Inleiding
Licht is een term die meestal wordt gebruikt voor het deel van de zonnestraling dat zichtbaar is voor het menselijk oog. Dit deel is maar een heel klein deel van het totale stralingsvermogen van de zon. Van het zogenaamde elektromagnetische spectrum bereiken sommige stralen het aardoppervlak niet eens. Het elektromagnetische spectrum omvat ultraviolette straling, infrarode straling, röntgenstraling, microgolven en radiogolven.
Ons licht is het kleinste segment van de elektromagnetische straling en omvat de zeven kleuren van de regenboog in het zichtbare bereik, voor ons van 380 tot 780 nanometer (nm). Als we alle kleuren samenvoegen, lijkt het licht wit voor ons menselijk oog. Licht kan ook in kleuren worden opgesplitst wanneer het door een waterdruppel of een glazen prisma wordt gericht: het bekendste voorbeeld is de regenboog, waarbij het licht door de waterdruppels in de lucht wordt weerkaatst.
Er zijn verschillende manieren om het licht te meten. Bekende maten zoals lux en lumen zijn bedoeld voor de kleurwaarneming en lichtgevoeligheid van het menselijk oog. Het is bekend dat planten licht anders waarnemen dan wij mensen. De zogenaamde fotosynthetisch actieve straling is tegenwoordig de belangrijkste indicator in de industrie en wordt afgekort als “PAR”.
Fotosynthetisch Actieve Straling (PAR)
PAR wordt gebruikt door plantenwetenschappers en beschrijft het deel van het licht dat nuttig is voor planten om te groeien. PAR verwijst in wezen naar het lichtbereik van 400-700 nanometer (nm). PAR is GEEN meeteenheid, omdat het alleen aangeeft dat het licht tussen 400-700 nm nodig is om de fotosynthese in een plant te ondersteunen. Wetenschappers concluderen echter dat het concept van de Fotosynthetisch Actieve Straling een fundamentele tekortkoming heeft: golflengten onder 400 nm (met name UV-A & UV-B) en boven 700 nm (ver rood) worden uitgesloten van de PAR-meting. De fotosynthetisch actieve straling gaat ervan uit dat alle fotonen buiten de regio niet worden gebruikt voor fotosynthese en de gezondheid van planten. Planten gebruiken echter licht buiten de PAR, zoals infrarood, wat de hormonale ondersteuning en de fotosynthetische efficiëntie verhoogt (Emerson-effect). UV-licht speelt een belangrijke rol bij de pigmentatie van de planten en de vorming van stoffen voor de verdedigingsmechanismen. De meest gebruikte eenheden om PAR te meten zijn PPF (Photosynthetic Photon Flux) en PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density).
Fotosynthetische fotonenflux (PPF)
PPF is een meting van het totale PAR-licht dat wordt uitgestraald door een groeilamp en wordt uitgedrukt in µmol/s (micromol per seconde). Eén micromool komt overeen met 602.214.150.000.000 fotonen. PPF is een zeer belangrijke maat die ons vertelt hoeveel fotonen (lichtdeeltjes) er elke seconde door de lichtbron worden uitgezonden. De PPF drukt echter niet uit hoeveel lichtfotonen er op de planten vallen, omdat het alleen de totale output accumuleert.
Fotosynthetische fotonfluxdichtheid (PPFD)
PPFD meet de lichtfotonen die worden uitgezonden over één vierkante meter per seconde en wordt uitgedrukt in µmol/m2/s(micromol per vierkante meter per seconde). Dit is meestal het getal dat je op een handheld PAR-meter ziet. PPFD is het belangrijkste getal voor kwekers, omdat het het gemiddelde lichtniveau op je kweekruimte weergeeft. De PPFD drukt wel uit hoeveel lichtfotonen er op de planten vallen, maar één enkele PPFD-meting geeft je niet het getal voor je hele kweekruimte. PPFD-metingen kunnen variëren afhankelijk van de grootte van de groeilamp. Individuele PPFD-metingen net onder de groeilamp zijn niet erg zinvol. Elke kweeklamp kan ongelooflijke PPFD-waarden hebben recht onder de lampen. Daarom is het essentieel om de PPFD-waarden op de kweekruimte op verschillende plekken te meten, zodat je een gemiddelde kunt berekenen dat je een betrouwbaar beeld geeft of de kweeklamp effectief genoeg is om de fotonen rechtstreeks naar al je planten te brengen. PPFD-metingen zijn ook afhankelijk van de hoogte van de lichtbron. Simpel gezegd: hoe groter de afstand van de groeilamp, hoe meer dekking, maar hoe lager de intensiteit zal zijn. Daarom is het belangrijk om te weten vanaf welke afstand van de lichtbron de metingen zijn uitgevoerd. Alleen door PPFD-waarden te meten over het hele verlichtingsgebied en op verschillende afstanden boven het bladerdak, kan een bruikbare vergelijking tussen groeilampen worden gemaakt.
Relatieve kwantumefficiëntie (McCree/Inada)
Relatieve kwantumefficiëntie
Het PPFD-getal betekent niet dat de plant optimaal groeit. PPF/PPFD metingen zijn in feite niet nauwkeurig, omdat ze geen informatie geven over de relatieve intensiteiten van specifieke golflengten. Twee bekende wetenschappers (McCree/Inada) hebben het optimale groeispectrum samengesteld, dat het effect van de lichtkwaliteit op de fotosynthese laat zien. De relatieve kwantumefficiëntiekromme wordt ook wel de Yield Photon Flux (YPF)-curve of soms de McCree-curve genoemd en wordt veel gebruikt om het effect van lichtkwaliteit en -hoeveelheid op de fotosynthese te evalueren. De curve laat zien dat oranje en rode fotonen tussen 600-630 nm tot 25% meer fotosynthese leiden dan blauwe fotonen tussen 400-540 nm. Daarom zou een PAR-meting van 100% blauw licht nog steeds resulteren in significante PPF/PPFD-waarden. Het is niet omdat een groeilamp hoge PPF/PPFD-waarden heeft, dat de planten goed groeien. Daarom moet er rekening worden gehouden met het spectrum.
Verlichtingssterkte in lux en lumen
Lux en lumen zijn metingen die zijn afgestemd op de perceptie van wit licht voor het menselijk oog en hebben dus geen enorm effect op de fotosynthese. Lux- en lumenwaarden zijn de beste resultaten om te beoordelen hoe goed een kantoorruimte verlicht is. Lux drukt uit hoeveel lichtstroom op een bepaald gebied samenkomt. Er is sprake van één lux als een lichtstroom van één lumen een vierkante meter oppervlak gelijkmatig verlicht.
Het menselijk oog is erg gevoelig voor licht in het gele gebied van het spectrum. In een dergelijke lux/lumen meting krijgen 100 fotonen van geel licht een hogere waardering dan 100 fotonen van blauw of rood licht. Daarom zijn deze metingen niet geschikt voor onze doeleinden.
