A blog about LEDs, DIY LED lamps, and phytolamps. Also covers LED parameter and spectrum measurements. A review of new LED products. Creation of interactive widgets for calculations and explanations of complex physical processes.
Ein durchdachtes Wärmemanagement ist das Fundament jeder zuverlässigen LED-Beleuchtung. Wenn ein LED-Chip überhitzt, beschleunigt sich seine Alterung um das Zehnfache. Doch wie bestimmen Sie die exakt benötigte Größe Ihres Aluminium-Kühlkörpers? Eine massive Überdimensionierung verursacht unnötige Kosten und Gewicht, während zu knappe Kalkulationen Ihre LEDs an heißen Sommertagen gefährden.
Um Ihnen Schätzungen und komplexe Berechnungen zu ersparen, haben wir dieses Online-Tool entwickelt. Im Folgenden erklären wir die physikalischen Grundlagen und zeigen, wie die exakte Berechnung Ihren DIY-Leuchten vor dem Hitzetod schützt.
Elektrische Leistung ist nicht gleich Wärmeleistung
Bei der Dimensionierung eines Kühlkörpers gehen viele Nutzer zunächst von der elektrischen Nennleistung aus. Bei einem 100-Watt-Quantum-Board scheint es intuitiv, 100 Watt Wärme abführen zu müssen. Nach der alten Faustregel „30 Quadratzentimeter pro Watt“ wird oft ein Profil mit 3000 cm² Oberfläche gesucht.
LEDs sind jedoch keine Glühbirnen, die fast die gesamte Energie in Wärme umwandeln. Modernste High-End-Chips (z. B. von Samsung, Cree, Osram oder Seoul Semiconductor) erreichen eine Effizienz (WPE — Wall-Plug Efficiency) von 50 % bis 80 %.
Was bedeutet das in der Praxis?
Bei einem hochwertigen 100-Watt-Board mit 60 % Effizienz werden 60 Watt in reines Licht umgewandelt. Lediglich die restlichen 40 Watt fallen als Abwärme an, die abgeführt werden muss.
Dementsprechend muss die Kühlung nur für 40 Watt (bzw. rund 50 Watt inklusive Sicherheitsreserve) ausgelegt werden. Die klassische 30-cm²/W-Regel reduziert sich bei modernen Top-LEDs auf ca. 25 cm² pro elektrischem Watt. Bei preiswerten COB-Matrizen liegt die Effizienz hingegen selten über 20–30 %, sodass von 100 Watt Eingangsleistung 75 Watt reine Wärme entstehen.
Warum die Sperrschichttemperatur so entscheidend ist
Die Temperatur direkt im LED-Chip (Tj — Junction Temperature) entscheidet über die Lebensdauer der Leuchte. Die Datenblätter nennen meist Höchstwerte um 105–120 °C, was jedoch die absolute Belastungsgrenze vor einem Defekt darstellt.
Der optimale Arbeitsbereich, in dem LEDs ihre Nennleistung erreichen und 50.000 Stunden zuverlässig arbeiten, liegt zwischen 65 °C und 85 °C. Je kühler der Chip, desto höher der Wirkungsgrad.
Folgen einer Überhitzung:
Verlust der Leuchtkraft: Mit steigender Temperatur emittiert der Halbleiter bei gleichem Strom weniger Photonen. Eine Erwärmung von 50 °C auf 100 °C kann bis zu 10 % Lichtverlust verursachen.
Degradation des Leuchtstoffs: Die gelbe Phosphorschicht über dem blauen LED-Chip trübt durch Überhitzung ein oder verbrennt, was zu einem unschönen Blaustich führt.
Abreißen der Bonddrähte: Ständige Temperaturwechsel können durch thermische Ausdehnung die feinen Golddrähte im Inneren des Gehäuses durchtrennen.
Der Wärmepfad einer LED
Der Weg der Wärme vom Chip (Tj) bis zur Umgebungsluft (Ta) führt über mehrere thermische Barrieren (Wärmewiderstand in K/W):
Unser Rechner übernimmt alle Berechnungen und berücksichtigt die einzelnen thermischen Widerstände automatisch.
Den Online-Kühlkörperrechner nutzen
Das Widget vereinfacht die thermische Auslegung erheblich:
Geben Sie die gesamte elektrische Systemleistung ein.
Wählen Sie den LED-Typ oder die Effizienz (WPE), um die reale Abwärme zu ermitteln.
Definieren Sie die Umgebungstemperatur (25 °C für offene Räume, 30–35 °C für geschlossene Growboxen).
Bestimmen Sie die gewünschte Sperrschichttemperatur Tj (empfohlen: 70–85 °C).
EMPFEHLUNG: Addieren Sie zur berechneten Oberfläche einen Sicherheitsaufschlag von 10 %. Das kompensiert die Unterseite des Kühlkörpers, die durch montierte Module oder Optiken verdeckt wird.
Drei wichtige Konstruktionsaspekte für Kühlkörper
1. Bodenstärke (Wärmespreizung)
Bei leistungsstarken Systemen (ab 50 W) muss die Wärme schnell vom Zentrum zu den äußeren Rippen geleitet werden. Dünne Bleche (2–3 mm) neigen zu Hitzestaus. Wählen Sie Stranggussprofile mit mindestens 4–6 mm Bodenstärke oder integrierten Kupferkragen.
2. Rippenabstand (Konvektion)
Für eine passive Kühlung ohne Lüfter muss die Luft ungehindert zirkulieren. Ein Rippenabstand unter 6–8 mm führt zu einem Hitzestau zwischen den Lamellen. Sehr eng stehende Rippen funktionieren nur mit aktiver Lüftung.
3. Oberflächenbeschichtung (Eloxierung)
Wärme wird über Konvektion und Infrarotstrahlung abgegeben. Eine schwarze Eloxierung erhöht den Emissionsgrad und senkt die Temperatur im passiven Betrieb um weitere 1–2 °C im Vergleich zu blankem Aluminium.
