PPFD — плотность потока фотонов фотосинтетически активной радиации: число микромолей квантов света в диапазоне 400–700 нм, приходящих на квадратный метр за секунду, измеряется в мкмоль/м²·с.
PPF и PPFD: поток прибора и облучённость у растения
PPF — фотонный поток прибора, измеряется в мкмоль/с. Это паспортная величина: сколько квантов фотосинтетически активной радиации светильник излучает за секунду во все стороны. Она не зависит ни от высоты подвеса, ни от площади: у модели ECOLED-BIO-320W-xx F-Ring PPF равен 895 мкмоль/с и в теплице, и в лаборатории, и в коробке.
PPFD — плотность этого потока на расчётной плоскости, мкмоль/м²·с. Это уже свойство не прибора, а объекта: тех же 895 мкмоль/с хватит и на 200 мкмоль/м²·с на маленькой площади, и на 40 мкмоль/м²·с на большой. В паспорте PPFD не бывает и быть не может — его даёт светотехнический расчёт под конкретную геометрию.
Отсюда правило чтения любого предложения: смотрите на единицу. Мкмоль/с — про прибор, мкмоль/м²·с — про растение. Каталог ECOLED-BIO — 31 модель семи серий мощностью от 25 до 1000 Вт с фотонным потоком от 38 до 2730 мкмоль/с; PPFD в каталоге не указан ни у одной из них, и это корректно.
Как из PPF получается PPFD на грядке
Верхнюю границу считают в одно действие: суммарный поток всех приборов разделить на площадь. В умной теплице Калачеевского аграрного техникума размером 7 × 15 м (105 м²) смонтирован 21 прибор ECOLED-BIO-320W-D120-K3 F-RING IP67. Суммарный PPF — 18 795 мкмоль/с, то есть 179 мкмоль/м²·с, если бы весь поток лёг на пол ровным слоем и ничего не потерялось.
Светотехнический расчёт от 8 октября 2024 года дал другие числа — и это нормальная разница между арифметикой и оптикой: 124 и 136 мкмоль/м²·с на высоте 1,0 и 1,5 м и 56 и 66 мкмоль/м²·с у поверхности гряды. На высоте метра до растения доходит около 0,7 верхней оценки, у пола — около трети.
Разницу забирают четыре вещи:
- Кривая силы света. Глубокая оптика собирает поток в пятно, косинусная D120 разливает его по площади — при одном и том же PPF картина облучённости разная.
- Геометрия. Часть потока уходит на проходы, стойки и конструкции остекления, а не на расчётную плоскость.
- Коэффициент эксплуатации. В расчёте частной оранжереи с цитрусовыми в Подмосковье он принят 0,80 — запас на загрязнение оптики и спад потока за срок службы.
- Равномерность. Среднее значение скрывает разброс: в той же оранжерее при средних 52 мкмоль/м²·с минимум составил 24, а максимум — 76.
Поэтому облучённость под объект подбирают расчётом, а не пропорцией. Калькулятор освещения даёт первую оценку числа приборов, детальную раскладку по уровням мы считаем в проекте.
DLI: облучённость, умноженная на время
DLI (Daily Light Integral) — суточная доза света, моль/м²·сут. Формула прямая:
DLI = PPFD × 3600 × ч ÷ 1 000 000, то есть DLI = PPFD × ч × 0,0036, где ч — длительность светового периода в часах.
Пример по отделению №5 фитотронно-тепличного комплекса Вавиловского университета: расчётные 137 мкмоль/м²·с на высоте 0,5 м при 16 часах досветки дают 7,9 моль/м²·сут. На уровне 1,5 м там же 170 мкмоль/м²·с — это 9,8 моль/м²·сут при том же фотопериоде.
Одна и та же доза набирается разными парами значений: 137 мкмоль/м²·с за 16 часов и 170 мкмоль/м²·с за 12,9 часа — это одинаковые 7,9 моль/м²·сут. Именно поэтому спорить о PPFD в отрыве от фотопериода бессмысленно: сравнивать объекты корректно по DLI.
Второе замечание к практике: DLI объекта складывается из досветки и дневного света через остекление. В оранжерее с цитрусовыми расчётные 52 мкмоль/м²·с — это вклад досветки, которая дополняет солнечный свет перехода, а не заменяет его.
Фотопериод и фотопериодизм: длина дня как отдельный параметр
Фотопериод — длительность светового периода в сутках. В формуле DLI он стоит простым множителем, и в этом ловушка: кажется, что недостаток облучённости всегда можно добрать часами. По дозе — да, по развитию растения — нет.
