Oświetlenie asymilacyjne LED daje szkółkarzom wiele korzyści i oszczędności. Jednak nadal na temat tych lamp i ich stosowania krąży wiele nieporozumień. Wiele spraw jest niejasnych, a nawet mylących. Ten artykuł powstał by wyjaśnić najważniejsze sprawy i przybliżyć ten złożony temat. Inwestor zyska dzięki niemu większy wgląd w zagadnienia LED, oraz lepszą pozycję do rozmów i negocjacji z wykonawcami.
Oświetlenie asymilacyjne LED, jako dużo bardziej energooszczędne, zaczyna wypierać standardowe lampy HPS. Przynajmniej w świadomości właścicieli gospodarstw, bo ze względu na wysokie koszty zamiany oświetlenia HPS na LED, ten proces przebiega wolno.
Wolne przechodzenie na oświetlenie asymilacyjne LED podyktowane jest też, dużą ostrożnością inwestorów. Nie powinno to dziwić, skoro większość informacji o lampach LED pochodzi od ich producentów lub dystrybutorów. Inwestor czasem nawet nie do końca zostaje poinformowany o wielowymiarowości tematu i wielu ważnych aspektach związanych z oświetleniem LED.
Lumen czy mol?
Z dużą satysfakcją powinniśmy przyjąć, że coraz częściej czytając o oświetleniu asymilacyjnym widzimy posługiwanie się jednostką µmol/s. Posługiwanie się nią powoduje, że dużo łatwiej porównywać ze sobą różne źródła światła i kalkulować ich opłacalność. A jest to, jak się wydaje, największy problem.
Lumen oddaje tylko jasność światła i to widzianego przez ludzkie oko. Z punktu widzenia rośliny jest to wartość bez większego znaczenia. Dla rośliny liczą się tylko fotony i ich ilość. Lumeny są bardzo mało miarodajne, a co więcej ich stosowanie uniemożliwia rzetelne porównanie różnych źródeł światła asymilacyjnego.
Ze względu na charakterystykę pomiaru lumenów, wystarczy, by źródło światła emitowało w swoim spektrum więcej koloru zielonego, a wartość lumenów rośnie. Za to w spektrum koloru czerwonego i niebieskiego — używanego powszechnie przy technologii LED — jest odmiennie. Te zakresy widma są niemal ignorowane przez pomiar lumenów.
Dotychczasowe stosowanie lumenów czy luksów miało może swój sens, gdy rynek był zdominowany przez lampy HPS. Wszystkie świeciły takim samym światłem. W momencie, gdy na rynku znalazły się różne źródła światła emitujące światło o różnej charakterystyce barwnej, lumeny nie mogą służyć do porównania lamp do zastosowań ogrodniczych.
Tylko porównywanie źródeł światła pod kątem emitowania tego, co rośliny potrzebują — czyli fotonów — ma sens. To zaś wyraża jednostka µmol/s mówiąca, ile fotonów emituje źródło światła w ciągu każdej sekundy. Operując taką jednostką i wiedząc ile światła należy dostarczyć roślinom, łatwiej opracujemy odpowiedni plan doświetlania.
Wydajność lamp oświetlenia asymilacyjnego
Aby podjąć właściwą decyzję o wyborze oświetlenia asymilacyjnego lub jego wymianie nie powinno się porównywać mocy i strumienia świetlnego różnych źródeł światła.
Znacznie lepiej porównywać, ile energii zużywa dane źródło światła na wyprodukowanie danej ilości fotonów. To fotony odpowiadają za fotosyntezę i to ich ilość powinniśmy brać pod uwagę.
Tak więc najlepiej porównywać wartości wyrażone w µmol/J — czyli (µmol/s/W). Jest to wartość liczby fotonów, jaką „wyprodukowała” dana wartość energii.