Eine fundierte Berechnung schützt vor vorzeitiger LED-Alterung. SPECLED möchte den Bau von Pflanzenlampen vereinfachen und professionelles DIY für jeden zugänglich machen.
Кожен, хто вирощує розсаду на вікні або тримає цілорічну теплицю, стикається з однією й тією ж ілюзією. У червні опівдні сонце заливає кімнату, і в грудні у ясний день здається, що світла теж цілком достатньо. Людське око легко адаптується до перепадів яскравості, але для рослин реальність виглядає зовсім інакше. Різниця між літнім та зимовим сонячним полуднем може досягати шести- або навіть десятикратних значень.
Щоб перестати вгадувати «на око», ми створили інтерактивний віджет-симулятор. З його допомогою можна переміщати повзунок часу й дивитися, як змінюється реальна фізика світла на вашій широті: миттєвий рівень PPFD, кут висоти сонця, тривалість світлового дня та добовий інтеграл DLI. Варто перемкнути сезон з літа на зиму, як стає математично зрозуміло, чому грудневе підвіконня — це зона виживання для розсади.
Фізика процесу: чому зимове сонце гріє і світить слабкіше
Прийнято вважати, що взимку рослинам не вистачає світла виключно через короткий день. Однак це лише верхівка айсберга. Навіть якби грудневий день штучно розтягнули до 16 годин, світла все одно було б критично мало через два фундаментальні атмосферні фактори.
Фактор 1: Геометрія променів та кут падіння
У середніх широтах в середині літа полудневе сонце піднімається до 60–63° над горизонтом. У грудні ця цифра падає до скромних 13–16°. Коли пучок світла падає прямовисно, вся його енергія концентрується на маленькій плямі. При пологом зимовому падінні ті самі фотони «розмазуються» по величезній площі. Освітленість горизонтальної поверхні знижується пропорційно синусу кута висоти сонця, через що зимовий полудень одразу втрачає близько 70% потужності.
Фактор 2: Оптична товщина атмосфери (Air Mass)
Другий механізм працює ще жорсткіше. У зеніті сонячний промінь пробиває атмосферу найкоротшим шляхом — цю еталонну дистанцію називають одиницею повітряної маси (Air Mass = 1.0). Коли сонце висить низько над горизонтом, промінь йде крізь повітряний океан під гострим кутом, і його шлях зростає в рази. При куті 30° це вже дві повітряні маси, при 15° — майже чотири, а на заході сонця — до сорока.
На цьому довгому шляху фотони стикаються з молекулами газу, пилом, водяною парою та озоном. Короткохвильова (синя) частина спектра активно розсіюється — саме тому західне сонце здається червоним і не сліпить очі. Для рослин це означає подвійний удар: взимку падає не лише кількість квантів світла, а й спотворюється їхній спектральний склад.
У сумі обидва ефекти призводять до того, що в Києві чи Дубліні безхмарний літній полудень видає близько 1800 µmol/m²·s, а зимовий — ледве дотягує до 300 µmol/m²·s.
Що таке PPFD та DLI на практиці
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) — це щільність потоку фотосинтетично активних фотонів. Простіше кажучи, це кількість корисних квантів світла, що падають на один квадратний метр поверхні за одну секунду (вимірюється в µmol/m²·s). Це «моментальний знімок» освітленості. Максимум PPFD буває опівдні, а вранці та ввечері прямує до нуля. Детально про те, як фотони розподіляються по площі, можна прочитати в нашому керівництві про щільність потоку фотосинтетичних фотонів ↗.
DLI (Daily Light Integral) — це добова доза світла, яку культура накопичує за день (вимірюється в mol/m²·день). Якщо PPFD — це швидкість машини на спідометрі в дану секунду, то DLI — це пройдена за день відстань.
Для агрономії саме DLI є головним орієнтиром. Паростку загалом байдуже: отримає він свою порцію за 6 годин агресивного сонця чи за 14 годин м'якого досвічування. Влітку природа видає розкішні 50–60 mol/m²·день, а взимку цей показник падає до 4–6 mol/m²·день, відправляючи рослини в стагнацію. Детальні таблиці вимог до DLI для різних культур дивіться в матеріалі: DLI у рослинництві ↗.
Сонячні траєкторії прив'язані не до країн, а до паралелей. Зсуньте повзунок широти або клікніть по пресету потрібного міста (Дублін, Київ, Берлін, Мадрид, Осло чи Екватор). Зверніть увагу: що далі на північ, то сильніше «притискається» до землі зимове сонце. В Осло (60° пн.ш.) зимовий день триває 5,5 годин, а сонце ледь перевалює за 7° висоти.
Крок 2. Вибір сезону (дати)
Кнопки сезонів прив'язані до контрольних астрономічних точок — дні рівнодення та сонцестояння (21 березня, 21 червня, 23 вересня, 21 грудня). Спробуйте перемкнутися з «Літа» на «Зиму» при одній і тій самій широті: пунктирна дуга сонячного шляху стиснеться як за висотою, так і за шириною.
Крок 3. Врахування хмарності
Доступні три стани: ясно, мінлива хмарність, похмуро. Сонячне світло ділиться на пряме та розсіяне. Чисте небо дає потужний прямий промінь. Хмари блокують його, але змушують світитися весь купол неба (розсіяне світло). Похмура погода зрізає літнє світло приблизно на 60%, а зимове — на 40%. Через це в хмурий грудневий день на підвіконні залишається лише 150–200 µmol/m²·s.
Крок 4. Часова шкала
Рухайте повзунок від світанку до заходу сонця. Ви побачите, як PPFD плавно зростає, виходить на пік у сонячний полудень і падає до вечора. Головний інсайт зимового режиму — продуктивне «світлове вікно», коли рослини реально фотосинтезують, звужується всього до 3–4 годин на добу.
Крок 5. Оцінка потреби культури
Внизу віджета є перемикач груп рослин:
Зелень та розсада (салати, прянощі) — норма 10–17 mol/m²·день;
Плодові культури (томати, перці, огірки) — норма 20–30 mol/m²·день;
Світлолюбні рослини (включаючи медичні томати) — норма 30–45 mol/m²·день.
