Как перевести ppf в мм

Оценить PPFD при освещении растения белыми светодиодами просто: 1000 лк = 15 мкмоль/с/м2

Статья «Освещение растений белыми светодиодами» вызывала живое обсуждение практических задач, и стало ясно — методы нужно упрощать.

Как элементарно пересчитать освещенность в единицы фотосинтетической активной радиации: PPFD, YPFD и радиометрическую плотность мощности? И что из этого действительно нужно?

Измерение и запись параметров осветительной установки

На заглавной фотографии показана построенная детьми осветительная установка, для которой, в отличие от многих коммерческих решений, известен полный набор параметров: <0,3 м 2 ; 50 Вт; 11000 лк; 3000 К; R_a = 98; 165 мкмоль/с/м 2 ; 24×7>. Параметры могут быть не оптимальны, но их запись позволяет решение обсуждать, перенимать опыт, предлагать и пробовать другие варианты. Не делать такие записи в образовательном проекте некорректно и непедагогично.

Когда белый свет не только оправдан, но и желателен

Под белым светом растения эволюционировали всю историю жизни на Земле, хорошо растут под ним и в искусственной среде. Эффективность современных белых светодиодных светильников, выраженная в мкмоль/Дж в актуальном диапазоне 400…700 нм, примерно соответствует лучшим специализированным ДНаТ и незначительно уступает светодиодным фитосветильникам с обедненным спектром [1]. Что делает использование белого света энергетически оправданным.
Проект Фитекс представил результаты эксперимента по выращиванию различных культур в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Эксперимент показал, что спектр на параметры урожая влияет. Чрезвычайно любопытно сравнить растения, выросшие под белым светом, под светом ДНаТ и узкополосным розовым (рис. 2).

Рис. 2 Салат, выращенный в одинаковых условиях, но под светом различного спектра. Изображения из видеозаписи, опубликованной проектом «Фитэкс» в материалах конференции «Технологии Агрофотоники» в марте 2018г.

По численным показателям первое место занял уникальный небелый спектр под коммерческим названием Rose, который по форме не сильно отличается от испытываемого теплого белого света высокой цветопередачи R_a=90. Сюрпризом оказалось, что еще меньше он отличается от спектра теплого белого света экстравысокой цветопередачи R_a=98 (того самого, что использован детьми в осветительной системе на заглавной фотографии). Основное различие в том, что у Rose небольшая доля энергии из центральной части удалена (перераспределена к краям):

Перераспределение энергии излучения из центра спектра к краям либо ни к чему не приводит, либо снижает эффективность фотосинтеза листьев нижнего яруса [2]. Зато свет становится розовым.

Розовый свет или желтый свет ДНаТ может быть использован в промышленных теплицах. Но когда люди делят общее с растениями помещение необходим белый свет. К примеру, в образовательных проектах растения должны быть наблюдаемы постоянно и нет альтернативы белому свету высокой цветопередачи, обеспечивающему зрительный комфорт человека и хорошие условия для развития растения [1].

Сравнение различных вариантов спектров для освещения растений

Прямое сравнение спектров источников света (рис. 3) показывает, что свет самых распространенных белых светодиодов 4000 К / R_a=80 богаче спектра ДНаТ и несколько уступает по содержанию красной компоненты типичному спектру розового света для освещения растений с прижившимся, но явно некорректным коммерческим названием «grow light full spectrum». Белый свет высокой цветопередачи по спектральному составу богаче остальных вариантов и ближе к сплошному спектру естественного света.

Рис. 3 Сравнение спектров белого светодиодного света и основных вариантов специализированного света для выращивания растений

По графикам видно, что рост цветопередачи белого света приводит к росту доли бесполезного для фотосинтеза света с длиной волны больше 700 нм. Но эта доля не превышает нескольких процентов и не выше, чем у «grow light full spectrum».

Спектральные составляющие, выполняющие только сигнальную функцию, и не входящие в спектр белого светодиодного света – прежде всего 400 нм и 730 нм, могут быть добавлены к белому свету с использованием отдельных светильников с узкополосными светодиодами. Проверка целесообразности такой добавки и определение ее оптимальной интенсивности для каждой выращиваемой культуры достаточно проста. Но первым делом должна быть удовлетворена основная потребность растения в свете – энергетическая.

LER: Luminaire Efficacy Rating

Параметр LER[лм/Вт] имеет ту же размерность, что и световая отдача η[лм/Вт], характеризующая светильник, но обозначает световой поток в люменах, соответствующий одному ватту радиометрической мощности излучения.

