Intro Kasviledeihin

 

LED kasvatusvalot ovat ajan kanssa kehittyneet tehokkaimmiksi kasvivalaisimiksi ja niitä käytetäänkin nykypäivänä myös tuotantolaitosten lisäksi kotikasvatuksessa. Myöhemmässä vaiheessa tätä kirjoitusta käymme läpi LED kasvatusvalojen hyötyjä verrattuna perinteisesti käytettyihin SPNA kasvivalaisimiin.

Kymmenen vuotta sitten LED kasvatusvaloja markkinoita dominoi UFO LED valaisimet. Nämä LED valaisimet olivat tehottomia ja valaisivat hyvin pienen pinta-alan. Vuosien kuluttua kun LED valaisimet olivat hieman kehittyneempiä syntyi vilkasta keskustelua LED kasvatusvalojen tehosta verrattuna SPNA valaisimiin. Nykypäivänä LED valaisimet ovat tehokkaimpia kasvivalaisimia useastakin eri syystä.

Valoon liittyvää sanastoa

 

Ennen kuin käsittelemme LED kasvatusvalojen hyötyjä, on tärkeää ymmärtää tiettyjä tehoon liittyviä termejä. Kaikki lukemat ovat tärkeitä ja suositeltavaa lukea läpi. Olemme kuitenkin lihavavoineet tietyt lukemat. Arvot, jotka on lihavoitu, ovat arvoja joita LED valmistajat yleensä julkaisevat ja voivat auttaa LED valaisimen ostopäätöksessä.

  • PAR arvo on kvalitatiivinen (kuvaileva) mitta valolle 400nm ja 700nm välillä. PAR on yleisesti hyväksytty arvo valolle, mitä kasvi kykenee hyödyntämään fotosynteesissä. Huomattakoon, että esimerkiksi kasville hyödyllinen infrapuna ja UV valo ei lukeudu PAR arvoon.

  • PPF on kvantitatiivinen (numeraalinen) mitta sille, kuinka paljon PAR arvoa valaisin tuottaa. PPF merkitään mikromooleina per sekunti (umol/s). PPF ei kuitenkaan mittaa sitä, minne valo (PAR) lopulta päätyy.

  • PPFD ottaa PPF arvon (PAR) lisäksi huomioon sen, kuinka paljon valon PPF lukemaa päätyy tietylle alueelle. PPFD:tä merkitään lukemalla μmol/m2/s.

  • PFD mittaa saman kuin PPF, mutta huomioi myös valon taajuudet, mitkä ovat PAR arvon ulkopuolella (400nm – 700nm). PFD siten huomioi kasville turhan valon taajuutta, mutta sisältää myös UV ja infrapunavalon. PDF merkitään myös lukemalla μmol/m2/s.

  • YPF mittaa valon taajuudet väliltä 380nm – 760nm ja antaa enemmän painoarvoa taajuuksille, mitkä ovat tutkitusti tärkeämpiä fotosynteesin kannalta – eli siis, vähemmän painoarvoa taajuuksille, mitkä ovat vähemmän tärkeämpiä fotosynteesin kannalta. YPF merkitään myös lukemalla μmol/s.

  • BPAR Flux mittaa koko sen valon taajuuden, millä on teoreettisesti vaikutusta kasvin prosesseihin. Tähän lukeutuu taajuuden 350nm – 800nm väliltä.

  • PPE mittaa kuinka tehokkaasti valaisin muuttaa watteja PAR arvoksi. Lukeman saa jakamalla PPF lukeman valaisimen wattikulutuksella.

  • PE on suhteellisen uusi mitta. PE mittaa lähes ainoastaan kasville hyödylliset taajuudet, eli PAR arvon ja UV sekä infrapunavalon.

  • Target efficiency mittaa kuinka paljon valoa osuu tietylle alueelle, esimerkiksi kasvatusteltan tiettyyn kohtaan. LED valaisimien target efficiency on jopa 85% luokkaa, kun taas SPNA valaisimet yltävät maksimissaan noin 65% luokkaan.

  • DLI mittaa kuinka paljon PAR valoa kasvi saa päivittäin.

  • SDP on tuttu monelle valaisimien pakkauksista. SDP näyttää valon taajuudet (värit) taulukkona 360nm – 770nm välillä.

  • Uniformity mittaa kuinka tasaisesti valo jakaantuu valaistulle pinta-alalle. Mitä tasaisempi jako, sitä tasaisempi kasvien kasvu. Lukema esitetään 0 – 1 välillä. Esimerkiksi 0.7 tarkoittaa 70% tasaista jakoa.