Jeśli dwa różne źródła światła z danej ilości dostarczanej energii elektrycznej produkują tyle samo fotonów, to są one tak samo wydajne dla roślin — oczywiście przy założeniu, że ich spektrum widmowe jest takie samo, ale to już odrębny temat.
Sprawność oświetlenia asymilacyjnego LED i HPS
Zakłada się, że sprawność oświetlenia LED wynosi 3 – 3,6 µmol/J
Sprawność lamp HPS to natomiast 1.6 – 1,9 µmol/J
Widać więc, że sprawność oświetlenia asymilacyjnego LED w porównaniu z oświetleniem HPS jest większa o 37-56%, a średnio około 53%. Z tego można wyciągnąć wniosek, że źródła LED są niemal dwa razy sprawniejsze, a co za tym idzie — tańsze w eksploatacji w porównaniu z lampami HPS.
Jednak należy wiedzieć, że jest to wartość średnia liczona dla całej lampy LED. Ta zaś składa się z diod emitujących różne długości fali świetlnych, z których składa się spektrum danej lampy.
A każdy „kolor” LED posiada inną sprawność.
Różne sprawności „kolorów” LED
Diody, z których składają się lampy LED, emitują światło monochromatyczne — czyli w jednym kolorze. Dopiero po złożeniu dostępnych kolorów możemy uzyskać odpowiednie widmo.
Diody świecące na dany kolor mają różne sprawności. I tak diody świecące na:
- niebiesko: 2.4 – 3,3 µmol/J
- biało: 1.9 – 2,9 µmol/J
- czerwono: 3.0 – 4,5 µmol/J
- w podczerwieni 3.0 – 5,0 µmol/J
Z tego wynika, że zmiana proporcji poszczególnych diod będzie znacząco wpływała na sprawność w emitowaniu fotonów. Tak więc, aby poprawić sprawność całej lampy, wystarczy zwiększyć liczbę diod emitujących światło w kolorach niebieskim i czerwonym. I takie to właśnie fioletowoliliowe światło najczęściej obserwujemy pod osłonami, gdzie zastosowano oświetlenie ledowe.
Oświetlenie asymilacyjne LED 'Sunlike’, czy dwukolorowe?
Wiele można przeczytać o zaletach oświetlenia roślin kolorami: niebieskim i czerwonym. Badania wskazują, że rośliny najlepiej syntetyzują fotony o tych dwóch długościach fal. Według różnych opracowań każdy z tych kolorów inaczej działa na roślinę w każdym z jej okresów rozwoju. Odpowiednio stymulując ich rozwój. W wyniku czego można uzyskać odpowiednie rezultaty w uprawie i lepszą ich jakość.
Jednakże okazuje się, że wyniki badań i praktyka nie są tak jednoznaczne. Pojawiają się wątpliwości i konieczność dalszych badań, by potwierdzić faktyczne zalety stosowania oświetlenia LED ograniczonego tylko do wąskich wycinków widma.
Coraz częściej pojawiają się głosy mówiące, że rośliny w wyniku ewolucji najlepiej się przystosowały do wzrostu w świetle naturalnym. W konsekwencji zapewnienie im oświetlenia o charakterystyce widmowej zgodnej ze światłem naturalnym przyniesie najlepsze rezultaty.
Z tego powodu coraz częściej można w ofertach producentów lamp zobaczyć ofertę lamp naśladujących widmo słoneczne zwanych „sunlike”. Te „prawie jak słońce” lampy mają bardzo dobrze imitować naturalne światło słoneczne, a dowodem na to ma być ich zakres widmowy (400-700 nm — zakres widma aktywnego fotosyntetycznie, tzw. PAR).
A jednak to nie to samo co promieniowanie słoneczne. W widmie słonecznym znajdują się fale o mniejszej długości niż 400 nm i są to zakresy promieniowania UVA, UVB i krótsze. Tak samo fale dłuższe od 700 nm — te fale to podczerwień — bliższa i dalsza.