Інструмент сам зіставить розрахунковий DLI сонця з апетитами культури та видасть вердикт: дефіцит, норма чи надлишок світла.
Віджет дозволяє перевести суб'єктивне «щось темно» в точний розрахунок для купівлі або налаштування фітоламп. Наприклад, ви обрали свою широту в грудні при похмурому небі й побачили DLI від сонця на рівні 3 mol/m²·день. Вашим перцям потрібно 20 mol/m²·день. Отже, дефіцит становить рівно 17 моль.
Щоб компенсувати ці 17 моль за 16 годин роботи світильника, вам потрібне досвічування з інтенсивністю близько 295 µmol/m²·s на рівні верхівок. Ніякої магії — чиста математика.
Обмеження моделі та реальні виміри
В основі віджета лежать суворі астрономічні формули та атмосферна модель Кастена–Янга. Однак розрахунок робиться для чистого повітря на висоті 100 метрів над рівнем моря. Він не враховує міський смог, віконне скло, тіні від сусідніх будинків або бонусне відбите засвічення від снігу.
Модель показує ідеальну верхню межу того, на що можна розраховувати від сонця. Зрозуміло, найточніше вимірювати світло фізично, але квантметри (PAR-метри) коштують сотні доларів і є не у кожного. Для побутових вимірів я раніше створив калькулятор перерахунку люксів у PPFD ↗. Зі звичайним люксметром (або смартфоном) ви можете обрати пресет вашої фітолампи й отримати точні мікромолі. А для перерахунку люксів під відкритим сонцем обирайте пресет «Повний спектр» і додавайте до результату PPFD близько 10%.
Резюме
Взимку рослини голодують не лише через короткий світловий день. Низьке сонце та довгий шлях променя крізь атмосферу ріжуть полудневу яскравість у 5–6 разів, а хмари збільшують цей розрив до 10 разів.
Для повноцінного врожаю важлива сумарна добова доза DLI. Різниця між мізерними зимовими 4–6 mol/m²·день та потрібними рослині 25–30 mol/m²·день — це саме та робота, яку мають виконувати ваші світлодіодні фітолампи.
Anyone who grows seedlings on a windowsill or manages a year-round greenhouse faces the exact same optical illusion. At noon in June, sunlight floods the room, and on a clear December day, it can feel like there is plenty of light as well. The human eye easily adapts to shifts in brightness, but for plants, reality looks entirely different. The difference between a summer and winter solar noon can reach sixfold or even tenfold values.
To stop guessing by eye, we built the interactive simulation widget. You can drag the time slider to see how the real physics of sunlight change at your latitude: instantaneous PPFD, solar elevation angle, photoperiod duration, and the Daily Light Integral (DLI). Toggle the season from summer to winter, and it becomes mathematically obvious why a December windowsill is a survival zone for seedlings.
The Physics Behind Winter Sunlight: Why It Is Weaker
It is commonly assumed that winter light deficiency is caused solely by shorter days. However, that is only the tip of the iceberg. Even if a December day were artificially stretched to 16 hours, light would still be critically scarce due to two fundamental atmospheric factors.
Factor 1: Solar Geometry and Angle of Incidence
In mid-latitudes during midsummer, the noon sun rises to 60–63° above the horizon. In December, this figure drops to a modest 13–16°. When a beam of light strikes perpendicularly, all its energy is concentrated onto a small footprint. Under a shallow winter angle, those same photons are smeared across a vastly larger surface. Horizontal surface illuminance decreases proportionally to the sine of the solar elevation angle, immediately robbing a winter noon of roughly 70% of its power.
Factor 2: Atmospheric Air Mass
The second mechanism operates even more aggressively. At the zenith, a solar beam penetrates the atmosphere via the shortest possible path—an optical benchmark known as an Air Mass of 1.0. When the sun hangs low above the horizon, the beam travels through the atmospheric ocean at an acute angle, multiplying path length significantly. At a 30° elevation, it equals two air masses; at 15°, nearly four; and near sunset, up to forty.
Along this extended path, photons collide with gas molecules, dust, water vapor, and ozone. Shorter blue wavelengths scatter heavily—which is precisely why the setting sun appears red and does not blind the eye. For plants, this is a double blow: winter sunlight loses not only photon quantity but also suffers spectral distortion.
Combined, these two effects mean that in Kyiv or Dublin, a clear summer noon delivers around 1,800 µmol/m²·s, whereas a winter noon barely scrapes 300 µmol/m²·s.
PPFD and DLI in Practice
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) is the flux density of photosynthetically active photons. Simply put, it represents the number of useful light quanta falling on one square meter of surface per second (measured in µmol/m²·s). It is a "snapshot" of light intensity. PPFD peaks at solar noon and approaches zero at dawn and dusk. Learn more about photon surface distribution in our guide on Photosynthetic Photon Flux Density ↗.
DLI (Daily Light Integral) is the total daily light dose accumulated by a crop (measured in mol/m²·day). If PPFD is the speedometer reading at a given second, DLI is the total distance driven over the day.
In agronomy, DLI is the primary metric. A seedling generally does not care whether it receives its quota over 6 hours of intense sun or 14 hours of gentle supplemental lighting. In summer, nature provides a generous 50–60 mol/m²·day, while in winter this metric drops to 4–6 mol/m²·day, forcing plants into stagnation. For detailed crop-specific DLI requirements, refer to our article: DLI in Plant Cultivation ↗.
Solar trajectories are tied to parallels, not countries. Move the latitude slider or select a city preset (Dublin, Kyiv, Berlin, Madrid, Oslo, or the Equator). Notice how much lower the winter sun hugs the horizon as you move north. In Oslo (60° N), a winter day lasts just 5.5 hours, with solar elevation barely exceeding 7°.
Step 2. Select Season (Date)
Season buttons correspond to key astronomical dates—equinoxes and solstices (March 21, June 21, September 23, December 21). Try switching between "Summer" and "Winter" at the same latitude: the dashed solar arc compresses in both height and width.