 

Tässä vaiheessa on hyvä mainita, että lumen, lux, luminous flx ja CRI ovat mittareita valolle, mitä ihmiset aistivat. Näitä ei kannata käyttää minkään kasvivalaisimen ostopäätöksen tekijänä.

LED kasvivalaisimen vs. SPNA valaisimet

 

LED kasvatusvaloja pidetään yleensä kalliina. On totta, että alkusijoitus on suurempi kuin muiden kasvivalaisimien ja etenkin suurempi kuin SPNA valaisimien. Todelliset kustannukset kuitenkin ovat pitkällä aikavälillä edullisemmat kuin voisi ajatella ja LED valaisimien hinta on tippunut runsaasti alaspäin ja samanaikaisesti tehot kasvaneet.

  1. LED valaisimet käyttävät sähköä keskimäärin 40 % saman fotonimäärän tuottamiseen kuin SPNA valaisin

  2. SPNA valaisimien teho laskee nopeasti. Suositus on vaihtaa SPNA poltin noin puolen vuoden välein jos poltinta käytetään aktiivisesti. Viidessä vuodessa poltin tulisi siis vaihtaa 10 kertaa. Laadukkaat LED kasvivalaisimet toimivat jopa viisi vuotta, menettäen vain max 10% tehosta.

  3. LED valaisin tuottaa lämpöä vähemmän hyötyyn nähden (fotonit ja esitetyt mittarit kuten PAR / PPF). Tämän vuoksi ei tarvi sijoittaa kasvihuoneen viilennykseen saman tuloksen saavuttamiseksi.

  4. Jos ajatellaan, että valaisimen hyöty on μmol/m2/s jaettuna wattikulutus (tai joule), niin parhaimmat SPNA valaisimet pääsevät teholukemaan 2.0, kun taas parhaat LED valaisimet yltävät lähes 3.0 luokkaan. Huomattakoon, että parhaimpien SPNA valaisimien (kuten Gavita) hinta on tavallista SPNA valaisinta korkeampi ja lähenee LED valaisimen hintaa.

Tässä vielä muutamia LED valikoimamme hyötylukemia:

 

  • TGL Star 100 = 2,3 µmol / J
  • TGL Classic 220 = 2,26 µmol / J
  • TGL Hadouken = 2.6 µmol / J
  • HLG Diablo = 2,81µmol /J
  • HLG 135 Red spec = 2,68 µmol /J
  • Caluma Force 150w = 2,5μmol/J
  • Caluma Force 240w = 2,5μmol/J
  • Caluma Force 320w = 2,5μmol/J

 

koko LED kasvivalaisin valikoiman löydät linkin alta. Jos jotain tuotetta ei ole suoraan saatavilla varastosta, voitte ottaa meihin yhteyttä. 

 Valon värillä on ja ei ole merkitystä

 

Kasvi hyödyntää vain noin 1-4% valon tuottamista fotoneista fotosynteesiin. Sillä ei ole merkitystä fotosynteesin kannalta minkä väristä valoa valaisin tuottaa. Kaikki valo käytetään fotosynteesissä samoihin toimintoihin, kunhan valo on PAR arvojen sisällä. Fotomorfogeneesissä taas valon värillä on suuri merkitys. Fotomorfogeneesi vaikuttaa kasvin rakenteisiin. 

Aikaisemmin LED valaisimissa suosittiin lähinnä sinistä ja punaista valoa, sillä ne osuvat hyvin PAR alueelle. Kasvit kuitenkin voivat hyödyntää PAR alueen ulkopuolella olevia infrapuna (infra-red) ja kaukopuna (far-red), sekä UV-A valoa.

Spektrien tehtävät

 

Kaukopuna ja punainen valo vaikuttavat kasvin fytokromiin, eli niin sanottuun kasvun regulaattoriin. Lyhyen päivän kasveissa fytokromit stimuloivat kukintaa minkä vuoksi punainen valo on elintärkeä kasvin kukintavaiheessa. Nykytiedon mukaan myös infrapunavalo stimuloisi kasvin kukintaa, todennököisesti juuri fytogromin kautta.

