Tervehdys kaikki kasvien kasvatukseen hurahtaneet kanssaihmiset!
Heti alkuun kiitokset Aulille Naattinetistä, on se vaan hieno tällainen foorumi, jossa voidaan jakaa tietoja ja kokemuksia puutarhaharrastuksesta. Kannan siis korteni kekoon, mutta muistutan, että tämän tekstin anti ei ole erityisen ”tieteellistä”, joten oikaisukommentit ovat suorastaan suotavia. Tiedon pihtaaminenhan on tunnetusti melkoinen synti. Laadin tämän kirjoituksen myös siksi, että selvitän asian mahdollisimman hyvin itselleni, joten siitä voi olla muillekin hyötyä. Tärkeää on ymmärtää, mitä tekee. Sitä paitsi, kirjoittaisinko tätä, vai menisinkö ulos… Siellä on kyllä yli kakskytä pakkasta… ja paljon lunta… tuuleekin… No, puita uuniin, kuppi teetä ja kirjoittamaan.
Heräsin taas kerran jokakeväistä intoa täynnä kaivelemaan esiin viime vuodelta jääneet siemenet, kasvatusruukut, taimimullan jämät, ym. rakkaaseen harrastukseen liittyvät tarvikkeet. Ja Hyötykasviyhdistykseltä tuli puuttuvat siemenet. On kaikki niin kuin ennenkin – Karjalaisen Jiitä lainatakseni. Löysin laakean astian, johon tuuppasin Biolanin kaktusmultaa (sopii kuulemma luomutaimikasvatukseen) ja siihen riveihin chilien, purjojen, jättisipulien, jne. siemeniä. Laatikon asetin lattialämmityksen päälle pesuhuoneeseen. Sopiva kosteus heti alkuun, pintaa suihkuttelen silloin tällöin parin litran painesumutinpullolla. Kaikki pitäisi siis olla kunnossa, paitsi että vajaan vuoden ikäinen paimensukuinen lapinkoiramme Unna ehti jo tietysti astua laatikkoon ja pölläyttää osaa siemeniä niin, että lajikkeista laatimani kartta ei välttämättä enää pidä paikkaansa.
Hmm… normaali taimi tarvitsee siis sopivan ravinnon juurille, saa se sitten sen oikeanlaisesta taimimullasta, nesteestä tai mistä tahansa. Lisäksi sopivan lämpötilan ja kosteuden. Siemenen laatu on tietysti lisäksi tärkeä asia lopputuloksen kannalta.
Mut hetkinen… jos oikein varhaisdementialtani muistan, kasvit vaativat myös valoa. Mäntykukka taisi olla niitä harvoja kukkia, jotka kasvavat ilman lehtivihreää. Ja lisäksi valon määrän täytyy olla riittävä, ettei taimista tule honteloita ja heikkoja. Sitten vielä valon värilläkin on merkitystä… Hmm… tämä vaatii vähän lisätarkastelua.
Huom! Tarvitsemani taimivalaistuksen saavuttamisessa olen erityisesti miettinyt energiataloudellisuutta, siis yksinkertaistettuna: miten tarvittavan valaistuksen voi toteuttaa mahdollisimman pienellä energialla ja edullisilla laiteinvestoinneilla.
Sitten, valaistus, jos mikä, vilisee toinen toistaan kummallisimpia termejä ja mittayksikköjä. Jos haluaa alueeseen enemmän tutustua, ystäväparimme inter&netti kertoo auliisti lisää avainsanan ”valaistustekniikka” kuullessaan. Koetankin miettiä tässä, kuinka kirjoittaa nämä asiat siten, että aihepiiriä tuntemattomatkin saisivat siitä jonkin käsityksen ja voisivat hyödyntää tätä ajattelua harrastuksessaan.
Valaisin
Kasvin vaatimaa optimaalista keinovaloa rakenneltaessa tulisi ottaa huomioon taimen saama tarvittava valaistustaso (mitataan lukseina, lx) ja lampun antama sopiva valon värisävy. Valaistustason saavuttamiseksi tarvitaan siis valonlähde (lamppu) ja valaisin, johon lamppu liitetään. Lamppu tuottaa tietyn määrän valoa, valovoiman jota mitataan kandeloina (cd). Kasvin saama luksimäärä riippuu siitä, kuinka paljon valaisin saa lampun valovoimasta suunnattua kasville sekä siitä, kuinka kaukana kasvi on valonlähteestä.