LER слабо зависит от цветовой температуры КЦТ, и имеет значимый разброс при фиксированной цветопередаче R_a (рис. 4). В качестве оценки LER можно пользоваться округленным значением LER = 300 лм/Вт.

Рис. 4 Зависимость LER белого светодиодного света от общего индекса цветопередачи

Зная величину LER, легко посчитать радиометрическую мощность по формуле W = F / LER и плотность радиометрической мощности W / S = E / LER, где W[Вт] — радиометрическая мощность, F [лм] — световой поток, S[м 2 ] — площадь, на которую падает световой поток, E[лк] — освещенность.

Если необходимо максимизировать радиометрическую мощность при заданном энергопотреблении, светильник может быть выбран по критерию максимального энергетического КПД, который рассчитывается по формуле: КПД = 100% · η / LER, где η[лм/Вт] — световая отдача светильника.

Радиометрическая плотность светового потока редко используется в рекомендациях по освещению растений. Оценка LER полезна пониманием, что радиометрическая плотность потока пропорциональна освещенности в люксах, а спектральными параметрами белого света в первом приближении можно пренебречь. Также оценка LER позволяет оценить КПД осветительной установки в целом по формуле КПД = 100% · E ·S / LER / P, где E[лк] — фактическая измеренная освещенность, создаваемая на площади S[м 2 ] осветительной установкой, потребляющей мощность P[Вт]. КПД — важный интегральный параметр контроля эффективности.

Энергетическая ценность единицы света

Энергетическая ценность света для растения определяется величиной PPF (Photosynthetic Photon Flux) в микромолях в секунду в диапазоне 400…700 нм, или более точно величиной YPF (Yield Photon Flux) с учетом поправки на кривую McCree 1972 [4]. Большинство приводимых в научной литературе данных, на которые приходится опираться при оценке осветительной системы оперируют значениями PPF, и это делает интересным анализ соотношения PPF и YPF.

Для белого света между PPF и YPF зависимость достаточно тесна, слабо зависит от цветопередачи и определяется цветовой температурой (рис. 5).

Рис. 5 Зависимость соотношения между PPF и YPF от цветовой температуры белого цвета

Для практических целей достаточно учесть, что зависимость почти линейна и PPF для 3000 К больше YPF примерно на 10%, а для 5000 К — на 15%. Что означает примерно на 5% большую энергетическую ценность для растения теплого света по сравнению с холодным при равной освещенности в люксах.

PPF и PPFD

Для типовых значений спектральных параметров PPF и PPFD получаются следующими:

Видно, что несколько большую энергетическую ценность для растения при равной освещенности имеет теплый свет и свет с высокой цветопередачей.

Оценка коэффициента использования светового потока

Коэффициентом использования светового потока k называется доля светового потока от осветительной установки, падающая на листья растений. Это значение может быть использовано, например, для оценки PPFD по формуле: PPFD[мкмоль/с/м 2 ] = k·15·F[клм]/S[м 2 ], где F — световой поток в килолюменах, S — освещаемая площадь в квадратных метрах.

Неопределенность величины k увеличивает ошибку оценки. Рассмотрим возможные значения k для основных типов осветительных систем:

1) Точечные и линейные источники

Освещенность, создаваемая точечным источником на локальном участке, падает обратно пропорционально квадрату расстояния между этим участком и источником. Освещенность, создаваемая линейными протяженными источниками над узкими грядками, падает обратно пропорционально расстоянию.

Падение освещенности происходит не из-за того, что свет «слабеет» с расстоянием, а из-за того, что с увеличением расстояния все большая доля света попадает не на листья. Это делает крайне невыгодным освещение одиночных растений или одиночных протяженных грядок высоко подвешенными светильниками. Сужающая световой поток оптика позволяет направить на растение большую долю светового потока, но в общем случае неизвестно какую.

Сильная зависимость освещенности от расстояния и неопределенность эффекта применения оптики не позволяют определить коэффициент использования k в общем случае.

2) Отражающие поверхности

При использовании закрытых объемов с идеально отражающими стенками весь световой поток попадает на растение. Однако реальный коэффициент отражения зеркальных или белых поверхностей меньше единицы. И это приводит к тому, что от отражательных свойств поверхностей и геометрии объема доля светового потока, падающего на растения, все же зависит. И определить k в общем случае невозможно.

3) Большие массивы источников над большими посадочными площадями

Большие массивы точечных или линейных светильников над большими площадями посадок энергетически выгодны. Квант, излученный в любом направлении, на какой-то лист да попадет, коэффициент k близок к единице.

К примеру, «детская» осветительная система на заглавной фотографии сочетает преимущества большого массива источников света (закрепленные на гладкой основе канцелярским скотчем светодиодные ленты) и отражающих поверхностей (покрашенные белой водно-дисперсионной краской стенки), фактическое значение коэффициента использования светового потока для него k>0,9.

