استانداردهای نوررسانی رشد( ال ای دی رشد )[۱]

اگر در سیستم‌های نوررسانی ال ای دی رشد برای کارگاه رشد گیاهتان کمی تحقیق کرده باشید، و یا این که در فروشگاه خرید ال ای دی سایت ما قصد خرید چراغ رشد گیاه یا ال ای دی رشد گیاه داشته بودید. قطعاً با اتواع و اقسام معیارها و استاندارهایی که سازندگان برای فروش کالای خود طرح می‌کنند، روبرو شده‌اید. برخی اصلاحات و کلماتی چون: وات، لومن،‌لوکس،‌ فوت کندل، PAR، PPF، PPFDو فتون مؤثر. با اینکه تمام این واحدها مرتبط با نوررسانی هستند، اما فقط بعضی از آن‌ها برای سیستم نوررسانی رشد کاربرد دارند. هدف از این مقاله تعریف این اصطلاحات و لغات کارآمد، اصلاح برخی سوءتفاهم‌های رایج و کمک به فهم این استاندارها برای کشت‌کاران است تا بدانند کدام استاندارد برای سیستم نوررسانی رشد گیاهان کاربرد دارد و کدام نامربوط است.

لومن[۲] برای انسان‌ها

گیاهان و انسان‌ها نور را بسیار متفاوت از یکدیگر درک می‌کنند. انسان‌ها و بسیاری از حیوانات در شرایط روشنایی مناسب از دید فتوپیک[۳] یا دید روزگاهی استفاده می‌کنند تا رنگ و نور را درک کنند. لومن یک واحد اندازه‌گیری است که بر اساس حساسیت چشم انسان در شرایط روشنایی مناسب طراحی شده است. به همین دلیل این مدل، منحنی پاسخ فتوپیک نامیده می‌شود( شکل یک). همانطور که می‌بینید، منحنی پاسخ فتوپیک ناقوسی شکل است و نشان می‌دهد که چگونه چشم انسان به نور سبز بیشتر از نور آبی و قرمز حساس است. واحدهای لوکس و فوت کندل با استفاده از لومن شدت نور را برای نوررسانی‌های تجاری و مسکونی اندازه‌گیری می‌کنند. با این تفاوت که در واحد مساحت با یکدیگر متفاوتند. ( لوکس، لومن بر متر مربع و فوت کندل، لومن بر فوت مربع).

شکل یک- منحنی پاسخ فتوپیک

استفاده از لوکس و فوت کندل برای شدت نور را در سیستم‌های روشنایی رشد، بسته به طیف خاص به شما اندازه‌های مختلفی از منبع نوری می‌دهد، حتی اگر در آن نقطه  شدت PAR یکسان داشته باشید.

مشکل اساسی که در استفاده از واحدهای لوکس و فوت کندل برای سیستم‌های روشنایی رشد وجود دارد در اندازه‌گیری جزییات نور آبی( با طول موج ۴۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر) و نور قرمز( ۶۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) در ناحیه طیف‌های قابل رویت است. انسان‌ها ممکن است امکان رویت نور در این ناحیه‌ها را نداشته باشند، اما گیاهان به این بخش از نورهای آبی و قرمز است که بسیار حساس‌اند و با استفاده از آن‌ها فرآیند فوتوسنتز را انجام می‌دهند. به همین دلیل است که لومن، لوکس و فوت کندل به هیچ عنوان نباید برای اندازه‌گیری نوررسانی رشد استفاده شوند.

