Hoe werkt licht?

Licht is een stroom van fotonen die wordt uitgezonden door een bron, zoals de zon, een lamp of een LED-chip. Ongeacht de bron hebben deze fotonen altijd dezelfde aard, gekarakteriseerd door hun energieën en golflengten, die direct met elkaar verbonden zijn. Fotonen worden daarom geclassificeerd op basis van hun golflengten, die hun kleuren bepalen. Golflengten worden gemeten in nanometers (nm), de meeteenheid die in de rest van dit artikel wordt gebruikt.

In deze classificatie hebben ultraviolette (UV) stralen de kortste golflengten, variërend van 200 tot 400 nm, terwijl infraroodstralen (IR) de langste golflengten hebben, van 800 tot 1.500 nm. Tussen 400 en 700 nm, tussen UV en IR, bevindt zich het zichtbare spectrum voor het menselijk oog. Zoals eerder vermeld, komt elke golflengte overeen met een kleur: blauw licht van 400 tot 500 nm, groen licht van 500 tot 600 nm, en rood licht van 600 tot 700 nm. Alle bekende kleurvariaties zijn afkomstig van deze drie primaire kleuren van het zichtbare spectrum.

Een lichtstraal is de combinatie van een groot aantal fotonen. Wat de lichtbronnen van elkaar onderscheidt, is de hoeveelheid fotonen die wordt uitgezonden bij elke golflengte. Als al deze fotonen dezelfde kenmerken hebben, hebben ze dezelfde kleur. Dit fenomeen wordt een monochromatische lichtstraal genoemd. Dit is het geval bij LED lichten, die in staat zijn om in één enkele kleur uit te zenden. Daarnaast zijn er andere lichtstralen die uit verschillende soorten fotonen bestaan, zoals zonlicht, witte LED lichten of gloeilampen en spaarlampen. Ten slotte wordt het spectrum van een lichtstraal verkregen door het te decomponeren. Dit maakt de exacte associatie van de fotonen in het licht mogelijk en daarmee hun individuele kleuren.

Welke lichtmetingen?

Voor het menselijk oog strekt de perceptie van fotonen zich uit van 400 tot 700 nm, met een grotere gevoeligheid voor groen.

Daarom karakteriseren belichtingsfabrikanten hun bronnen met Lumen-metingen. Lumens vertegenwoordigen de hoeveelheid fotonen die zichtbaar zijn voor het oog. De efficiëntie van belichting die bedoeld is voor mensen wordt dan berekend in Lumens per Watt (Lumen/W). Aangezien deze fotonen meer of minder gelijkmatig over de ruimte worden verdeeld, is er een maat bedacht om de hoeveelheid Lumens op een gegeven oppervlak te meten, bekend als Lux.

Echter, 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 groeien, transformeren planten de energie die aanwezig is in de fotonen die licht vormen. In tegenstelling tot het menselijk oog, dat bijzonder gevoelig is voor fotonen met een golflengte rond 500 nm (groen), zijn planten gevoelig voor het volledige spectrum en hebben ze receptoren voor elk type foton in hun bladeren.

Ze gebruiken licht op twee manieren:

1. De eerste is om energie te extraheren, wat fotosynthese wordt genoemd. Planten gebruiken voornamelijk zichtbare golflengten van 400 tot 700 nm voor fotosynthese, daarom wordt dit bereik ook wel Photosynthetically Active Radiation (PAR) genoemd. Golflengten activeren verschillende pigmenten, waaronder chlorofyl A&B, carotenoïden en anthocyanine. Het gebruikte spectrum is vrij breed, van 350 tot 800 nm, met variërende absorptie-efficiëntie afhankelijk van de kleur.
2. De tweede is het gebruik van licht als signaal voor hun omgeving: dit is het onderwerp van fotobiologie, de studie van de ontwikkeling van een plant onder verschillende soorten lichtspectrum, wat in een toekomstig artikel uitgebreider zal worden besproken. Er zijn inderdaad metingen die zijn aangepast aan de tuinbouw. Er zijn zeker wel metingen die geschikt zijn voor tuinbouw.