Промежуточный вывод: для всех рассмотренных геометрий осветительной установки неопределенность доли света, идущего на растения, выше разницы между PPFD и YPFD, и выше погрешности, определяемой неизвестностью цветовой температуры и цветопередачи. Следовательно, для практической оценки интенсивности фотосинтетически активной радиации целесообразно выбирать достаточно грубую методику оценки освещенности, не учитывающую эти нюансы. И при возможности замерять фактическую освещенность люксметром.

Ошибка измерения освещенности

При прямых измерениях необходимо принять во внимание неравномерность освещенности, создаваемой осветительной установкой. Характерный пример: стандарт EN 12464-1 «The Lighting of Workplaces» требует отношение минимальной освещенности к средней не более 0,7. Что на практике означает разницу освещенностей различных участков до 30% и значимую ошибку средней величины при небольшом количестве измерений.

Кроме того, на несколько процентов от истинных значений могут отличаться показания люксметра в соответствии с его классом точности. Так ГОСТ 24940-2016 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности» требует использовать люксметры с погрешностью не более 10%, а наиболее распространенные в РФ модели люксметров «еЛайт02» и «ТКА-ПКМ» имеют погрешность 8%.

Влияние ошибки в значении PPFD на результат

Таким образом, ситуация значимого влияния уровня PPFD на урожайность сама по себе является признаком недостаточности уровня освещенности. Достаточное количество света нивелирует значимость ошибки в определении уровня освещенности и делает неоправданным использование высокоточных оценок.

Заключение

Благодарности

Автор выражает благодарность за помощь в подготовке статьи сотруднику ГНЦ РФ-ИМБП РАН к.б.н. Ирине О. Коноваловой; техническому директору Gorshkoff.ru Николаю Н. Слепцову; специалисту компании CREE Михаилу Червинскому; светотехнику Анне Г. Савицкой; старшему научному сотруднику ИРЭ РАН к.ф.-м.н. Александру А. Шаракшанэ, ведущему сотруднику ИРЭ РАН и профессору МГМУ им И.М. Сеченова д.ф.-м.н. Андрею А. Аносову.

Этот пост является адаптированным авторским переводом статьи «An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs: 1000 lx = 15 μmol/s/m 2 «. Методы и подробности вычислений на русский язык не переводились. Но язык проще, добавлены примеры и картинки.

Источник

Что такое PAR, PPF, PPFD и как проводить измерения

Когда светодиоды появились на рынке, их огромная эффективность и потенциал экономии денег изменили игровое поле, и люмены, люксы и кандела наконец стали устаревшими показателями для определения требований к освещению для растений.

Интересно, что растения используют примерно ту же часть спектра, которая видна человеческому глазу, но длины волн, которые мы считаем самыми яркими (т.е. зеленый свет), не являются наиболее эффективными длинами волн для фотосинтеза.

Итак, первое, что нужно понять о PAR, это то, что это часть спектра электромагнитного излучения (света), которая полезна для растений и водорослей для активации фотосинтеза, это PPF и PPFD. При выборе системы освещения или осветительного прибора для стимулирования фотосинтеза важны три параметра измерения: сколько света испускает осветительное устройство, сколько этого света доступно растениям и сколько света растение получает в течение фотопериода.

Определения:
Фотосинтетически активная радиация (ФАР). Это основная энергия для производства биомассы, которая напрямую влияет на рост, развитие, урожайность и качество растений. PAR определяет, какой источник света может поддерживать фотосинтез растений. Диапазон длин волн источника света, способствующего зеленому росту, более широк, чем диапазон длин волн фотосинтетически активного излучения, он находится примерно в диапазоне от 300 до 800 нм, эта часть излучения называется физиологическим излучением. Кроме того, он может способствовать фотосинтезу, он также влияет на другие физиологические активности.

Фотосинтетический фотонный поток (ППФ). Измерение общего света (фотонов), излучаемого источником света каждую секунду. PPF сообщает нам, сколько PAR испускается источником света. Измеряется в «микромолях в секунду» и выражается в мкмоль / секунду.

LPCE-2 (LMS-9000) Высокоточная интегрирующая сферическая система спектрорадиометра

Фотосинтетическая плотность потока фотонов (PPFD). Измерение света (фотонов), которые достигают цели каждую секунду. PPFD измеряется на площади одного метра в «микромолях на квадратный метр в секунду» и выражается в мкмоль / м2 / с.