Фотопериодизм — реакция растения на длину дня, а не на дозу. Для длиннодневных и короткодневных культур длина светового периода работает управляющим сигналом: она определяет переход к цветению и закладку плодов независимо от того, сколько молей набрано за сутки. Поэтому фотопериод задают агрономически, а нужный DLI добирают облучённостью, а не наоборот.
Технически режим обеспечивают тремя способами, и в проектах ECOLED-BIO встречаются все три:
- Плавное регулирование. В теплице Калачеевского техникума приборы F-RING работают с ШИМ-регулированием по управляющему сигналу 0–10 В.
- Независимые группы. Там же светильники разведены на семь независимых групп — несколько культур со своими световыми режимами ведут одновременно, не перестраивая систему.
- Групповое включение по расписанию. У линейных ECOLED-BIO-100W-xx F-LINE IP67 диммирования нет, поэтому в частной теплице в Подмосковье линии включаются группами по расписанию и по уровню естественной освещённости.
В сериях F-MOON и F-OPTIMA управление указано в паспорте как PWM/DALI (опционально) — протокол выбирают под автоматику объекта.
Сколько мкмоль выходит на реальных объектах
Запросы вида «200 мкмоль» почти всегда означают облучённость, а не поток прибора. Полезно понимать порядок величин, который получается на практике: на объектах ниже расчётные и замеренные значения укладываются в диапазон от 35 до 170 мкмоль/м²·с. Уровня 200 мкмоль/м²·с ни один из них не достигает — при том что это декоративные экспозиции, учебные теплицы и научные фитотроны, а не промышленная светокультура на круглогодичном обороте.
Оценить, чего стоит поднять уровень, можно на калачеевской геометрии. Чтобы вместо расчётных 130 мкмоль/м²·с на высоте метра получить 200, потоку нужно вырасти примерно в полтора раза: около 32 приборов по 320 Вт вместо 21 либо 11 приборов ECOLED-BIO-1000W-xx F-MOON (2730 мкмоль/с каждый, 30 030 мкмоль/с суммарно). Это прикидка порядка — точное число и расстановку даёт светотехнический расчёт под конкретную теплицу.
Почему PPFD считают в мкмоль, а не в люксах
Световая фаза фотосинтеза идёт на квантах: пигмент поглощает фотон и запускает цепочку реакций. Для неё важно число квантов в диапазоне ФАР 400–700 нм, а не то, ярким ли кажется свет человеку. Люкс же взвешен по кривой чувствительности глаза с максимумом в зелёной области — там, где растение использует свет хуже, чем в синей и красной. Отсюда практическое следствие: люксметр систематически занижает показание под светодиодным фитосветильником с синим 440–450 нм и красным 660 нм и завышает — под натриевой лампой.
Разница видна на замерах. В агрохолдинге «Добрянский» ручным спектрометром UPRtek снимали спектр и облучённость отдельно под натриевой и отдельно под светодиодной частью: под лампами ДНаЗ прибор показал 94,45 мкмоль/м²·с с пиком излучения на 599 нм — характерный узкий максимум натрия в жёлто-оранжевой области. У фитосветильников F-RING максимум другой по построению: излучение распределено по диапазону, который растение использует на фотосинтез.
Чем мерить и как читать результат:
- Квантометр ФАР или спектрометр — единственные корректные приборы для PPFD. В Кунгурском сельхозколледже замеры вели ручным спектрометром в междурядье, на уровне растений: на светодиодной части получили 55 мкмоль/м²·с.
- Точка замера — уровень полога, а не пол. В Калачеевской теплице разница между поверхностью гряды и высотой 1,5 м составила больше двух раз: 56–66 против 124–136 мкмоль/м²·с.
- Расчёт и замер — не одно и то же. В фитотронном комплексе Вавиловского университета контрольных замеров после пуска не проводили, все опубликованные уровни — расчётные. Мы указываем это прямо на странице проекта.
Отдельная тонкость чтения отчётов DIALux: колонка средней облучённости подписана «lx», но если фотометрия прибора загружена в мкмоль/с, то Еср в отчёте — это PPFD в мкмоль/м²·с. Все расчётные значения в наших проектах приведены именно так.
Что смотреть в паспорте: PPF, PPE и мкмоль/Дж
Для расчёта облучённости из паспорта нужны две строки.
- PPF, мкмоль/с — фотонный поток. Исходное число для любого светотехнического расчёта и для оценки «поток ÷ площадь».
- PPE, мкмоль/Дж — эффективность, то есть PPF, делённый на потребляемую мощность. У ECOLED-BIO-320W-xx F-Ring это 895 мкмоль/с при 320 Вт, то есть 2,80 мкмоль/Дж.
