דברו במיקרומול, לא בלומנס

06/2020

אני כותב את המאמר הזה ביוני 2020 כי גם היום כשאנחנו מדברים על תאורה אגרונומית להארת צמחים, עדיין שואלים אותי כמה לומן גוף התאורה שלי מוציא או לכמה לוקס אני מתכנן את התאורה.

מטרת המאמר היא להסביר למה הפרמטרים האלה לא נכונים לתאורה אגרונומית, להסביר למה לדעתי בעבר השתמשו בהם ולהציג את הפרמטרים הנכונים לעבודה בתאורה עם צמחים.

לומן, לוקס, CRI, ו-CCT הם פרמטרים רלוונטיים כשאנחנו מתכננים תאורה לבני אדם. הם מוכוונים לדרך שבה העין האנושית תופסת אור.

בדומה לצמחים, העין האנושית רואה אור באורכי גל של בין 400 ל-700 ננומטר (PAR). אבל בצורה מאוד שונה מצמחים, העין האנושית הכי רגישה לאורך גל של 555 ננומטר.

זה אומר שאם נאיר עם מקור אור שיש לו רק את אורך הגל הזה בצריכת חשמל של 100 וואט זה יראה לנו הרבה יותר בוהק מאשר מקור אור באותו הספק שיאיר באורכי גל אחרים. כלומר שככל שבספקטרום של האור יש חלק גדול יותר של אורך הגל 555 ננומטר, או בקרבתו, הוא יתפס כחזק יותר לבני אדם.

זה חשוב - הוא יתפס כחזק יותר לבני אדם, לא לצמחים.

כתוצאה מכך גם במדידה של אור, בין אם זה לומן (מה שיוצא מהמנורה) ובין אם זה לוקס (מה שמודדים במשטח המואר), בודקים כמה 555 ננומטר יש באור או כמה מהאור נמצא בסביבה הזאת של הספקטרום, וזה משפיע על המדידה. כך למעשה נשקף את איך יתפס האור על ידי בני אדם.

CRI הוא מדד לאיכות אור. הכוונה לכמה מהצבעים הטבעיים באור השמש מיוצגים במקור האור המלאכותי, וזה מיוצג באחוזים. זה יבוא לידי ביטוי בכמה מציאותיים יראו גוונים שונים תחת אותו מקור אור. ככל שה-CRI גבוה יותר הוא מייצג יותר צבעים ויראה צבעים בצורה טבעית יותר. אבל ה-CRI הוא מדד שבוחן 8 צבעי פסטל שונים וככל שהם מופיעים יותר בספקטרום הדרוג גבוה יותר. אין התייחסות ליחס של הדומיננטיות שלהם בספקטרום או לרציפות הספקטרום, רק להופעה של הצבעים במקור האור.


CCT הוא מדד להגדרת גוון אור לבן לפי טמפרטורת צבע ביחידות של קלווין. ככל שמעלות הקלווין נמוכות יותר האור נראה צהוב יותר. זה נובע מזה שהיחס בין כחול לאדום בספקטרום נוטה יותר לכיוון האדום. 3000 קלווין יראה צהוב ו-6000 קלווין יראה לבן כחלחל. אם הבנתם את זה אתם מבינים בגדול (תלוי טכנולוגיית תאורה) מה יהיה השוני כשנתסכל על ספקטרום של מנורה ב-K3000 לאותה מנורה ב-K6000.

בעבר תאורה הייתה גורם מגביל בפרוטוקול הגידול. היו טכנולוגיות מוגבלות כמו נל"ג ומטאל הלייד, שנתנו צריכת חשמל וספקטרומים דומים ללא קשר ליצרן. אז נל"ג היה נל"ג ומטאל הלייד היה מטאל הלייד. לא הייתה לנו בחירה בספקטרומים והיה מבחר דיי מצומצם של עוצמות. היה 250, 400, 600 או 1000 וואט וזה מה שהיה לכולם.