Zarówno ultrafiolet, jak i podczerwień, choć bezpośrednio nie biorą udziału w fotosyntezie, mają wpływ na rośliny. Różne źródła różnie podają, ale zakłada się, że ultrafiolet powoduje zwiększenie odporności rośliny na patogeny i odporności na zbyt duże nasłonecznienie. Podczerwień zaś wpływa na rozwój kwiatostanów i ogólny rozwój roślin.
Różnicą pomiędzy promieniowaniem słonecznym, a je naśladującym, nie jest tylko szerokość widma, ale też jego kształt. Dlatego, jeśli kształt widma oświetlenia LED i jego szerokość, nie będzie zbieżna ze światłem naturalnym, to zapewnienia producenta oświetlenia asymilacyjnego LED „Sunlike”, należy brać z przymrużeniem oka i jako wyłącznie chwyt marketingowy.
Z pewnością wraz z rozwojem technologii będą pojawiały się lampy LED coraz lepiej imitujące promieniowanie słoneczne. Już teraz można to poprawić, dodając diody emitujące ultrafiolet i podczerwień. To jednak powoduje kolejne wyzwania.
Starzenie się źródeł LED
Długa żywotność ledowych źródeł światła jest kolejnym mocno akcentowanym przez ich producentów i sprzedawców argumentem. Brak konieczności względnie częstej wymiany przynosi wymierne oszczędności. Wszyscy zaakceptowali, że oświetlenie asymilacyjne LED jest na długie lata, bez konieczności jakiejkolwiek ingerencji. Ten zaś okres braku konieczności wymiany przekłada się na oszczędności. Jednak dobrze by było wiedzieć dokładnie, jak wielkie one są faktycznie.
Wielu producentów podaje różne wartości żywotności swoich lamp. Jedni przyjmują wartość 50 tysięcy godzin pracy, inni 70-80 tysięcy, ale też zdarzają się przypadki twierdzeń o 100 tysiącach. Jest to spowodowane w najlepszym przypadku różnymi standardami w określaniu żywotności ledowych źródeł światła. W najgorszym zaś – czystym marketingiem.
Najczęściej przyjmuje się, że żywotność źródła LED dobiegła końca, kiedy jego strumień światła spada poniżej 70-80% początkowej wartości.
Biorąc pod uwagę monochromatyczny charakter światła LED, można z przybliżeniem stwierdzić, że wraz ze spadkiem o 70-80% strumienia światła, o tyle samo spada liczba emitowanych fotonów.
Przy takiej redukcji emitowanych fotonów, sprawność starzejącej się lampy LED jest mniejsza niż nowego źródła HPS. Zresztą nawet już po 30 tysiącach godzin pracy LED sprawność tego źródła spada o 20-30%.
Co więcej — diody emitujące światło o różnych długościach starzeją się w różnym tempie. Największą żywotność wykazują diody emitujące światło czerwone, a najmniejszą niebieskie i białe. Różnica wynosi około 20%.
W przypadku zaś diod emitujących podczerwień, żywotność ta jest niższa niż przeciętna żywotność HPS!
W rezultacie, po kilkudziesięciu tysiącach godzin pracy oświetlenia LED, zmienia się nie tylko jego sprawność, ale też ulega znaczącym zmianom widmo tego źródła światła.
To oznacza, że zmieniona charakterystyka tego źródła światła może już nie być tą optymalną dla danej uprawy i nie spełniać początkowych założeń. Zwłaszcza w przypadku lamp LED posiadających diody emitujące podczerwień.
Starzenie się lamp HPS
Lampy HPS również ulegają degradacji wraz z upływem czasu.
Ich żywotność jest różna. Jedni producenci deklarują 24 tysiące godzin pracy, inni mniej. Można natknąć się nawet na informacje o 10 tysiącach. Choć takie wartości często pojawiają się w artykułach podkreślających zalety oświetlenia LED.
