Hoe werkt licht?

 
Licht is een stroom fotonen uitgestraald door een bron zoals de zon, een lamp of een LED-chip. Ongeacht de bron, zijn deze fotonen altijd van dezelfde aard, ze worden gekarakteriseerd door hun energie en golflengtes die direct met elkaar verbonden zijn. Daarom worden fotonen ingedeeld op basis van hun golflengtes die hun kleuren kenmerken. De golflengtes worden uitgedrukt in nanometer (nm), hun meeteenheid, voor de rest van dit artikel. In deze classificatie hebben ultraviolette stralen (UV) de laagste golflengtes van 200 tot 400 nm. Terwijl infraroodstralen (IR) de hoogste golflengtes hebben van 800 tot 1500 nm. Tussen UV en IR bevindt zich het zichtbare spectrum voor het menselijk oog, tussen 400 en 700 nm. Zoals eerder vermeld, komt elke golflengte overeen met een kleur: Blauw van 400 tot 500 nm, Groen van 500 tot 600 nm en Rood van 600 tot 700 nm. Alle bekende kleurvariaties zijn afgeleid van deze drie primaire kleuren van het zichtbare spectrum.

Een lichtbundel is een mengsel van een groot aantal fotonen. Wat verschilt tussen lichtbronnen zijn de hoeveelheden fotonen die worden uitgezonden in elke golflengte. Als al deze fotonen dezelfde kenmerken hebben, hebben ze dezelfde kleur. Dit fenomeen wordt een monochromatische lichtbundel genoemd. Dit geldt voor leds die in staat zijn om in één kleur uit te zenden. Daarnaast zijn er andere lichtbundels samengesteld uit verschillende soorten fotonen, zoals zonlicht, witte leds of gloei- en energiebesparende lampen. Ten slotte wordt het spectrum van een lichtbundel verkregen door het te ontleden. Dit maakt het mogelijk om de exacte combinatie van fotonen in het licht en dus hun individuele kleuren te verkrijgen.

Welke lichtmetingen?

 
Voor het menselijk oog strekt de waarneming van fotonen zich uit van 400 tot 700 nm en heeft het een gemakkelijkere tijd om groen te zien.

Als gevolg hiervan karakteriseren fabrikanten van verlichting hun bronnen met Lumen-metingen. Lumen is de hoeveelheid zichtbare fotonen voor het oog. Daarom wordt de efficiëntie van verlichting voor mensen berekend in Lumen per Watt (Lumen/W). Aangezien deze fotonen min of meer gelijkmatig in de ruimte worden verdeeld, is er een meting bedacht om de hoeveelheid Lumen op een gegeven oppervlak te meten, de LUX.

Deze metingen zijn niet bedoeld voor planten. Daarom zijn ze niet geschikt voor de ontwikkeling van planten. Het is noodzakelijk om de interactie tussen licht en planten te begrijpen.

Hoe gebruiken planten licht?

Om te kunnen groeien, zetten planten de energie om die aanwezig is in de fotonen die het licht vormen. In tegenstelling tot het menselijk oog, dat bijzonder gevoelig is voor fotonen met een golflengte van 500 nm, zijn planten gevoelig voor het gehele spectrum en hebben ze receptoren voor elk type fotonen in hun bladeren.
Ze gebruiken licht op twee manieren:

• De eerste is om energie uit te halen. Dit proces is fotosynthese. Planten gebruiken voornamelijk zichtbare golflengten van 400 tot 700 nm voor fotosynthese, vandaar dat dit bereik de photosynthetically active radiation (PAR) wordt genoemd. De golflengtes activeren verschillende pigmenten, waaronder chlorofyl A&B, carotenoïde en anthocyanine. Het gebruikte spectrum is dan zeer breed, van 350 tot 800 nm, met een verschillende absorptie-efficiëntie afhankelijk van de kleur.
• De tweede is het gebruik van licht als signaal voor hun omgeving: dit is het onderwerp van de fotobiologie, die de ontwikkeling van een plant bestudeert onder verschillende soorten lichtspectra en die nader zal worden besproken in een volgend artikel.