כשניגשנו לבחור פתרון תאורה ברוב הגדול של המקרים הבחירה הייתה בין שתי טכנולוגיות לפי שלב הגידול (בדרך כלל מטאל הלייד לוגטטיבי ונל"ג להפרחה), ובין 4 צריכות חשמל לפי נפח החלל, טמפרטורת עבודה ומערכת הטיפול באוויר. לומן היה רלוונטי כי גם ככה אני משווה נל"ג לנל"ג ויש לי בחירה רק בין 4 אפשרויות של צריכת חשמל. לוקס היה רלוונטי כי אני גם ככה מוגבל בטכנולוגיה אז אין לי למה לעבוד עם מכשירי מדידה יקרים ופרמטרים מורכבים יותר. CCT היה רלוונטי כי הוא איפשר הבדלה בין טכנולוגיות בלי התייחסות וכניסה לעומק הספקטרום שגם ככה אין איך להשפיע עליו. ו-CRI היה רלוונטי כי אם אני מוגבל באפשרויות אבל בכל זאת מחפש דרך להשוות ביניהן זה מדד שהראה אם יש יותר צבעים באור. יותר צבעים=ספקטרום מלא יותר=יותר טוב.

אלו היו הכלים הרלוונטיים להשוואות ובחירות, אבל הם היו מוגבלים מאוד ולא הסתכלו על הצמח אלא על הקונה של המנורה, ובסופו של דבר הם נתנו אפשרות להשוות בצורה קלה.

תכנון תאורה היה מוכוון על ידי יכולות הטכנולוגיה ולא על ידי צרכי הצמח.

זה היה אז, ולשמחתנו זה כבר לא המצב כיום.

אני חוזר ואומר בהרבה מקרים שטכנולוגיית ה-LED משנה את כללי המשחק.

ההשפעה שלה על שוק התאורה העולמי היא היסטורית כמו המצאת התאורה של אדיסון, ובתוך זה בתחום של תאורה אגרונומית היא משפיעה ברמה שמשנה את היכולות, רעיונות ודרכי חשיבה. היא מביאה איתה לא פחות ממהפכה בחקלאות וייצור מזון.

אם כניסת ה-LED נפתח לנו עולם של עוצמות הארה, שליטה בספקטרום וכיוונן מדוייק. העולם הזה שינה את חוקי המשחק כי מעכשיו התאורה היא לא גורם מגביל. אני יכול לייצר איזה טיפול תאורה שאני רוצה.

אני יכול לחזור ולהסתכל דרך העיניים של הצמח ולתת לו מה שהוא רוצה ולא מה שהבן אדם שרוכש רוצה.

למעלה הסברתי איך בני אדם תופסים אור, מה שהכווין בעבר את תעשיית התאורה האגרונומית. ועכשיו שדילגנו לזמנים הנוכחיים אנחנו צריכים להבין איך צמח תופס אור ולתכנן אותו לכבודו.

צמחים עושים פוטוסינטזה מאור בטווח הספקטרום הנראה לעין 400-700 ננומטר (טווח ה-PAR). אין עניין של רגישות יתר לאורך גל ספציפי. אורך גל מפעיל מנגנונים בצמח. יש אזורים בספקטרום שמפעילים מערכות פוטוסינטזה, יש אזורים שמפעילים מנגנוני פריחה, יש שמפעילים מנגנונים שישפיעו על הארכיטקטורה של הצמח ויש שיעשו סינרגיה בין מנגנונים. בכל מקרה לא מעניין את הצמח כמה 555 ננומטר יש באור, אין לאורך גל הזה משמעות שונה מאורך גל אחר.

בנוסף, צמח עובד עם אור בצורה שונה מבני אדם. האור הוא אנרגיה, דלק להפעלת המכונות בתוך הצמח. אנחנו מודדים אותו לא רק בעוצמה, אלא כעוצמה לפי זמן. PPFD מודד עוצמת הארה לשנייה, DLI מודד עוצמת הארה ליום. כשאנחנו מודדים תאורה לצמחים אנחנו מנסים להבין כמה דלק הכנסנו למערכת כדי לצפות כמה המכונה תצליח להגדיל את הביומסה של הצמח.