PAR در  ال ای دی رشد

PAR تابش فعال فتوسنتزی است. این تابش فعال، بخشی است از طول موج‌های نور در ناحیه مرئی بین ۴۰۰تا۷۰۰ نانومتر که باعث فتوسنتز در گیاه می‌شود(شکل یک). PAR معیاری است پر کاربرد برای سیستم‌های رشد. PAR یک واحد اندازه‌گیری شبیه متر، فوت یا کیلوگرم نیست. در واقع معیاری است برای تعریف نور لازم برای انجام عملیات فتوسنتز در گیاهان. مقدار و کیفیت طیف خاص نوری که تابش فعال (PAR) معرفی می‌کند برای فرآیند رشد بسیار مهم است. سنسورهای کوانتومی ابزارهای اولیه برای انداره‌گیری شدت نور در سیستم‌های روشنایی رشد هستند. این سنسورها با استفاده از یک فیلتر چشمی عمل می‌کنند که حساسیت یکنواختی نسبت به تابش فعال (PAR) دارد که می‌تواند در ترکیب با یک نورسنج برای ارزیابی شدت نور، به کار رود.

زمان مطالعه روی سیستم‌های نور رسانی رشد، باید به سه سوال مهم پاسخ دهید:

•  ابزار نور رسان (لامپ، ال ای دی و…) چه مقدار تابش فعال (PAR) ایجاد می‌کنند؟ ( با عنوان جریان فوتون فتوسنتزی(PPF)[4] اندازه‌گیری می‌شود)
•  چقدر از تابش فعال (PAR) به صورت لحظه‌ای به گیاه می‌رشد؟ ( با عنوان شدت جریان فوتون فتوسنتزی(PPFD)[5] اندازه‌گیری می‌شود)
•  مقدار انرژی مورد نیاز ابزار نوررسان برای تأمین تابش فعال (PAR) برای گیاه چقدر است؟ (با عنوان اثر یا کارایی فوتون[۶] اندازه‌گیری می‌شود)

PPF در ال ای دی رشد

جریان فوتون فتوسنتزی است که مقدار کل تابش فعال (PAR) را که توسط سیستم روشنایی رشد در هر ثانیه تولید می‌شود، اندازه می‌گیرد. این مقیاس توسط یک ابزار خاص محاسبه می‌شود که کره‌ی هوشمند نام دارد که تمام فوتون‌های ضروری منتشر شده از سیستم نوررسانی رشد را دریافت و اندازه‌گیری می‌کند. واحدی که PPF با آن تعریف می‌شود، میکرو مول بر ثانیه است. PPF دومین راه برای اندازه‌گیری سیستم نور رسانی رشد است اما به هر دلیلی ۹۹٫۹% شرکت‌های روشنایی از این مقیاس استفاده نمی‌کنند. نکته مهم این است که PPF مقدار دقیق روشنایی که به گیاهان می‌رسد را اندازه نمی‌گیرد. اما اگر مقدار اثر تشکیل تابش فعال (PAR) در یک سیستم روشنایی رشد برای شما مهم است، PPF پارامتر مهمی است.

PPFD در ال ای دی رشد

شدت جریان فوتون فتوسنتزی است که مقدار تابش فعال (PAR) که دقیقاً به گیاه می‌رسد را محاسبه می‌کند. به تعبیر دانشمندان همان« تعداد فوتون‌های فعال فتوسنتزی هستند که رو سطحی مشخص در هر ثانیه فرود می‌آیند». PPFD یک مقیاس اندازه‌ِگیری نقطه‌ای در یک مکان مشخص روی همسایگی گیاه است و واحد آن میکرومول بر متر مربع در ثانیه است(μmol/m2/s). اگر بخواهیم شدت درست نورِ یک ال ای دی رشد روی یک ناحیه رشد مشخص را به دست آوریم( مثلاٌ ۴متر در ۴ متر) مهم است که میانگین PPFD را برای یک ارتفاع تعریف شده در نقاط مختلف به دست آوریم. کمپانی‌های روشنایی که تنها شدت جریان فوتون فتوسنتزی (PPFD) را در وسط منطقه‌ی پوشش یافته با نور مشخص می‌کنند، تخمین درستی از شدت نور رسانی ال ای دی رشد ارائه نمی‌دهند. تنها یک اندازه، اطلاعات دقیقی به شما نمی‌دهد، چرا که ال ای دی رشد عموماً در مرکز خود پر نورتر هستند و در کناره‌های ناحیه‌ی رشد نور کمتر و کمتر می‌شود. (هشدار به خریدار: تولیدکنندگان ابزار نور پردازی به راحتی می‌توانند اطلاعات PPFD را دست‌کاری کنند. برای این‌که از دقیق بودن PPFD معرفی شده برای ناحیه رشد، مطمئن شوید، موارد زیر باید توسط سازنده به اطلاع شما رسیده باشد: فاصله اندازه‌گیری از منبع نوری( افقی و عمودی)، تعداد مقادیر PPFD که در میانگین تأثیر داشته‌اند و ماکزیمم و مینیمم مقادیر).