Портативный ПЗС-спектрорадиометр LMS-6000P

Если у вас есть ЛИСУН гониофотометра, вы также можете поместить датчик спектрорадиометра в темную комнату. Затем вы можете измерить PPFD вместе с цветовой температурой и распределением кандел. Проверьте наши Система гониоспектрорадиометра LSG-1890BCCD:

Lisun Instruments Limited была основана LISUN GROUP в 2003 году. Система качества LISUN строго сертифицирована ISO9001: 2015. Как членство в CIE, продукты LISUN разрабатываются на основе CIE, IEC и других международных или национальных стандартов. Вся продукция прошла сертификацию СЕ и заверена сторонней лабораторией.

Источник

Что такое PPF и PPFD?

Если вы хотите понять, как сравниваются источники света, вы, вероятно, встречали метрики PPF и PPFD.

Разница между PPF и PPFD по определению

В частности, сюда входят фотоны с длинами волн от 400 до 700 нм.

Существуют два дополнительных свойства PPFD.

Во-первых, чем ближе к источнику света, тем выше значение PPFD. Это происходит из-за рассеивания света при удалении от источника света.

Во-вторых, центр луча обычно имеет самое высокое значение PPFD. По мере удаления от центра PPFD будет уменьшаться

Единицы измерения PPF и PPFD

И PPF, и PPFD измеряют общее количество фотонов. Это, очевидно, очень большое число, поэтому используется единица измерения микромоль (мкмоль) в секунду. Микромоль эквивалентен приблизительно 6 x 1017. Кроме того, поскольку мы измеряем скорость этих фотонов, она считается за секунду.

PPFD всегда должен сопровождаться расстоянием и местоположением. Большинство производителей публикуют данные PPFD, но убедитесь, что вы принимаете во внимание:

Расстояние от источника света

Местоположение и усреднено ли это по определенной области

Не зная этой информации, вы не можете осмысленно сравнивать PPFD.

PPFD может быть результатом того, что несколько ламп освещают одну область.

PPF, с другой стороны, измеряет количество PAR от одного источника света. Вы можете сделать значимые сравнения между лампами, сравнив их измерение PPF. При этом имейте в виду, что в зависимости от угла луча это может повлиять на возможные показания PPFD в зависимости от продуктов.

Различия в методах измерения PPFD и PPF

Поскольку PPFD является мерой того, сколько света падает на поверхность, даже небольшой портативный люксметр или спектрометр может измерить количество PAR, попадающего на поверхность. Как правило, они дешевле и даже подключаются к смартфонам и используются в полевых условиях.

PPF, с другой стороны, измеряет количество PAR, которое излучается одним источником света во всех направлениях. Следовательно, требуются немного более сложные инструменты. Обычно требуется гониосфера или интегрирующая сфера. Эти устройства улавливают свет, излучаемый под всеми углами, а затем измеряют общий излучаемый свет.

Источник

свет и фотосинтез растений, PAR ламп

Итак, мы уже определились каким должен быть свет в Nature Aquarium¬ с точки зрения соответствия природному освещению водоемов и качества цветопередачи. Теперь рассмотрим какими должны быть лампы чтобы обеспечивать потребности фотосинтеза водных растений.

Фирма Dennerle утверждает, что так как водоросли появились в Океане, они растут лучше при освещении именно голубым светом, а высшие водные растения произошли от наземных, поэтому больше «любят» желто-красную часть спектра. Да, но в реальности красного света под водой намного меньше чем голубого, поэтому растения на самом деле больше используют именно синий! Увеличение доли красного света (недостаток синего) приводит к стагнации растений и некрасивому виду. Какие типы хлорофилла у разных видов водорослей можно найти в таблице учебника Физиология растений. А каково мнение ADA?

«Обычно считают что фотосинтезу наземных растений способствует красный свет. Но на самом деле для фотосинтеза используется и голубой свет. Кроме того, голубой свет имеет и другую важную функцию. Если растение освещать только красным светом, стебель вытягивается и растение становится некрасивым. Когда освещение имеет синий спектр стебель и листья становятся красивыми. Более того, под водой красный свет быстро затухает, а синий нет. По этой причине считается что водные растения для фотосинтеза используют преимущественно синий свет.» (Руководство ADA)