Er zijn zeker wel metingen die geschikt zijn voor tuinbouw.

Welke lichtmetingen voor planten?

De meting van de kwaliteit van het licht is het spectrum. Het is een subjectieve indicator. Het informeert ons over de reactie van de plant op het licht. Zo bevordert een breed en evenwichtig spectrum zoals dat van de zon de gelijkmatige ontwikkeling van een plant. Daarentegen zal een zeer gemarkeerd spectrum met kleurpieken een bepaald aspect van de plant bevorderen. Dit stelt ons in staat om de planten te instrueren. Hier komt de fotobiologie om de hoek kijken.

Als we het hebben over fotosynthetische verlichting, zijn we alleen geïnteresseerd in de PAR, dat wil zeggen alleen de fotonen in het spectrale bereik van 400 tot 700 nm die de plant de energie leveren die nodig is voor groei. Aannemende dat het spectrum in evenwicht is, geeft de meting van de hoeveelheid licht voor planten ons direct inzicht in het vermogen van de plant om te groeien. Men zou kunnen zeggen dat 1% meer licht gelijk staat aan 1% meer productie.

DLI (Daily Light Integral) is de hoeveelheid fotonen die een plant gedurende een hele dag ontvangt. Sommige lichtbehoeftige planten zoals tomaten vereisen minimaal 16 mol/dag, terwijl een salade slechts 6 mol/dag nodig heeft. Deze meting geeft ons dus informatie over de gemiddelde lichtbehoefte, maar houdt geen rekening met de lichtintensiteit op een gegeven moment. Hiervoor is er een andere meting, de PPF. Dit is een directe analogie met de Lumen. De PPF is een meting van micromol per seconde (µmol/s), dat wil zeggen de hoeveelheid fotonen die per seconde in de lichtbundel wordt uitgezonden. Bovendien is de analogie van Lux bij planten de PPFD, dat wil zeggen de hoeveelheid fotonen die wordt uitgezonden in het PAR-bereik op een gegeven oppervlakte. Deze meting moet zo homogeen mogelijk zijn over het teeltoppervlak om een gelijke ontwikkeling over het hele oppervlak te waarborgen. Dus, de PPF geeft ons de totale intensiteit van een verlichting, terwijl de PPFD de verdeling van deze fotonen over een gegeven oppervlak aangeeft.

In feite wordt de efficiëntie van een tuinbouwlicht gemeten in micromol per seconde (µmol/s). Deze meting wordt berekend door de PPF te delen door het energieverbruik.

Conclusie: Metingen zijn belangrijk voor uw teelt.

Ten eerste is het spectrum essentieel voor tuinbouwverlichting, dit zal het onderwerp zijn van een volgend artikel over de fotobiologie en de impact van licht op planten. Vervolgens is de PPF een meting om de lichtintensiteit van een bron te kennen en de berekening van de efficiëntie ervan in micromol per joule (µmol/J) (is dit niet µmol/s??). Wat betreft de PPFD, de belangrijkste meting bij het kiezen van een lichtbron, geeft het ons informatie over de verdeling van het licht in onze teeltruimte en zorgt het voor consistente ontwikkeling en kwaliteit van onze teeltoppervlakken. Tot slot bepaalt de DLI en de maximale belichtingsuren die nodig zijn voor de optimale ontwikkeling van een cultivar een minimum PPFD dat specifiek is voor elke plant en de teeldoelen. Dus, al deze metingen verschillen afhankelijk van de klimatologische omstandigheden rond een LED-verlichting. Het is belangrijk dat de metingen worden uitgevoerd onder de werkelijke gebruiksvoorwaarden.
Bij RED ontwerpen we hoogefficiënte verlichting met een breed en evenwichtig spectrum dat optimaal over het teeltoppervlak is verdeeld. Onze metingen zijn gecertificeerd door een onafhankelijk COFRAC-geaccrediteerd laboratorium. Bovendien beheert onze Solstice-oplossing de verlichting via Kunstmatige Intelligentie (AI) en houdt rekening met de milieuparameters in realtime om alleen het noodzakelijke PPFD af te geven voor de optimale ontwikkeling van gewassen.