Valaisimen heijastin suuntaa lampun tuottaman valomäärän. Sen, kuinka suuren määrän valaisin lampun tuottamasta valosta saa heijastettua, kertoo valaisimen hyötysuhde (%). Esimerkiksi käytössä olevassani suurpainenatriumvalaisimessa tämä arvo on 0,81, eli 81 %. Siis häviö jo alkuun on 19 prossaa. Lisäksi valotehoa alentaa lampun vanheneminen, likaantuminen sekä esim. loisteputkilla alhainen käyttölämpötila.
Hyötysuhdearvo löytyy esim. valaisinvalmistajan luettelosta tai kotisivuilta usein ko. valaisimen valonjakokäyrän yhteydessä. Tämä käyrä puolestaan kertoo, miten valaisimen heijastin lampun tuottaman valon jakaa. Näin on helppo määritellä optimaalinen korkeus valaisimille, jotta valo jakautuisi mahdollisimman tasaisesti.
Alla esimerkkinä Glamoxin joku satunnaisen loisteputkivalaisimen valonjakokäyrä, josta näemme, miten valo jakautuu valaisimen päästä katsottuna. Alalaidassa teksti: L.O.R = 0.70. Siis valaistushyötysuhde (Light Output Ratio) on 0.7 eli 70 prossaa.
Sitten luksit. Kerrataan: lopullinen kasvin saama valaistustaso määräytyy siis siitä, kuinka valotehokas lamppu on, kuinka paljon siitä valaisin pystyy heijastamaan (tässä tapauksessa alaspäin) ja siitä, kuinka kaukana kasvi on valonlähteestä. Luksitaso vähenee radikaalisti, mitä kauemmas lampusta ja valaisimesta mennään. Siis pienemmälläkin valovoimalla selvitään, jos valonlähde saataisiin lähemmäs kasvia.
Lamppu
Markkinoilta löytyy jos jonkinlaisella tekniikalla valoa tuottavia ”polttimoita”. Lamppua valittaessa tulee ottaa huomioon lampun jännite, teho, kuumeneminen ja värisävy sekä tietysti taloudellisuus.
Jännite esim. pistorasiassa on normaalisti 230 volttia, ja siitä ei tarvitse paljoa huolehtia. Jos lamppu sopii valaisimen kantaan, normaalisti asian pitäisi jo olla kunnossa. Jos ryhtyy rakentamaan joitain omia ratkaisuja, jännite täytyy ottaa huomioon.
Teholla tarkoitetaan lampun sähköverkosta ottamaa sähkötehoa. Mitä suurempi teho, sitä enemmän energiaa lamppu kuluttaa. Lampun taloudellisuutta kuvaa lumen/Watti (lm/W) -arvo, joka löytyy myös normaalisti valmistajan antamista tiedoista.
Värisävyä kuvaa värilämpötila-arvo joka ilmoittaa Kelvin-astein (K) valonlähteen värisävyn.
Mutta värilämpötila-arvo ei vielä anna kaikkea tarvittavaa tietoa, koska lampun valo koostuu yleensä valon eri värisävyistä
Spektri taasen ilmoittaa lampun tuottaman valon eri aallonpituuksien keskinäiset voimakkuudet, alla esimerkkinä Osram 950 -loisteputki.
Tämä kuvaaja on tärkeä näyttämään lampun tuottaman valon luonteen. Tästä esimerkkikäyrästä huomataan, että lamppu antaa lähes saman verran kaikkia värisävyjä, siksi tämän lampun sävy lienee lähellä luonnonvaloa. Asteikko alla kertoo valon aallonpituuden nanometreissä (nm).
Kasvi tarvitsee kasvaakseen siniseen painottunutta valoa (n. 435 nm) ja kukintavaiheessa enemmän punaista valoa (n. 650 nm). Siis maalaisjärjellä ajatellen käppyrässä tulisi taimikasvatuksessa korostua reilusti sininen alue. Luonnonvalkoinen käy tietysti kasvivaloksi sekin, sisältäähän valkoinen ne äsken mainitut aallonpituudetkin. Pääasia on, että kasvivalosta löytyy reilusti aallonpituuksia alueilla 400–480 nm ja 610–680 nm.
Teoreettista pohdintaa… Jos nyt kaiken olen oikein ymmärtänyt tähän asti, tarvitsee kasvi yhteyttääkseen valoa tuottaakseen lehtivihreää, klorofylliä. Ja ravinnoksi käytettävissä kasveissa tärkeimmät vihreät pigmentit ovat klorofylli a ja klorofylli b. Klorofylli a on väriltään sinisenvihertävä, klorofylli b taas on enemmän keltaisenvihertävä. Kuvaaja alla vasemmalla näyttää, missä määrin mitäkin aallonpituuksia nämä kaksi klorofylliä tarvitsevat. Optimaalisessa tapauksessa tarvitsemme siis valoa, jonka spektri on mahdollisimman lähellä kaikkien klorofyllivastekuvaajien yhdistelmää (alla oikealla).