По линейке ECOLED-BIO эффективность лежит в пределах от 2,10 до 3,15 мкмоль/Дж: нижняя граница — ECOLED-BIO-100W-xx F-OPTIMA, верхняя — ECOLED-BIO-84-130W-xx F-UniversaLED. На счёте за электроэнергию эта разница видна прямо: чтобы получить одни и те же 30 000 мкмоль/с суммарного потока, при 3,15 мкмоль/Дж потребуется 9,5 кВт установленной мощности, а при 2,10 мкмоль/Дж — 14,3 кВт.
Поэтому сравнивать приборы по ваттам некорректно вдвойне: ватты не говорят ни о потоке, ни об облучённости. Сравнивают по PPF, а выбирают по PPE и по тому, какой PPFD получается в расчёте под вашу геометрию.
PPFD и DLI на объектах ECOLED-BIO
| Объект и зона | Оборудование | PPFD, мкмоль/м²·с | DLI при 16 ч, моль/м²·сут | Источник значения |
|---|---|---|---|---|
| Вавиловский университет, фитотронно-тепличный комплекс, отделение №5 (томат, межрядная досветка) | 38 × ECOLED-BIO-240W-D120-K3 F-RING и 96 линейных ECOLED-60-LX Fito IP65, 15,1 кВт | 137 на 0,5 м, 155 на 1,0 м, 170 на 1,5 м | 7,9–9,8 | расчёт |
| Он же, вариант без межрядного света | 44 × ECOLED-BIO-320W F-RING, 14,0 кВт | 108, 121 и 91 по вертикалям трёх рядов | 5,2–7,0 | расчёт |
| Вавиловский университет, отделение №3 (три ряда стеллажей) | 15 × ECOLED-BIO-195W-D120 F-MATRIX, 10 × F-RING, 20 × F-LINE, 8,1 кВт, 69 Вт/м² | 102, 107 и 104 по вертикалям рядов, равномерность 0,49–0,58 | 5,9–6,2 | расчёт |
| Умная теплица Калачеевского аграрного техникума, 7 × 15 м | 21 × ECOLED-BIO-320W-D120-K3 F-RING IP67 (SP1), ШИМ 0–10 В | 56 и 66 у поверхности гряды, 124 и 136 на 1,0 и 1,5 м | 3,2–7,8 | расчёт от 08.10.2024 |
| Кунгурский сельхозколледж, гибридная досветка огурца, участок 45 м² | 12 × ECOLED-BIO-320W-D120 F-RING в паре с оставшимися лампами ДНаТ | 55 в междурядье, на уровне растений | 3,2 | замер спектрометром |
| Частная оранжерея с цитрусовыми в Подмосковье, плоскость 0,85 м | ECOLED-BIO-240W F-RING, коэффициент эксплуатации 0,80 | 52 в среднем, минимум 24, максимум 76 | 3,0 (1,4–4,4) | расчёт |
| ВДНХ, павильон №29, большой зал | 42 × ECOLED-BIO-PRO-310W-D120 F-RING IP67, 13 кВт, 40,15 Вт/м² | 66 на 1 м, 71 на 2 м, 78 на 3 м от пола | 3,8–4,5 | расчёт |
| ВДНХ, павильон №29, кафе с водной зеленью, 196 м² | 12 × F-RING 310 Вт, 3,7 кВт, подвес 3 м | 35 на 1 м, 40 на 2 м от пола | 2,0–2,3 | расчёт |
| Агрохолдинг «Добрянский», делянка под натриевой досветкой (для сравнения) | лампы ДНаЗ | 94,45, пик излучения 599 нм | 5,4 | замер спектрометром UPRtek |
Строки сопоставимы по единице, но не по задаче: декоративная экспозиция, учебная теплица и научный фитотрон живут на разных уровнях облучённости. Сравнивать стоит не абсолютные числа, а разброс внутри объекта — в отделении №5 межрядная досветка держит полог в пределах 137–170 мкмоль/м²·с по всей высоте, тогда как вариант только с верхним светом даёт по вертикалям рядов 91–121.
Приборы, у которых поток указан в паспорте
Фотонный поток PPF и эффективность PPE — паспортные значения, а не расчётные.
Вопросы и ответы
Чем PPF отличается от PPFD?
PPF — фотонный поток самого прибора в мкмоль/с, паспортная величина. PPFD — облучённость на расчётной плоскости в мкмоль/м²·с, свойство объекта: она зависит от высоты подвеса, оптики, шага расстановки и площади. У ECOLED-BIO-320W-xx F-Ring PPF равен 895 мкмоль/с; 21 такой прибор в теплице 7 × 15 м Калачеевского техникума дал расчётные 124 и 136 мкмоль/м²·с на высоте 1,0 и 1,5 м.