במקום CCT ו-CRI אנחנו בוחנים את חלוקת הכוח (SPD) של הספקטרום בטווח ה-400-700 ננומטר (טווח ה-PAR) + מה שאני קורא לו OVERPAR ו-UNDERPAR. אנחנו צריכים ללמוד לבחון SPD, ניתוח של התמונה הזאת יעזור לנו להשפיע על קצב הצימוח מול עלות האנרגיה. מה שיותר מרגש אותי זה שהשליטה באורכי גל והדינמיקה בספקטרומים מאפשרת לנו להשפיע על מורפולוגיה, תכונות ותהליכי מטאבוליזם משניים בצמח.

התאורה היא כבר לא גורם מגביל. אנחנו יכולים לתכנן עוצמות הארה חסרות תקדים, עם ספקטרום רצוף ועשיר בשליטה מדוייקת שמאפשרת מתן פרוטוקול תאורה דינאמי ומדוייק. בנוסף להיותה כלי ליצירת צמיחה וביומסה, תאורה הפכה לכלי עבודה לעיצוב המוצר הסופי. עם הזמן והתפתחות מערכות הגידול אנחנו לומדים לייצר אפקטים שיקבעו את גודל העלה, עובי קליפה, אורכי פרקים, צבעים, טעמים, ריחות, ריכוז חומרים פעילים ועוד.


הכנתי טבלה שאני מקווה שתקל על המעבר מהפרמטרים של פעם, מוכווני בני האדם, למה שרלוונטי ומכוון לצמח:
פעם
היום
הערה
לומן
PPF
לא מעניין כמה יחידות בקרבה ל-555 ננומטר יוצאות מהמנורה. מעניין כמה יחידות אור בכל טווח ה-PAR בשניה יוצאות מהמנורה.
לוקס
PPFD ו-DLI
לא מעניין כמה יחידות לומן וקרבתם ל-555 ננומטר, מגיעות למ"ר. מעניין כמה יחידות אור בטווח ה-PAR כולו מגיעות לכל מ"ר בשניה וביום.
CRI ו-CCT
SPD
לא מעניין כמה מה-8 צבעים של פלטת ה-CRI מוצגים באור שלנו, או מה טמפרטורת הקלווין. מעניין ללמוד את היחסים בין מינוני אורכי גל, ההשפעות שלהם ואיך הם יפעילו קולטנים בצמח וישרתו את המטרות של העסק שלנו.

בצורה הכי ישירה, עם היכולות הטכנולוגיות שיש כיום לתאורה מלאכותית, בחינה של אור לצמחים במדדים של לוקס, CRI וחבריהם היא לא רלוונטית. היא שווה לניחוש ולא תיתן בטחון בבחירה שלכם.

תשקיעו מה שצריך כדי ללמוד ולמדוד את הפרמטרים הנכונים, אלה שהצמח מתייחס אליהם, ותוכלו לבחור פתרונות שישרתו את המטרות שלכם ולא רק יהיו כיוון כללי.

הטכנולוגיה מתקדמת, כך גם הפתרונות והיכולות שלנו. אחריותנו היא לקדם את עצמנו לפחות באותו הקצב כדי שנוכל לנצל אותה בצורה הטובה ביותר.

מאחל לכולנו שפה משותפת עם הצמחים שלנו והרבה שמחה בצמיחה.

שיהיה לכולנו אור טוב.


ברוס בגבי עשה סרטון שממחיש את העניין הזה בצורה מאוד ברורה >> לחצו לצפייה בסרטון


מאמר זה נכתב בשמחה בישיבה תחת תאורת LED ע"י אלעד טובי, מנהל פיתוח עסקי בחברת REMY.
כל הזכויות שמורות לרמי 108 בע"מ

נהניתם מהקריאה?

  • הדבר הכי טוב שתוכלו לעשות עם זה זה לשתף אנשים נוספים.
  • הדבר השני הכי טוב הוא לכתוב לי ל-[email protected], כי לקבל מכם מיילים עושה לי את היום.
  • רוצים עוד מכל הטוב הזה? הירשמו לניוזלטר שלנו כאן.