Pitänee vielä tarkentaa lampun käyttötarkoitusta. Kasvin taimivaiheessa tarvitseman valon spektrihän on erilainen kuin kukintavaiheessa. Oikeastaan kasvin kasvaessa pitäisi vaihtaa sinipainotteinen lamppu punapainotteiseksi. Tai kehittää valaisin, jonka spektriä voidaan säätää kasvin kehitysvaiheen mukaan, mikä onnistuisi varmaan ledeillä. Ledien kirkkauttahan voidaan helposti säätää jännitettä muuttamalla.
Käyrät yllä sisältävät kasvin koko elinkaaren tarvitsemat taajuudet, mikä sopii silloin, kun kasvi viettää koko elämänsä saman lampun valossa. Mutta entä kun keinovaloa tarvitaan vain taimikasvatuksen alkuvaiheessa, kun luonnonvaloa ei ole tarpeeksi? Sitten odottaa siirto kasvimaalle tuottamaan satoa.
Lampputyypeistä…
Hehkulamppu
Näistä taimikasvatukseen olen kokeillut jo poikasena violettia hehkulamppua. Sen voi heti unohtaa, hehkulamppu muuttaa lämmöksi n. 95 % siihen syötetystä sähkötehosta. Tietysti jos huoneessa on suora sähkölämmitys, asialla ei ole merkitystä. Mutta silti hehkulamppu kannattaa unohtaa, on se muutenkin jo markkinoilta poistumassa.
Purkauslamput
– esim. elohopealamppu, sekavalolamppu, pien- ja suurpainenatriumit (ppNa ja spNa) ja monimetallilamppu – ovat jo energiataloudellisempia. Näistä varteenotettavimmat esim. kasvihuonevalaistuksessa ovat suurpainenatriumlamppu (”natikka”) ja monimetallilamppu. Niiden hyviä puolia ovat suuri valovoima, huonoja ainakin suuri lämmöntuotto.
Purkauslamput sekavalolamppua lukuun ottamatta vaativat lisälaitteeksi kuristimen rajoittamaan sähkövirtaa. Oikea valaisinmalli luonnollisesti sisältää tämän rautamötikän. Itselläni on taimia valaissut Philipsin suurpainenatrium SON-T 400 W Asea Skandian valaisimessa. Ainakin lämpöä piisaa!
Mutta alla olevasta käppyrästä huomataan, että sinisen valon määrä jää tavallisessa natikassa suhteellisen vähäiseksi! Lampun suuren kandelamäärän vuoksi kasvi saa sinistäkin valoa kenties tarpeeksi, mutta keltainen suuri valomäärä menee kasvin kannalta suurelta osin hukkaan. Mutta näkemisen kannalta tämä lamppu on hyödyllinen esim. tievalaistuksessa senkin takia, että ihmissilmä on herkimmillään aistiessaan keltaista valoa.
Kasvihuoneviljelyyn onkin kehitelty lamppuja (esim Philipsin SON-T AGRO tai Osramin Plantastar), jossa spektriä on saatu muutettua kasvikäyttöön suotuisammaksi.
Loisteputki
on purkauslamppu, joka vaatii kuristimen sekä sytyttimen toimiakseen. Kuristin rajoittaa virran sopivaksi, ja sytytin ja kuristin yhdessä saavat putken syttymään. Nämä osat ovat tietty valaisinrungossa mukana. Taimien kannalta loisteputki on natikkaan verrattuna pienitehoinen, mutta putken pintalämpötila on alhainen, joten valaisimen voi laskea hyvin lähelle kasvia. Itse olen käyttänyt kasvivalaistukseen tarkoitettuja loisteputkia valaisimessa, jonka heijastin levittää valon tasaisesti alas (tarkasta valonjakokäyrä). Näin useammalla valaisimella voi saada lähes tasaisen valaisevan ”pinnan” lähelle taimia. Tietysti valaisimia pitää pystyä nostamaan taimien kasvaessa pituutta.
LEDit (Light Emitting Diode)
Nyt päästiin seuraavaan kokeiluun. Aikoinaan huomattiin että ns. puolijohde pystyy säteilemään näkyvää valoa. Viime aikoina kehitys on tällä saralla edennyt valtavaa vauhtia. Ledien valotehokkuus on kasvanut, ja värejä alkaa olla joka lähtöön.