Как посчитать DLI, если известны PPFD и фотопериод?
DLI = PPFD × 3600 × число часов ÷ 1 000 000, или короче DLI = PPFD × ч × 0,0036. Например, 137 мкмоль/м²·с при 16 часах досветки — это 7,9 моль/м²·сут, а 170 мкмоль/м²·с при тех же 16 часах — 9,8 моль/м²·сут.
«200 мкмоль» — это про прибор или про растение?
Определяет единица. 200 мкмоль/с — фотонный поток прибора, это уровень модели ECOLED-BIO-100W-xx F-OPTIMA с её 210 мкмоль/с. 200 мкмоль/м²·с — облучённость у растения; на объектах, которые мы приводим на этой странице, расчётные и замеренные уровни лежат в диапазоне 35–170 мкмоль/м²·с, то есть 200 — это уже заметно выше, чем в декоративной экспозиции или учебной теплице.
Можно ли измерить PPFD люксметром?
Нет. Люксметр взвешивает излучение по кривой чувствительности глаза с максимумом в зелёной области, а PPFD считает кванты в диапазоне 400–700 нм независимо от их видимой яркости. Под светодиодным фитосветильником с синим 440–450 нм и красным 660 нм люксметр даст занижённое значение, под натриевой лампой — завышенное. Нужен квантометр ФАР или спектрометр: в Кунгурском сельхозколледже и в агрохолдинге «Добрянский» замеры делали ручным спектрометром.
Почему нижняя часть полога получает меньше света и что с этим делают?
Верхние листья перехватывают поток, и до нижнего яруса доходит остаток. В расчёте по фитотронному комплексу Вавиловского университета вариант только с верхним светом — 44 прибора ECOLED-BIO-320W F-RING, 14,0 кВт — дал по вертикалям трёх рядов 108, 121 и 91 мкмоль/м²·с: верх полога получает больше, к низу уровень падает. Вариант с межрядной досветкой (38 × F-RING 240 Вт сверху и 96 линейных ECOLED-60-LX Fito внутри рядов) держит 137, 155 и 170 мкмоль/м²·с на высотах 0,5, 1,0 и 1,5 м — полог освещён ровнее по всей высоте.
Что такое коэффициент эксплуатации и равномерность в расчёте облучённости?
Коэффициент эксплуатации — запас на загрязнение оптики и спад потока за срок службы: в расчёте частной оранжереи с цитрусовыми в Подмосковье он принят 0,80. Равномерность — отношение минимальной облучённости к средней; в том же расчёте при средних 52 мкмоль/м²·с минимум составил 24, максимум 76. В отделении №5 фитотронного комплекса Вавиловского университета равномерность на рабочей плоскости — 0,45, в отделении №3 — 0,49–0,58. Среднее значение без равномерности мало что говорит о том, что достанется конкретному растению.
Насколько расчётный PPFD совпадает с фактическим?
Это разные данные, и мы их различаем. Замеры есть там, где их вели: 55 мкмоль/м²·с на светодиодной части в Кунгурском сельхозколледже и 94,45 мкмоль/м²·с под лампами ДНаЗ в агрохолдинге «Добрянский». В фитотронном комплексе Вавиловского университета контрольных замеров после пуска не проводили — там опубликованы расчётные уровни. В теплице Калачеевского техникума расчётная облучённость после запуска достигнута с запасом.
Что означает мкмоль/Дж в паспорте светильника?
Это PPE — эффективность прибора, фотонный поток, делённый на потребляемую мощность. У ECOLED-BIO-320W-xx F-Ring 895 мкмоль/с при 320 Вт дают 2,80 мкмоль/Дж. По линейке ECOLED-BIO значение лежит между 2,10 мкмоль/Дж (ECOLED-BIO-100W-xx F-OPTIMA) и 3,15 мкмоль/Дж (ECOLED-BIO-84-130W-xx F-UniversaLED). При одинаковом целевом PPFD более эффективный прибор требует меньше установленной мощности: 30 000 мкмоль/с суммарного потока — это 9,5 кВт при 3,15 мкмоль/Дж и 14,3 кВт при 2,10 мкмоль/Дж.
Кто считает облучённость на объекте
Скажите культуру и высоту подвеса — посчитаем требуемый уровень и число приборов.
Посчитаем облучённость под вашу культуру
Светотехнический расчёт с изолиниями по высотам делаем бесплатно.