 

Punaisen valon spektrit jaetaan seuraavasti: 

  • punainen valo: 630 - 700nm
  • far-red: 700 - 780nm
  • infrared: > 780nm 

 

Fytogromi säätelee kasvin sisäistä kelloa, eli kasvin tietoisuutta siitä onko yö vai päivä, sekä kasvattaa lehtien kokoa ja kasvin pituutta. Kasvin lehtien koko on suoraan yhteydessä siihen, kuinka paljon kasvi voi hyödyntää valaisimen tuottamaa valoa (ja siten siihen, kuinka suuriksi kasvit ja sato kasvavat). Ongelmana far-red valossa on se, että se saattaa kasvattaa kasvin pituutta turhan paljon jos kasvi saa sitä liikaa.

 

Kryptokromi on fytokromin tapainen kasvin kasvun regulaattori, mutta se hyödyntää sinistä, violettia ja pienen määrän UV-A valoa. Kryptokromi toimii niin itsenäisesti kuin yhdessä fytogromin kanssa kasvun regulaattorina. UV-A valo ei ole välttämätön kryptrokromin toiminnalle, sillä usein LED valaisimet tuottavat tarpeeksi sinistä valoa.

 

Fhototropiinit ovat sinisen valon reseptoreita. Fototropiinit käyttävät sinistä valoa tehostamaan kasvin fotosynteesiä ja siinä tapahtuvia reaktioita, kuten kasvin ilmarakojen avautumista. Sininen valo on toimiva etenkin kasvuvaiheessa, sillä se ei kasvata kasvin pituutta (minkä voi sisätiloissa olla ongelma) kuten punainen valo. On myös tutkittu, että sininen valo vaikuttaisi kasvin juuriin ja tuuheuteen positiivisesti, mikä tekee siitä yhä hyödyllisemmän kasvin vege- eli kasvuvaiheessa. 

 

Vihreää valoa hyödynnetään vain fotosynteesissä ja siinäkin suhteellisen tehottomasti. Tehottomuus syntyy siitä, että kasvit heijastavat vihreää valoa. Tämän vuoksi kasvit näyttäytyvät meille vihreinä. Kasveilla on tosin kyky sulkeutua siten, että ne eivät enää vastaanota punaista ja sinistä valoa jos ne ovat saaneet niitä liikaa. Kasvi ei kykene samalla tapaa sulkemaan vihreän valon vastaanottamista. Vihreä valo voi siten toimia bufferina kasvin sulkeutumisesta johtuvaa haittaa vastaan. 

 

Valkoinen valo on kaikista kustannustehokkain (hinta-laatu suhde). Kustannustehokkuus johtuu siitä, että valkoisten led valon kehittämiseen on käytetty eniten pääomaa. Syy tähän löytyy siitä, että valkoista valon väriä käytetään laajalti muihin tarkoituksiin kuin kasvien valaistukseksi, eli niillä on suurin kysyntä. Tämä ei ole ollenkaan huono asia, sillä valkoinen valo syntyy sinisestä, vihreästä ja pienestä määrästä punaisesta valosta. Tämä on juuri sitä mitä kasvi tarvitsee. 

Laadukkaat LED kasvivalaisimet onkin rakennettu usein valkoisista, punaisista ja far-red valoa tuottavista diodeista. Punaista ja far-red valoa on lisätty tehostamaan aikaisemmin mainittujaa fotomorfogeenin (eli kasvin rakenneosiin vaikuttavia) toimintoja ja tehostamaan kukintaa

COB vai normaali LED valaisin?

 

Chip-on-board eli COB LED kasvatusvalot ovat suhteellisen uutta teknologiaa. COB ledeissä on useita valonlähteitä yhdessä “linssissä”, usein yhdeksän tai enemmän. Kun moduulin tai ns. linssin valot laitetaan päälle, näyttävät ne yhdeltä valonlähteeltä. 

COB ledin hyöty on se, että ne tuottavat voimakkaan valon, mutta haittapuolena se, että sen tuottama valo jakaantuu vain pienelle alueelle - valaistusta voisi ajatella taskulamppuna. COB lediä voikin suositella pieneen kasvihuoneeseen, mutta suuremmissa kasvihuoneissa pieni valaistu pinta-ala voi tuottaa ongelmia, mikä näkyy kasvien epätasaisena kasvuna. 

Mainittakoon vielä, että ennen LED kasvatusvaloja ei juurikaan törmätty ongelmaan minkä taustalla on liian tehokas valonlähde. Kun kasvit saavat liikaa valotehoa ne suojatuvat menemällä "lukkoon", tätä reaktiota kutsutaan photoinhibitioniksi. Tämä ei tietenkään ole toivottavaa, mutta kertoo paljon LED kasvatusvalaisimen potentiaalista. 

 

Tämä tässä tälläkertaa, nähdään taas seuraavassa postauksessa!

-Tonttu