Welke lichtmetingen voor planten?

De meting van de lichtkwaliteit is het spectrum. Het is een subjectieve indicator die ons informeert over de reactie van de plant op licht. Een breed en uitgebalanceerd spectrum zoals dat van de zon bevordert de gelijkmatige ontwikkeling van een plant. Daarentegen zal een spectrum met uitgesproken pieken van kleuren een aspect van de plant meer bevoordelen dan een ander. Dit stelt ons in staat om de plant te sturen in wat het moet doen. Dit is het hele doel van fotobiologie.

Wanneer we het hebben over fotosynthetische belichting, zijn we alleen geïnteresseerd in PAR, wat betekent dat we alleen de fotonen in het spectrale bereik van 400 tot 700 nm beschouwen die de plant van energie voorzien die het nodig heeft om te groeien. Aangezien het spectrum gebalanceerd is, geeft de meting van de hoeveelheid licht voor planten ons direct informatie over het vermogen van de plant om te groeien. We kunnen zeggen dat 1% meer licht gelijkstaat aan 1% meer productie.

DLI (Daily Light Integral) is de hoeveelheid fotonen die de plant over een complete dag ontvangt. Sommige lichtintensieve planten, zoals tomaten, hebben minimaal 16 mol/dag nodig, terwijl sla slechts 6 mol/dag vereist. Deze meting informeert ons dus over de gemiddelde lichtbehoefte, maar houdt geen rekening met de lichtintensiteit op een bepaald moment. Hiervoor bestaat een andere meting, namelijk PPF, wat een directe analogie is met Lumen. PPF is een maat in micromolen per seconde (µmol/s), dat wil zeggen, de hoeveelheid fotonen die per seconde in de lichtstraal wordt uitgezonden. Daarnaast is de analogie van Lux in planten PPFD, wat de hoeveelheid fotonen is die in het PAR-bereik op een bepaald oppervlak wordt uitgestraald. Deze meting moet zo homogeen mogelijk zijn over het teeltoppervlak om een consistente ontwikkeling over het hele gebied te waarborgen. Dus, PPF geeft ons de totale lichtintensiteit, terwijl PPFD de verdeling van deze fotonen over een bepaald oppervlak aangeeft.

De efficiëntie van een tuinbouwbron wordt in feite gemeten in micromolen per seconde (µmol/s). Deze meting wordt berekend door PPF te delen door het energieverbruik.”

Conclusie: Metingen zijn belangrijk voor je teelt.

Ten eerste is het spectrum cruciaal voor tuinbouwbelichting en zal het onderwerp zijn van een toekomstig artikel over fotobiologie en de impact van licht op planten. Vervolgens is PPF een meting waarmee we de lichtintensiteit van een bron kunnen kennen en de efficiëntie berekenen in micromolen per joule (µmol/J). Wat betreft PPFD, de belangrijkste maat voor het kiezen van een lichtbron, geeft het ons informatie over de lichtverdeling in onze teeltruimte en zorgt het voor een consistente ontwikkeling en kwaliteit van onze teeltoppervlakken. Ten slotte stellen DLI en het maximale aantal belichtingsuren die nodig zijn voor de juiste ontwikkeling van een teeltsoort een minimum PPFD vast dat specifiek is voor elke plant en teeldoelstellingen. Al deze metingen verschillen afhankelijk van de klimatologische omstandigheden rond een LED-licht. Het is belangrijk dat metingen worden uitgevoerd onder werkelijke gebruiksomstandigheden.

Bij RED Horticulture ontwerpen we zeer efficiënte LED-topbelichting voor kassen met een breed en uitgebalanceerd spectrum, optimaal verdeeld over het teeltoppervlak. Onze metingen zijn gecertificeerd door een onafhankelijk COFRAC-geaccrediteerd laboratorium. Daarnaast beheert onze Solstice-oplossing belichting via Kunstmatige Intelligentie (AI) en houdt het rekening met omgevingsparameters in realtime om alleen de PPFD te leveren die nodig is voor de juiste ontwikkeling van gewassen.