Симулятор освещения гроубокса: PPFD, PAR-карта, DLI

Этот калькулятор PPFD показывает, сколько света реально доходит до крон ваших растений — не цифры на коробке, а плотность фотонного потока в каждой точке пола гроутента, равномерность его распределения и дневной интеграл освещенности (DLI), который растения получат в итоге. Укажите размеры тента, параметры светильника, и перед вами появится карта освещенности. Включите отображение сетки, и вы получите PAR-карту, которую можно сравнить с той, что заявлена на сайте производителя.

Калькулятор расположен прямо на этой странице. Если вам удобнее держать его открытым рядом с каталогом товаров при сравнении светильников, Симулятор PPFD и DLI для гроутентов^↗ можно открыть на отдельной странице в новом окне.

Что рассчитывает калькулятор

3D-вид показывает тент, светильники, форму их светового пучка и тепловую карту пола. Темные углы видны наглядно, а не выводятся из одного лишь среднего значения.

Как пользоваться калькулятором

1. Выберите тент. Шаблоны покрывают самые популярные размеры — 60×60, 80×80, 100×100, 120×60, 120×120, 150×150 и 240×120 см, также ширину, глубину и высоту можно задать вручную. Присутствует переключатель метрической/имперской систем, поэтому формат 4'×4' работает так же хорошо, как и 120×120.

2. Оставьте отражающие стены включенными, если только вы не моделируете открытый каркас. Майлар возвращает реальную долю света, который в противном случае просто ушел бы в стену.

3. Выберите тип светильника. Точечный источник (COB), LED-панель с собственной шириной и длиной, или бары (планки) — от одной до восьми штук, расположенных вдоль любой из осей, с регулируемым зазором. Большинство современных светильников состоят именно из планок, и возможность их двигать делает этот калькулятор гораздо полезнее статичных графиков покрытия.

4. Введите PPF одного светильника, а не всей системы. Это цифра из технических характеристик, в мкмоль/с. Панель на 150 Вт выдает около 300 мкмоль/с; светильник на 450 Вт — около 1200; большая панель на 650 Вт — около 1800. Внизу калькулятор показывает общий итог системы, чтобы вы могли проверить себя.

5. Установите высоту подвеса. Это самый влиятельный параметр. При прочих равных условиях снижение высоты вдвое увеличивает пиковую интенсивность почти в четыре раза, но разрушает равномерность.

6. Включите PAR-карту, если вам нужны цифры, а не просто цвет. Выберите сетку 3×3, 4×4, 5×5 или 6×6, и значения PPFD в центре каждой ячейки отобразятся на полу в том же формате, в котором их публикуют производители.

7. Задайте фотопериод и стадию роста. Вердикт сравнит ваш текущий PPFD и DLI с нормой для выбранной стадии и укажет, чего именно не хватает.

Все данные пересчитываются мгновенно при перемещении ползунков. В адресной строке сохраняется полная конфигурация, поэтому вы можете скопировать ссылку на форум, и другие люди увидят вашу настройку в точности.

Как правильно читать цифры

Средний PPFD — это еще не вся картина. Два светильника могут выдавать одинаковый средний показатель, но давать совершенно разные результаты, потому что один светит ярко в центр и оставляет углы темными. Именно для этого нужны показатели равномерности.

U₀ = мин/среднее — это строгое определение, используемое в стандарте EN 12464-1. Мин/макс — отношение, которое чаще указывают гроверы (оно всегда выглядит хуже). CV (Коэффициент вариации) — это стандартное отклонение от среднего: менее 10% означает плотное покрытие, более 20% — пятнистое.

Краевая зона имеет значение. Освещенность всегда резко падает у стен, поэтому полоса по периметру исключается из статистики. Если включить ее в расчет, любая нормальная установка провалит тест на равномерность. По умолчанию отступ равен 10 см; увеличьте его, если ваши растения никогда не стоят вплотную к стене.

Коэффициент запаса по умолчанию равен 1.00, чтобы вы сначала увидели идеальные показатели нового светильника. Снизьте его до 0.90, чтобы учесть деградацию светодиодов и скопление пыли за несколько циклов выращивания — это покажет, что светильник будет выдавать через год.