Step 3. Factor in Cloud Cover
Three states are available: Clear, Partly Cloudy, and Overcast. Sunlight splits into direct and diffuse radiation. Clean skies provide a powerful direct beam. Clouds block direct rays but cause the entire sky dome to glow (diffuse light). Overcast weather cuts summer light by roughly 60% and winter light by 40%. Consequently, a gloomy December day leaves a windowsill with just 150–200 µmol/m²·s.
Step 4. Time of Day Timeline
Scrub the slider from sunrise to sunset. Watch PPFD rise smoothly, peak at solar noon, and drop toward evening. The key winter insight is that the productive "light window"—when plants actively photosynthesize—shrinks to just 3–4 hours per day.
Step 5. Assess Crop Requirements
At the bottom of the widget, select your plant category:
The widget converts a subjective "it looks dim" into an exact calculation for purchasing or configuring grow lights. For example, selecting your December latitude under overcast skies might show a natural DLI of 3 mol/m²·day. Your peppers require 20 mol/m²·day, leaving a deficit of exactly 17 moles.
To supply 17 moles over a 16-hour lighting schedule, you need supplemental grow lights delivering roughly 295 µmol/m²·s at canopy level. No magic—just clean mathematics.
Model Limitations and Physical Measurements
The widget is powered by rigorous astronomical equations and the Kasten–Young atmospheric attenuation model. However, calculations assume a clean atmosphere at an altitude of 100 meters above sea level. It does not account for urban smog, window glass attenuation, shadows from nearby buildings, or reflective albedo boosts from winter snow.
The model indicates the ideal upper physical limit of natural sunlight. While physical PAR meter measurements are superior, quantum meters cost hundreds of dollars. For everyday estimates, I previously developed a Lux to PPFD Calculator ↗. Using a standard lux meter (or smartphone), you can select your grow light preset to get accurate micromole conversions. To convert natural sunlight lux to PPFD, select the "Full Spectrum" preset and add roughly 10% to the PPFD result.
Summary
Plants starve in winter not only because days are shorter. Low solar elevation and extended atmospheric optical paths slash noon brightness by 5–6 times, while clouds widen the gap to 10 times.
For solid yields, the cumulative daily dose (DLI) is what matters. Bridging the gap between a meager winter 4–6 mol/m²·day and a required 25–30 mol/m²·day is the precise job your LED grow lights must perform.
Jeder, der Jungpflanzen auf der Fensterbank vorzieht oder ein ganzjähriges Gewächshaus betreibt, unterliegt derselben optischen Täuschung. Im Juni durchflutet das Mittagssonnenlicht den Raum, und an einem klaren Dezembertag scheint es ebenfalls hell genug zu sein. Das menschliche Auge passt sich Helligkeitsschwankungen extrem gut an, doch für Pflanzen sieht die Realität völlig anders aus. Der Unterschied zwischen einem sonnigen Mittag im Sommer und im Winter kann das Sechs- oder sogar Zehnfache betragen.
Um nicht länger nach Augenmaß raten zu müssen, haben wir das interaktive Simulations-Widget entwickelt. Mit dem Zeitschieberegler können Sie live verfolgen, wie sich die physikalischen Lichtwerte an Ihrem Breitengrad verändern: der momentane PPFD-Wert, der Sonnenhöhenwinkel, die Tageslänge und das tägliche Lichtintegral (DLI). Schalten Sie von Sommer auf Winter, und es wird mathematisch klar, warum eine Fensterbank im Dezember eine Überlebenszone für Jungpflanzen ist.
Die Physik des Winterlichts: Warum die Sonne schwächer ist
Oft wird angenommen, dass Lichtmangel im Winter ausschließlich auf die kürzeren Tage zurückzuführen ist. Das ist jedoch nur die Spitze des Eisbergs. Selbst wenn man einen Dezembertag künstlich auf 16 Stunden verlängern würde, wäre das Licht aufgrund zweier physikalischer Atmosphäreneffekte immer noch kritisch gering.
Faktor 1: Sonnengeometrie und Einfallswinkel
In mittleren Breiten steigt die Mittagssonne im Hochsommer auf 60–63° über den Horizont. Im Dezember sinkt dieser Wert auf magere 13–16°. Fällt ein Lichtbündel steil ein, konzentriert sich seine gesamte Energie auf eine kleine Fläche. Bei einem flachen Winterwinkel werden dieselben Photonen über eine deutlich größere Fläche „verschmiert“. Die Beleuchtungsstärke einer horizontalen Fläche sinkt proportional zum Sinus des Höhenwinkels, wodurch ein Wintermittag sofort rund 70 % seiner Strahlungsleistung verliert.
Faktor 2: Optische Dichte der Atmosphäre (Air Mass)
Der zweite Mechanismus wirkt noch massiver. Im Zenit durchdringt der Sonnenstrahl die Atmosphäre auf dem kürzesten Weg – eine Referenzdistanz, die als Luftmasse 1,0 (Air Mass = 1.0) definiert ist. Steht die Sonne tief über dem Horizont, durchquert der Strahl den Luftozean in einem spitzen Winkel, was den Lichtweg vervielfacht. Bei 30° Elevation beträgt der Weg bereits zwei Luftmassen, bei 15° fast vier und kurz vor Sonnenuntergang bis zu vierzig.
Auf diesem langen Weg kollidieren die Photonen mit Gasmolekülen, Staub, Wasserdampf und Ozon. Kurzwellige (blaue) Lichtanteile werden stark gestreut – genau deshalb erscheint die untergehende Sonne rot und blendet nicht. Für Pflanzen bedeutet dies einen Doppelschlag: Im Winter sinkt nicht nur die absolute Photonenmenge, sondern es verschiebt sich auch das Spektrum.
In der Summe führen beide Effekte dazu, dass ein wolkenfreier Sommermittag in Kiew oder Dublin etwa 1.800 µmol/m²·s liefert, während ein Wintermittag kaum 300 µmol/m²·s erreicht.