Niemniej American Electric Lighting podaje, że po około 24 tysiącach pracy, źródło HPS emituje 80% początkowej ilości światła. W innym opracowaniu znalazłem informację mówiącą, że w połowie życia HPS wartość strumienia świetlnego spada do 90%.
LED to przyszłość, ale…
Pierwszy wniosek, jaki może się nasuwać, jest taki, że ten artykuł niewiele wyjaśnia poszukującego praktycznych odpowiedzi czytelnikowi. Zamiast klarowności może pozostawić poczucie jeszcze większej ilości niewiadomych. Jest to działanie zamierzone.
Oświetlenie asymilacyjne LED to względna nowość, a informacje o nim dochodzą z wielu źródeł. Ewolucja zaś lamp, ich zasilania i sterowania, nowe aktualne wyniki badań wpływu oświetlenia LED na rośliny — to wszystko powoduje, że często jedne informacje stają się nieaktualne lub ze sobą sprzeczne.
Ten artykuł ma za zadanie uzmysłowienie czytelnikowi, jak skomplikowanymi i wzajemnie powiązanymi są problemy oświetlenia i jak wiele niuansów ma znaczenie. Dlatego należy zachować zdrowy dystans do informacji jednoznacznych, uproszczonych — w tym pochodzących z niektórych źródeł marketingowych.
Idealnie by było, gdyby producenci prezentowali parametry swoich lamp oświetlenia adaptacyjnego LED w taki sposób, by można było sprawnie je między sobą porównywać. By sprzedawcy doradzali rozwiązania w oparciu o rzeczywiste potrzeby klienta, w tym najlepszą dla niego stopę zwrotu z inwestycji.
Oświetlenie asymilacyjne LED to niewątpliwie technologia, która ma przed sobą przyszłość w oświetleniu adaptacyjnym.
Źródła światła LED są nie tylko trwalsze i ekonomiczniejsze, ale też można sterować liczbą emitowanych fotonów, dostosowując ich liczbę do bieżącego zapotrzebowania na nie. LEDy świecą wymaganą mocą już ułamek sekundy po załączeniu (HPS mają większą bezwładność) – więc można szybko reagować na nagłe zmiany oświetlenia.
Technologia daje możliwość dostosowywania też widma światła do optymalnych potrzeb roślin. Różne uprawy na różnych etapach, jak wskazują badania, potrzebują światła o nieco odmiennym widmie. Oświetlenie asymilacyjne LED jest w stanie to umożliwić.
Tak więc jest to technologia dająca bez porównania większe korzyści producentom roślin ozdobnych. Dająca możliwości, których dotychczasowe rozwiązania nie są w stanie dostarczyć.
Nie kupować kota w worku
Na razie mnogość niewiadomych i niejasności sprzyja kupowaniu kota w worku.
Aby podjąć rozsądną decyzję ile i jakich lamp LED, potrzebujemy porównać różne rozwiązania. Czy pozbyć się HPS i w całości zastąpić je LED? A może pozostawić HPS i uzupełnić spektrum tego światła czerwoną i niebieską barwą LED? Na te pytania warto dostać odpowiedzi w oparciu o obliczenia i porównanie.
Każda inwestycja i każde rozwiązanie powinny mieć na względzie stopę zwrotu i korzyści. To samo tyczy się inwestycji w instalację lub modernizację oświetlenia adaptacyjnego. Dobrze by mogły być wyliczone w większą dokładnością. Tak, by inwestor mógł racjonalnie zarządzać swoimi środkami i optymalizować produkcję w swoim gospodarstwie.
W przyszłości ukażą się artykuły pogłębiające i porządkujące poszczególne zagadnienia tyczące się oświetlenia LED pod osłonami.
W artykle o coraz powszechniejszych lampach LED znajdziecie Państwo przykłady, w jakich uprawach wykorzystuje się oświetlenie adaptacyjne LED na dużą skalę.