Таблица PPFD: что нужно растениям на каждой стадии

Таблица PPFD — это только половина ответа, поскольку один и тот же PPFD при разном фотопериоде дает разную дневную дозу света. Обе колонки одинаково важны.

При значениях выше примерно 900 мкмоль/м²/с растение обычно не может использовать дополнительные фотоны без дополнительной подачи CO₂ — вы платите за электричество, которое не трансформируется в рост. Калькулятор предупреждает об этом, а не просто поощряет большие числа.

Эти диапазоны являются общепринятыми ориентирами, а не законами природы. Сорт, температура, питание и CO₂ сдвигают эти рамки.

PAR-карта: проверка заявленных характеристик

PAR-карта — это сетка с показателем PPFD в каждой ячейке, измеренная на определенной высоте и охватывающая определенную площадь. К каждому серьезному светильнику прилагается такая карта, и это самая полезная вещь в спецификации, так как она показывает засветку не только в центре, но и в углах.

Но это также и самое сложно проверяемое заявление. Карта снимается один раз, на тестовом стенде, на высоте, которая может отличаться от вашей, в тенте, который может не совпадать с вашим размером. Вы не можете перепроверить эти данные без квантового сенсора.

Именно для этого здесь предусмотрена функция сетки. Введите PPF светильника и угол светового пучка, задайте свой тент и свою высоту подвеса, и калькулятор впишет расчетный PPFD в каждую ячейку аналогичной сетки. Сравните их, и разница сразу станет очевидной: действительно ли углы освещены так хорошо, как заявлено, что изменит другая высота подвеса, и подходит ли заявленная зона покрытия для вашего тента.

При сравнении следует помнить о двух вещах:

Значения берутся в центре ячейки, именно так строятся измеренные карты, поэтому их можно сравнивать напрямую. Среднее значение по всей ячейке было бы чуть ниже в горячем центре и чуть выше по краям.

Одна карта измерена, другая смоделирована. Опубликованная карта содержит реальную фотометрию светильника; эта построена на основе косинусного распределения и введенного вами PPF. Совпадение в пределах 10–20% — это хороший результат, означающий, что спецификация правдоподобна. Расхождение в два-три раза означает, что либо вы неправильно ввели угол луча, либо заявленный PPF не соответствует действительности.

Конвертация PPFD в DLI

Преобразование представляет собой простую арифметику:

DLI = PPFD × часы × 3600 / 1,000,000

PPFD — это количество фотонов на квадратный метр в секунду, поэтому умножение на секунды света в сутках дает количество фотонов на квадратный метр в день. Деление на миллион переводит микромоли в моли.

Пример: 600 мкмоль/м²/с в течение 18 часов дают 600 × 18 × 3600 / 10⁶ = 38.9 моль/м²/день. Те же 600 мкмоль/м²/с в течение 12 часов дают 25.9 — тот же свет, но дневная доза на треть меньше. Именно поэтому на стадии цветения нужен более высокий PPFD, чем на вегетации, чтобы достичь сопоставимого DLI.

Калькулятор делает это автоматически с помощью ползунка фотопериода. Если вы хотите сделать расчет отдельно или пойти от обратного (найти необходимый PPFD для целевого DLI), используйте специализированный DLI калькулятор для растений^↗.

Откуда берутся цифры

Светильники рассматриваются как площадные источники, а не как точечные. Это важнее, чем кажется. Панель 60 см, подвешенная в 30 см над растениями, не является точечным источником, а закон обратных квадратов работает только тогда, когда расстояние в несколько раз превышает размер излучателя. При сравнении с плотной эталонной моделью:

Поэтому калькулятор разбивает каждый светильник на сетку суб-эмиттеров, причем их количество адаптируется под высоту: 11×11 для панели на высоте 30 см, 3×3 на высоте 120 см. Именно здесь ошибаются простые модели, потому что гроверы вешают свет именно низко.