PPFD und DLI in der Praxis
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) bezeichnet die Photonenflussdichte der photosynthetisch aktiven Strahlung. Einfach ausgedrückt: die Anzahl der nutzbaren Lichtquanten, die pro Sekunde auf einen Quadratmeter treffen (gemessen in µmol/m²·s). Dies ist eine Momentaufnahme der Lichtintensität. Mittags erreicht die PPFD ihr Maximum, morgens und abends tendiert sie gegen Null. Ausführliche Details zur Photonenverteilung finden Sie in unserem Leitfaden zur Photonenflussdichte (PPFD) ↗.
DLI (Daily Light Integral) ist die tägliche Lichtdosis, die eine Pflanze innerhalb von 24 Stunden aufnimmt (gemessen in mol/m²·Tag). Wenn PPFD die Momentangeschwindigkeit auf dem Tachometer ist, entspricht DLI der gefahrenen Tageskilometerzahl.
Für den Gartenbau ist das DLI die wichtigste Kennzahl. Einer Jungpflanze ist es im Grunde egal, ob sie ihre Dosis durch 6 Stunden intensives Sonnenlicht oder 14 Stunden sanfte Zusatzbeleuchtung erhält. Im Sommer bietet die Natur üppige 50–60 mol/m²·Tag, während dieser Wert im Winter auf 4–6 mol/m²·Tag abrutscht und Pflanzen in die Stagnation zwingt. Detaillierte DLI-Tabellen für verschiedene Kulturen finden Sie im Artikel: DLI im Pflanzenbau ↗.
Sonnenbahnen sind an Breitengrade gebunden, nicht an Länder. Verschieben Sie den Breitengrad-Regler oder wählen Sie eine Stadt-Voreinstellung (Dublin, Kiew, Berlin, Madrid, Oslo oder Äquator). Beachten Sie: Je weiter nördlich, desto flacher verläuft die Wintersonne. In Oslo (60° N) dauert ein Wintertag nur 5,5 Stunden, und die Sonne übersteigt kaum 7° Höhe.
Schritt 2. Jahreszeit (Datum) wählen
Die Saison-Buttons entsprechen den astronomischen Eckpunkten – Tag-und-Nacht-Gleichen und Sonnenwenden (21. März, 21. Juni, 23. September, 21. Dezember). Schalten Sie am selben Breitengrad zwischen „Sommer“ und „Winter“ um: Der gestrichelte Sonnenbogen schrumpft sowohl in der Höhe als auch in der Breite.
Schritt 3. Bewölkung berücksichtigen
Drei Zustände sind wählbar: Klar, Leicht bewölkt, Bedeckt. Sonnenlicht teilt sich in direkte und diffuse Strahlung. Klarem Himmel entstammt ein starker Direktstrahl. Wolken blockieren ihn, bringen aber das gesamte Himmelsgewölbe zum Leuchten (diffuses Licht). Bedecktes Wetter reduziert Sommerlicht um etwa 60 % und Winterlicht um 40 %. Deshalb bleiben an einem trüben Dezembertag auf der Fensterbank nur 150–200 µmol/m²·s übrig.
Schritt 4. Tageszeiten-Timeline
Bewegen Sie den Regler von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Die PPFD steigt stetig an, erreicht am Mittag ihren Höchststand und sinkt zum Abend hin. Die wichtigste Erkenntnis für den Winter: Das produktive „Lichtfenster“, in dem Pflanzen aktiv Photosynthese betreiben, schrumpft auf nur noch 3–4 Stunden pro Tag.
Schritt 5. Pflanzenbedarf prüfen
Wählen Sie unten im Widget Ihre Pflanzengruppe aus:
Das Widget verwandelt das subjektive Gefühl „es ist ziemlich dunkel“ in eine präzise Berechnung für die Auswahl oder Einstellung von Pflanzenlampen. Beispiel: Bei Dezember-Breitengrad und bedecktem Himmel zeigt das solare DLI 3 mol/m²·Tag. Ihre Paprikapflanzen benötigen 20 mol/m²·Tag – das ergibt ein Defizit von exakt 17 Mol.
Um diese 17 Mol über eine 16-stündige Beleuchtungsdauer auszugleichen, benötigen Sie eine Zusatzbeleuchtung mit einer Intensität von etwa 295 µmol/m²·s auf Blattkrone-Ebene. Keine Magie – reine Mathematik.
Modellgrenzen und reale Messungen
Das Widget basiert auf exakten astronomischen Formeln und dem Kasten-Young-Atmosphärenmodell. Die Berechnung gilt für eine saubere Atmosphäre auf 100 Metern über dem Meeresspiegel. Stadt-Smog, Fensterglas-Verluste, Schatten umliegender Gebäude oder die zusätzliche Albedo-Reflexion durch Schnee werden nicht berücksichtigt.
Das Modell zeigt die physikalische Obergrenze des natürlichen Sonnenlichts. Physikalische Messungen mit einem PAR-Meter sind ideal, doch solche Geräte kosten Hunderte Euro. Für Alltagsmessungen habe ich zuvor einen Lux-zu-PPFD-Rechner ↗ entwickelt. Mit einem einfachen Luxmeter (oder Smartphone) können Sie das Profil Ihrer Pflanzenlampe auswählen und exakte Mikromol-Werte berechnen. Um Sonnenlicht von Lux in PPFD umzurechnen, wählen Sie das Profil „Vollspektrum“ und addieren etwa 10 % zum PPFD-Ergebnis.
Zusammenfassung
Pflanzen hungern im Winter nicht nur wegen kurzer Tage. Ein flacher Sonnenstand und lange optische Wege durch die Atmosphäre reduzieren die Mittagssonne um das 5- bis 6-Fache, und Bewölkung vergrößert diese Lücke auf das 10-Fache.
Für erfolgreiche Ernten ist die tägliche Gesamtdosis (DLI) entscheidend. Die Differenz zwischen mageren 4–6 mol/m²·Tag im Winter und benötigten 25–30 mol/m²·Tag ist genau die Arbeit, die Ihre LED-Pflanzenlampen leisten müssen.