Photon Efficiency

کارآمدی یا اثر فوتون به چگونگی تأثیر یک سیستم نوررسانی رشد برای تبدیل انرژی الکتریکی به فوتون‌های تابش فعال (PAR) اختصاص دارد. بسیاری از سازندگان سیستم‌های روشنایی رشد از مجموع وات برق یا وات در هر مترمربع برای توصیف شدت نور استفاده می‌کنند. با این حال این توصیف‌ها اطلاعات خاصی در اختیار شما نمی‌گذارد، چرا که وات واحدی برای انرژی الکتریکی وارده است نه مقدار نور ساطع شده. اگر جریان فوتون فتوسنتزی (PPF) را به همراه وات وارده داشته باشید، می‌توانید محاسبه کنید یک سیستم نور رسانی رشد، چگونه انرژی الکتریکی وارده را به تابش فعال (PAR) تبدیل می‌کند. برای یادآوری، واحد PPF میکرومول بر ثانیه و واحد وات ژول بر ثانیه است. بنابر این واحد ثانیه در صورت و مخرج حذف شده و واحد به صورت میکرومول بر ژول در می‌آید. هر چه این مقدار بالاتر باشد، تبدیل انرژی الکتریکی به فوتون‌های تابش فعال (PAR) در یک سیستم روشنایی رشد بهینه‌تر است.

نتیجه‌گیری

برای سرمایه‌گذاری در یک سیستم نور رسانی رشد مناسب و دست‌یابی به اهداف زراعت و تجارت خود، شما نیاز دارید که با PPF، PPFD و اثر فوتون آشنا باشید تا بتوانید تصمیم‌های درست بگیرید. با این حال تنها نباید این سه پارامتر را مصداق تصمیم‌گیری قرار دهید. متغیرهای بسیار دیگری هم وجود دارد مثل فاکتور شکل[۷]و ضریب بهره‌برداری[۸] که باید در نظر گرفته شوند.اگر قصد خرید در بازار ایران را دارید به شما پیشنهاد میکنیم مقاله خرید ال ای دی رشد در بازار ایران را حتما مطالعه کرده و سایر مطالب مربوط به آموزش LED مخصوص رشد گیاه را در برای آشنایی با پارامترهای مربوط به این موضوع دنبال کنید.

تمام این پارامترها باید به کار گرفته شوند تا مناسب‌ترین سیستم بر اساس اهداف کشت و تجارت انتخاب شود و پیام اصلی که باید به خاطر داشته باشید این است که PPF، PPFD و اثر فوتون معیارهای مناسب برای دانشمندان و شرکت‌های نور پردازی رشد هستند. اگر یک شرکت سازنده از معیارهای درست برای نورپردازی رشد استفاده نکرد، نباید بتواند به شما سیستم نور رسانی رشد بفروشد. ما همیشه این معیارهای را در اطلاعات محصول درج می‌کنیم و یکی از پیشتازان بازدهی فوتونی فوتوسنتز هستیم که توسط منابع علمی و تخصصی دانشگاهی تأیید شده است.

[۱] Horticulture Lighting Metrics

[۲] Lumen

[۳]  Photopic vision

[۴] Photosynthetic Photon Flux

[۵] Photosynthetic Photon Flux Density

[۶] Photon Efficiency

[۷] form factor

[۸] coefficient of utilization (CU)