Тот факт что растения используют всю видимую часть спектра света более-менее равномерно позволяет использовать при подборе освещения для растений обычный Lux-метр. Несмотря на то что Lux-метр измеряет интенсивность излучения не равномерно, а в соответствии с кривой восприимчивости зрения человека с очень большим акцентом на зеленом (см. рис.1¬, LI-210 Photometric Sensor brochure PDF 585kB), нам совершенно не стоит об этом беспокоиться. Да, Lux-метр измеряет свет в основном в зеленой области, но это вовсе не означает что красного и синего у »дневных» ламп слишком мало для нормального роста растений! Просто в данном случае измеряется не весь используемый для фотосинтеза растениями спектр что есть у лампы, это не означает что его там нет. Это легко проверить по графикам спектрального состава ламп¬. Дело в том что для того чтобы получить нормальную цветопередачу, »дневные» лампы кроме большого пика в зеленой части всегда имеют большие пики в красной и синей областях спектра. В результате PAR таких ламп не только достаточен, но и часто превышает таковой у специальных ламп »с повышенным PAR» имеющих только красную+синюю часть спектра (см. результаты замеров PAR-метром ¬ ). При достаточной интенсивности освещения всегда будет обеспечен и достаточный PAR. Кроме того растения хорошо адаптируются, и низкий PAR от одного цвета компенсируется PAR полученным другими пигментами от света с другой длиной волны.

1/3 этого света (благодаря отражению от стенок аквариума).[3] Этого вполне достаточно потому что насыщение фотосинтеза для них происходит при намного меньшем PAR (имеют очень низкий LCP). Многие из них нормально растут даже в аквариумах с освещенностью на поверхности всего 14000lux

PAR 200µmol·m²·sec, что у дна даст не более 50-60µmol·m²·sec.
Важно отметить что от интенсивности освещения напрямую зависит поглощение CO2. Точка насыщения CO2 для одних видов была 44мг/л, для других 19мг/л. Бóльшие концентрации рост растений не увеличивают (Comparison. табл.4, [3]), тем более если намеренно ограничивать рост растений для повышения Стабильности ¬ когда CO2

15-20мг/л вполне достаточно для процветания любых растений.

Источник

Что такое диаметр PE? Все о японской нумерации лесок и шнуров

Для каждого вида ловли нужна своя леска или шнур. В особенности важен выбор его размера, а если быть точнее, то толщины. Казалось бы, что в этом сложного? Но вот большинство шнуров главным параметром имеют не миллиметры, а #PE. Что же такое диаметр PE? В этой статье я расскажу все о японской нумерации лесок и плетеных шнуров, а также в таблице покажу перевод диаметра PE в мм.

Японская нумерация лесок и шнуров

Зачем и для чего нужны эти непонятные обозначения? Всегда меня мучал этот вопрос. Но на самом деле, что не особо привычно для нас, в особенности видеть размерность шнура не в понятных миллиметрах, а в каких-то #PE, то вполне привычно для Японии. Тем более большинство рыболовных трендов или новинок имеет начало в этой стране и поэтому придется подстраиваться под них.

Японская нумерация лесок и шнуров имеет давние корни, которые зародились в обозначении нумерации шелковых нитей. Сейчас размерность #PE можно встретить не только на плетеных PE шнурах, но и на флюорокарбоновой, нейлоновой и полиэстеровой лесках.

Бывает производитель указывает на коробке или бабине с лесками ее диаметр в мм, но иногда этого можно и не увидеть. В любом случае в этом ничего ужасного нет. Если интересоваться рыбалкой и снастями хотя бы годик-другой, то с легкостью привыкаешь к японской нумерации шнуров, а надобности смотреть на толщину в миллиметрах не будет необходимости. Нумерация PE помечается значком # перед цифрой.

Таблица перевода диаметра PE в мм

Если Вы еще плохо ориентируетесь в японской нумерации шнуров, то воспользуйтесь таблицей снизу. В ней Вы увидите приблизительный перевод диаметра PE в мм. Это общепринятые значения, которые соответствуют популярным японским брендам выпускающим лески, таким как Sunline, YGK, Varivas, Gosen и другим.

Стоит отметить, что в таблице я не указывал разрывную нагрузку для каждого диаметра. Это бессмысленно, ведь даже у одного производителя имеется масса шнуров с разными примененными к ним технологиями, которые могут иметь колоссальные отличия в характеристиках при одинаковом размере и диаметре. Некоторый производители указывают разрывную нагрузку в lb. В этой статье можно узнать, как перевести lb в кг.

И еще один момент о диаметрах в мм, даже популярные бренды иногда имеют немного большую толщину, нежели указанной на коробке. Увы, с этим ничего поделать нельзя, так что перед покупкой шнура внимательно изучайте выбранный продукт и читайте отзывы на шнуры других рыболовов.

Друзья, у Вас есть возможность узнавать о новых публикациях первыми! Для этого подпишитесь на обновления сайта (не забудьте подтвердить подписку, перейдя по ссылке в письме). Также подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: Вконтакте, Instagram.

Источник