Cualquiera que cultive plántulas en una ventana o mantenga un invernadero todo el año se enfrenta a la misma ilusión óptica. En junio al mediodía, el sol inunda la habitación, y en un día despejado de diciembre también parece haber luz suficiente. El ojo humano se adapta fácilmente a los cambios de brillo, pero para las plantas la realidad es radicalmente distinta. La diferencia entre un mediodía solar de verano y uno de invierno puede ser de seis o incluso diez veces.
Para dejar de adivinar a ojo, hemos creado el widget interactivo de simulación. Con él puedes mover el control deslizante de tiempo y observar cómo cambia la física real de la luz en tu latitud: el nivel instantáneo de PPFD, el ángulo de elevación solar, la duración del fotoperiodo y la integral de luz diaria (DLI). Basta con cambiar la temporada de verano a invierno para entender matemáticamente por qué una ventana en diciembre es una zona de supervivencia para las plántulas.
La física de la luz invernal: por qué calienta e ilumina menos
Suele pensarse que en invierno las plantas sufren escasez de luz únicamente por los días más cortos. Sin embargo, esto es solo la punta del iceberg. Incluso si un día de diciembre se extendiera artificialmente a 16 horas, la luz seguiría siendo críticamente insuficiente debido a dos factores atmosféricos fundamentales.
Factor 1: Geometría solar y ángulo de incidencia
En latitudes medias durante pleno verano, el sol del mediodía se eleva a 60–63° sobre el horizonte. En diciembre, esta cifra cae a unos modestos 13–16°. Cuando un haz de luz cae perpendicularmente, toda su energía se concentra en una superficie pequeña. Con una inclinación invernal poco pronunciada, los mismos fotones se "esparcen" en un área mucho mayor. La iluminancia sobre una superficie horizontal disminuye proporcionalmente al seno del ángulo de elevación solar, haciendo que el mediodía de invierno pierda inmediatamente alrededor del 70 % de su potencia.
Factor 2: Espesor óptico de la atmósfera (Air Mass)
El segundo mecanismo actúa con mayor dureza. En el cenit, el rayo solar atraviesa la atmósfera por el camino más corto, una distancia de referencia conocida como masa de aire 1,0 (Air Mass = 1.0). Cuando el sol está bajo en el horizonte, el rayo viaja por el océano de aire en un ángulo agudo, multiplicando la longitud de la ruta. A 30° de elevación ya son dos masas de aire; a 15°, casi cuatro; y al atardecer, hasta cuarenta.
En este largo trayecto, los fotones chocan con moléculas de gas, polvo, vapor de agua y ozono. La parte del espectro de onda corta (azul) se dispersa intensamente, razón por la cual el sol poniente parece rojo y no deslumbra. Para las plantas, esto representa un doble golpe: en invierno no solo cae la cantidad de cuantos de luz, sino que también se distorsiona su composición espectral.
En suma, ambos efectos provocan que en Kiev o Dublín un mediodía despejado de verano ofrezca unos 1.800 µmol/m²·s, mientras que en invierno apenas alcanza los 300 µmol/m²·s.
Qué son el PPFD y el DLI en la práctica
El PPFD (Density de Flujo de Fotones Fotosintéticos) es la densidad del flujo de fotones fotosintéticamente activos. En términos sencillos, es el número de cuantos de luz útiles que caen en un metro cuadrado de superficie por segundo (medido en µmol/m²·s). Es una "fotografía instantánea" de la iluminación. El PPFD alcanza su punto máximo al mediodía y tiende a cero al amanecer y al atardecer. Puedes leer más sobre cómo se distribuyen los fotones en nuestra guía sobre la densidad de flujo de fotones fotosintéticos ↗.
El DLI (Integral de Luz Diaria) es la dosis diaria total de luz que acumula un cultivo en 24 horas (medido en mol/m²·día). Si el PPFD es la velocidad en el velocímetro en un segundo dado, el DLI es la distancia total recorrida durante el día.
En agronomía, el DLI es el referente principal. A un brote le resulta indiferente si recibe su cuota en 6 horas de sol agresivo o en 14 horas de iluminación suplementaria suave. En verano, la naturaleza regala unos espléndidos 50–60 mol/m²·día, mientras que en invierno esta cifra cae a 4–6 mol/m²·día, llevando a las plantas al estancamiento. Para ver tablas detalladas de requisitos de DLI para diferentes cultivos, consulta el artículo: El DLI en el cultivo de plantas ↗.
Cómo utilizar el widget: instrucciones paso a paso
Las trayectorias solares están vinculadas a los paralelos, no a los países. Mueve el control deslizante de latitud o haz clic en un ajuste preestablecido de ciudad (Dublín, Kiev, Berlín, Madrid, Oslo o el Ecuador). Ten en cuenta que cuanto más al norte estés, más "pegado" al suelo viajará el sol invernal. En Oslo (60° N), un día de invierno dura solo 5,5 horas y el sol apenas supera los 7° de elevación.
Paso 2. Selección de temporada (fecha)
Los botones de temporada están asociados a puntos astronómicos clave: equinoccios y solsticios (21 de marzo, 21 de junio, 23 de septiembre y 21 de diciembre). Intenta cambiar de "Verano" a "Invierno" en la misma latitud: el arco punteado de la trayectoria solar se comprimirá tanto en altura como en anchura.
Paso 3. Factores de nubosidad
Hay tres estados disponibles: Despejado, Parcialmente nublado y Nublado. La luz solar se divide en directa y difusa. Un cielo limpio ofrece un potente rayo directo. Las nubes lo bloquean, pero hacen que toda la bóveda celeste resplandezca (luz difusa). El tiempo nublado reduce la luz de verano en aproximadamente un 60 % y la de invierno en un 40 %. Por ello, en un día gris de diciembre, una ventana apenas retiene entre 150 y 200 µmol/m²·s.
Paso 4. Línea de tiempo diaria
Mueve el control deslizante desde el amanecer hasta el ocaso. Verás cómo el PPFD crece suavemente, llega a su punto máximo en el mediodía solar y disminuye hacia la tarde. La gran revelación del invierno es que la "ventana de luz" productiva, en la que las plantas realmente fotosintetizan, se reduce a solo 3 o 4 horas diarias.