Valonlähteenä led on pistemäinen, muutaman millin kirkkaaseen tai värilliseen muoviin (?) valettu puolijohde. Linssin muoto määrittelee valon ulostulokulman. Pienitehoinen led ei juurikaan lämpene, ja perinteisiin valonlähteisiin nähden kuluttaa hyvin vähän tehoa. Tehokkaampia ledejä on tullut markkinoille, mutta hinnat on vielä korkealla.
Kasvivalokäyttöön markkinoille on ilmestynyt valaisimia, joissa on lukuisia eri värisiä tehokkaita ledejä. Mutta kaikki sähköä käyttävät laitteet ja komponentit lämpenevät. Näin käy myös ledeille tehojen kasvaessa, valaisin tarvitsee jäähdytyksen. Lisäksi led-kasvivalaisimet ovat sairaan kalliita. Tosin jatkuvassa käytössä parin vuoden jälkeen taitaa led-valaisin jo maksaa itsensä takaisin, ja elinvuosia on paljon jäljellä.
Takaisin kokeiluihin. Oma ajatukseni on jälleen se, että valonlähdettä voi laskea mahdollisimman lähelle taimia. Käytän näin alkuun led-listoja, joissa on suuri määrä suhteellisen matalatehoisia valkoisia ledejä, näin valolista ei lämpiä käytössä juurikaan. Lisäksi ajattelin askarrella sinisistä ledeistä (8 cd/kpl) listat, joita sijoitan valkoisten joukkoon, täten lisään sinisen valon määrää. Kiinnitän led-kiskot kehikkoon, jonka korkeutta voi säätää kasvien kasvaessa. Punaisen valon lisäystarvetta ei juurikaan ole, aurinko hoitaa puutarhassa ulkona kasvin loppuelämän.
Valmiit kiskot hankin Tampereelta Verkkokaupasta, kiskojen tarvitseman virtalähteen ja siniset ledit Bebekistä. Virtalähde on ns. hakkurivirtalähde, jonka jännite ei riipu liitetystä kuormituksesta, kuten käy tavallisella muuntajalla. Virtalähteen liitin käy suoraan led-kiskoon, joten tähän asti kaikki käy kuin tanssi… tai jos osaa hyvin tanssia…
Kiskon toisessa päässä on samanlainen liitin, joten useammankin kiskon voi helposti ketjuttaa saman virtalähteen perään. Tässä vaiheessa piti ottaa juotin ja tinaa käteen ja tehdä välipiuhat. Liittimet Bebekistä ja piuhat poisheitettyjen jouluvalojen johdoista.
Mut sitten ne siniset irtoledit. Tämä vaatii hieman yksinkertaista matikkaa ja perustietoa sähköstä. Pikakurssin löydät täältä.
Proto
Valaisinprototyypin kustannukset:
Viisi led -listaa 50 e
Ledipussi noin 30 e
Hakkurivirtalähde 6 e
Kustannuksia tulee kokeilulle vajaa yhdeksänkymppiä, ja tulevaisuudessa tämä varmasti on edullisempi!
Alla kuva seinälle ripustetusta viidestä led-listasta tehty kehikko, jonka vierellä vertailun vuoksi ikkunasta näkyvä aurinkoinen talvipäivä. Toinen kuva lattialämmitetystä pesuhuoneesta. Siniset ledit kehikosta vielä puuttuvat. Tosin näiden listojen valo näyttää jo melko sinisävyiseltä. Vielä huomio… mittailin ja laskin ledien valon tulokulman, ja sain n. 20 astetta. Jatkossa etsin kyllä ledit leveämmällä kulmalla.
Kehikon koko on 45×50 cm, se sisältää 195 lediä. Tehoa kuluu 13,5 wattia. Lukseja en vielä ole mitannut, mutta kunhan saan mittarin lainaksi…
Se siitä, jotakin pitää aina kokeilla. Omissa tekeleissä on aina jotakin suurempaa ja hienompaa kuin kaupasta rahalla haetuissa härveleissä. Nyt ongelmaksi jää enää se puuttuva koe, jolla voin todeta onnistuneeni. Vertaillakseni voisin valita sopivan koekasvin, ripustaa kymmenen erilaista kasvivaloa ja koettaa luoda kaikille koeruukuille täsmälleen samanlaiset olosuhteet. Sitten kuivaisin tuotokset ja punnitsisin kuivamassan. Vertailisin ja ihmettelisin. Taitaa jäädä tekemättä…
Weikko Wiljelijä alias Raikari
Linkkejä
http://ledfinland.fi/
http://www.lumilab.fi/index.php/teknologia
http://www.puutarhurinverstas.com/catalog/index.php?cPath=35_42_62_102
http://www.saunalahti.fi/arimat/orkideavalot/
