
