Paso 5. Evaluación de los requisitos del cultivo
En la parte inferior del widget hay un selector de grupos de plantas:
Verduras de hoja y plántulas (lechugas, hierbas) — objetivo 10–17 mol/m²·día;
Cultivos de fruto (tomates, pimientos, pepinos) — objetivo 20–30 mol/m²·día;
Plantas de alta demanda lumínica (incluidos tomates medicinales) — objetivo 30–45 mol/m²·día.
La herramienta comparará el DLI solar calculado con el apetito del cultivo y emitirá un veredicto: déficit, óptimo o exceso de luz.
El widget permite transformar una percepción subjetiva de "está un poco oscuro" en un cálculo exacto para comprar o ajustar lámparas de cultivo. Por ejemplo, al elegir tu latitud en diciembre con cielo nublado, verás un DLI solar de unos 3 mol/m²·día. Si tus pimientos requieren 20 mol/m²·día, el déficit es de exactamente 17 moles.
Para compensar esos 17 moles con 16 horas de funcionamiento de la luminaria, necesitas iluminación suplementaria con una intensidad de aproximadamente 295 µmol/m²·s a la altura de las copas. Sin magia, pura matemática.
Limitaciones del modelo y mediciones reales
El widget se basa en rigurosas fórmulas astronómicas y en el modelo atmosférico de Kasten–Young. Sin embargo, el cálculo se realiza para un aire limpio a una altitud de 100 metros sobre el nivel del mar. No tiene en cuenta el smog urbano, la atenuación del cristal de las ventanas, las sombras de los edificios vecinos ni el rebote reflectante de la nieve invernal.
El modelo muestra el límite físico ideal de la luz solar natural. Aunque medir con un medidor PAR físico es superior, estos equipos cuestan cientos de dólares. Para cálculos cotidianos, desarrollé previamente una calculadora de conversión de lux a PPFD ↗. Con un luxómetro normal (o un teléfono inteligente), puedes seleccionar el perfil de tu lámpara LED y obtener micromoles precisos. Para convertir luz solar de lux a PPFD, elige el perfil "Espectro completo" y suma alrededor del 10 % al PPFD resultante.
Resumen
En invierno las plantas no solo pasan hambre porque los días sean más cortos. La elevación solar baja y el largo recorrido de la luz por la atmósfera reducen el brillo del mediodía en 5 a 6 veces, y la nubosidad amplía esta diferencia hasta 10 veces.
Para obtener cosechas plenas, lo que importa es la dosis diaria acumulada (DLI). La brecha entre los pobres 4–6 mol/m²·día de invierno y los 25–30 mol/m²·día requeridos es precisamente el trabajo que deben desempeñar tus lámparas LED de cultivo.
Quiconque cultive des semis sur un rebord de fenêtre ou gère une serre à l'année est confronté au même mirage optique. En juin à midi, le soleil inonde la pièce, et par une journée claire de décembre, il semble qu'il y ait également suffisamment de lumière. L'œil humain s'adapte facilement aux variations de luminosité, mais pour les plantes, la réalité est radicalement différente. L'écart entre le midi solaire d'été et celui d'hiver peut être multiplié par six, voire par dix.
Pour cesser de deviner « à vue d'œil », nous avons créé le widget de simulation interactif. Vous pouvez déplacer le curseur temporel pour observer l'évolution de la physique réelle de la lumière à votre latitude : niveau instantané de PPFD, angle d'élévation du soleil, durée du jour et intégrale de lumière quotidienne (DLI). Il suffit de passer de la saison d'été à celle d'hiver pour comprendre mathématiquement pourquoi un rebord de fenêtre en décembre devient une zone de survie pour les semis.
La physique de la lumière hivernale : pourquoi elle éclaire et chauffe moins
On pense souvent qu'en hiver les plantes manquent de lumière uniquement à cause de la brièveté des jours. Ce n'est pourtant que la partie émergée de l'iceberg. Même si une journée de décembre était artificiellement prolongée à 16 heures, la lumière resterait cruellement insuffisante en raison de deux facteurs atmosphériques fondamentaux.
Facteur 1 : Géométrie solaire et angle d'incidence
Aux latitudes moyennes en plein été, le soleil de midi s'élève à 60–63° au-dessus de l'horizon. En décembre, ce chiffre tombe à seulement 13–16°. Lorsqu'un faisceau lumineux frappe perpendiculairement, toute son énergie est concentrée sur une petite surface. Avec une inclinaison hivernale rasante, les mêmes photons se « diluent » sur une zone bien plus vaste. L'éclairement d'une surface horizontale diminue proportionnellement au sinus de l'angle d'élévation solaire, faisant immédiatement perdre au midi d'hiver environ 70 % de sa puissance.
Facteur 2 : Épaisseur optique de l'atmosphère (Air Mass)
Le second mécanisme opère de manière encore plus radicale. Au zénith, le rayon solaire traverse l'atmosphère par le chemin le plus court — une distance de référence définie comme une masse d'air de 1,0 (Air Mass = 1.0). Lorsque le soleil est bas sur l'horizon, le rayon traverse l'océan atmosphérique sous un angle aigu, démultipliant la distance parcourue. À 30° d'élévation, le trajet vaut déjà deux masses d'air ; à 15°, près de quatre ; et au coucher du soleil, jusqu'à quarante.
Sur ce long trajet, les photons heurtent des molécules de gaz, des poussières, de la vapeur d'eau et de l'ozone. Les longueurs d'onde courtes (bleues) sont fortement diffusées — c'est exactement pourquoi le soleil couchant paraît rouge et n'éblouit pas. Pour les plantes, il s'agit d'un double coup dur : en hiver, non seulement la quantité absolue de photons diminue, mais leur composition spectrale est également altérée.
Au total, la conjugaison de ces deux effets fait qu'à Kiev ou Dublin, un midi d'été sans nuages délivre environ 1 800 µmol/m²·s, tandis qu'un midi d'hiver atteint péniblement 300 µmol/m²·s.