Отражения от стен моделируются, а не просто умножаются на коэффициент. Майлар добавляет в среднем около 25%, и именно такой порядок цифр выдает калькулятор. Но банальное умножение на 1.25 подняло бы центр и углы одинаково, никак не повлияв на равномерность (что не соответствует реальности). Решение методом зеркальных отражений перераспределяет свет к краям, в чем и заключается реальный смысл отражающего покрытия тента:

Распределение следует косинусному закону, I(θ) = I₀·cos^m θ, где m выводится из заданного вами угла светового пучка. Общий поток сохраняется точно — интеграл PPFD по полу равен введенному вами PPF минус то, что уходит сквозь стены.

Чем этот калькулятор не является

Это инженерная оценка для планирования и сравнения, а не фотометрическое измерение. У реальных светильников есть измеренная фотометрия, которую не может воспроизвести одна формула, и квантовый датчик в вашем собственном тенте — это финальная инстанция. Используйте этот инструмент, чтобы выбирать между схемами расстановки, определять высоту подвеса и проверять, сможет ли светильник теоретически покрыть вашу площадь, а не для сертификации конкретных значений.

Три результата, которые кажутся ошибочными, но это не так

Поднятие светильника снижает PPFD, но улучшает равномерность. И то, и другое происходит одновременно, и весь процесс настройки — это поиск компромисса. Подвешивая лампу ниже, вы получаете пиковую интенсивность ценой горячего центра и темных углов.

Длинный бар (планка) дает почти круглое световое пятно. Физическая длина почти не вытягивает зону покрытия: на типичной высоте подвеса пятно уже шире длины планки, поэтому светильник длиной 1.5 м дает соотношение сторон около 1.10. Реальная вытянутость достигается за счет оптики — установите разные углы по осям, и тот же бар даст соотношение около 1.49.

Общий PPF, деленный на площадь пола, всегда выше среднего PPFD. Часть фотонов бьет в стены, часть уходит через верх тента. Реалистичный показатель захвата составляет 75–90%: четыре планки по 250 мкмоль/с в тенте 120×120 на высоте 45 см дадут средний показатель 607 мкмоль/м²/с против теоретических 694 (около 87%).

Часто задаваемые вопросы

Мой светильник измеряется в ваттах. Что мне вводить? Ватты говорят о счете за электричество, а не о свете. Разделите PPF на мощность, чтобы получить эффективность: хороший современный LED имеет показатель 2.5–3.0 мкмоль/Дж, поэтому светильник на 150 Вт при 2.7 мкмоль/Дж выдает около 405 мкмоль/с. Если продавец не указывает PPF.

В спецификации указаны люксы, а не PPFD. Можно ли их конвертировать? Только приблизительно, и только если вы знаете спектр — люксы взвешены для человеческого глаза, который почти не воспринимает глубокий красный свет, так необходимый растениям. Белый светодиод полного спектра дает примерно 0.015 мкмоль/м²/с на люкс, но "блюрпл" (сине-красный) светильник далек от этих значений. Воспользуйтесь калькулятором перевода люксов в PPFD^↗, чтобы понять ограничения этого метода; он же понадобится вам, если вы измеряете свет приложением на телефоне или дешевым люксметром вместо квантового сенсора.

Почему бы просто не использовать калькулятор общего освещения? Потому что люмены и люксы — это фотометрические единицы, созданные для человеческого зрения, а фотосинтез имеет другую кривую отклика. Калькулятор освещенности помещений отлично отвечает на другие вопросы — если вам нужно именно это, калькулятор освещенности по EN 12464-1^↗ справится с расчетом для офисов, цехов и складов с учетом стандартов и ограничений ослепленности. Для растений же имеет значение только PPFD.

Сколько баров (планок) использовать? Большее количество планок на той же площади почти всегда превосходит одну центральную панель с таким же общим PPF, так как равномерность резко возрастает. Калькулятор позволяет сравнить это напрямую: установите одну панель, запишите показатель U₀, затем переключитесь на четыре бара с таким же общим потоком и сравните результаты.

Смежные инструменты

• Калькулятор люкс в PPFD^↗ — переводит показания люксметра в величины, понятные растениям.
• Калькулятор DLI для растений^↗ — расчет дневного интеграла освещенности напрямую в обоих направлениях.
• Калькулятор освещенности по EN 12464-1^↗ — аналогичный подход, применяемый для коммерческих и жилых помещений (люксы, равномерность, ослепленность).