PPFD et DLI en pratique
Le PPFD (Densité de Flux de Photons Photosynthétiques) désigne la densité de flux des photons photosynthétiquement actifs. En termes simples, c'est le nombre de quanta de lumière utiles frappant un mètre carré de surface par seconde (mesuré en µmol/m²·s). C'est un « cliché instantané » de l'intensité lumineuse. Le PPFD est à son maximum à midi et tend vers zéro à l'aube et au crépuscule. Découvrez comment les photons se répartissent sur une surface dans notre guide sur la densité de flux de photons photosynthétiques ↗.
Le DLI (Intégrale de Lumière Quotidienne) représente la dose totale de lumière qu'une culture accumule en 24 heures (mesurée en mol/m²·jour). Si le PPFD est la vitesse instantanée lue sur un compteur, le DLI est la distance totale parcourue dans la journée.
En agronomie, le DLI est la référence essentielle. Un plant se moque globalement de recevoir son quota en 6 heures de soleil agressif ou en 14 heures d'éclairage d'appoint modéré. En été, la nature offre de généreux 50–60 mol/m²·jour, alors qu'en hiver cette mesure s'effondre à 4–6 mol/m²·jour, plongeant les plantes en stagnation. Pour consulter les tableaux détaillés des besoins en DLI selon les cultures, lisez notre article : Le DLI en culture végétale ↗.
Les trajectoires solaires sont liées aux parallèles, non aux pays. Déplacez le curseur de latitude ou cliquez sur un préréglage de ville (Dublin, Kiev, Berlin, Madrid, Oslo ou l'Équateur). Remarquez à quel point le soleil hivernal reste proche du sol au fur et à mesure que vous montez vers le nord. À Oslo (60° N), une journée d'hiver ne dure que 5,5 heures, et le soleil dépasse à peine 7° de hauteur.
Étape 2. Sélection de la saison (date)
Les boutons de saison sont associés aux repères astronomiques clés : équinoxes et solstices (21 mars, 21 juin, 23 septembre, 21 décembre). Essayez de basculer entre « Été » et « Hiver » à latitude constante : l'arc en pointillé de la course solaire se compresse tant en hauteur qu'en largeur.
Étape 3. Prise en compte de la nébulosité
Trois conditions sont disponibles : Dégagé, Partiellement nuageux et Couvert. La lumière solaire se divise en rayonnements direct et diffus. Un ciel limpide offre un puissant faisceau direct. Les nuages le bloquent mais font briller l'ensemble de la voûte céleste (lumière diffuse). Le temps couvert réduit la lumière d'été d'environ 60 % et celle d'hiver de 40 %. C'est pourquoi, lors d'une grise journée de décembre, un rebord de fenêtre ne conserve plus que 150 à 200 µmol/m²·s.
Étape 4. Chronologie journalière
Faites glisser le curseur de l'aube au crépuscule. Vous verrez le PPFD augmenter progressivement, culminer au midi solaire et décroître vers le soir. L'enseignement majeur de l'hiver est que la « fenêtre lumineuse » productive, durant laquelle les plantes font activement de la photosynthèse, se restreint à seulement 3 ou 4 heures par jour.
Étape 5. Évaluation des besoins de la culture
Au bas du widget, sélectionnez votre catégorie de plantes :
Légumes-feuilles et semis (laitues, herbes) — objectif 10–17 mol/m²·jour ;
Le widget permet de traduire une impression subjective du type « il fait un peu sombre » en un calcul précis pour l'achat ou le réglage de lampes horticoles. Par exemple, en sélectionnant votre latitude en décembre sous un ciel couvert, vous observerez un DLI solaire d'environ 3 mol/m²·jour. Si vos poivrons exigent 20 mol/m²·jour, le déficit s'élève exactement à 17 moles.
Pour compenser ces 17 moles sur une durée d'éclairage de 16 heures, il vous faut un éclairage d'appoint délivrant environ 295 µmol/m²·s au niveau de la canopée. Aucune magie : de la mathématique pure.
Limites du modèle et mesures sur le terrain
Le widget s'appuie sur des formules astronomiques rigoureuses et sur le modèle d'atténuation atmosphérique de Kasten–Young. Le calcul est toutefois réalisé pour une atmosphère propre à une altitude de 100 mètres au-dessus du niveau de la mer. Il ne tient compte ni du smog urbain, ni de l'atténuation du verre des fenêtres, ni des ombres des bâtiments voisins, ni du gain par albédo offert par la neige en hiver.
Le modèle indique la limite physique supérieure idéale de la lumière naturelle. Bien que les mesures physiques sur place à l'aide d'un appareil PAR soient idéales, les compteurs quantiques coûtent des centaines d'euros. Pour les évaluations courantes, j'ai développé auparavant un calculateur de conversion de lux en PPFD ↗. Avec un luxmètre classique (ou un smartphone), vous pouvez sélectionner le profil de votre lampe horticole et obtenir des valeurs en micromoles précises. Pour convertir les lux du soleil naturel en PPFD, choisissez le profil « Spectre complet » et ajoutez environ 10 % au PPFD obtenu.
Résumé
En hiver, les plantes manquent de lumière non seulement à cause des jours plus courts, mais aussi parce qu'une faible élévation solaire et une longue trajectoire à travers l'atmosphère divisent par 5 à 6 la luminosité du midi, un écart que la couverture nuageuse peut creuser jusqu'à un facteur 10.
Pour s'assurer des récoltes solides, c'est la dose quotidienne cumulée (DLI) qui prime. Combler le fossé entre les maigres 4–6 mol/m²·jour de l'hiver et les 25–30 mol/m²·jour requis est précisément le travail que doivent accomplir vos lampes horticoles LED.
Каждый, кто выращивает рассаду на окне или держит круглогодичную теплицу, сталкивается с одной и той же иллюзией. В июне в полдень солнце заливает комнату, и в декабре в ясный день кажется, что света тоже вполне достаточно. Глаз человека легко адаптируется к перепадам яркости, но для растений реальность выглядит совсем иначе. Разница между летним и зимним солнечным полуднем может достигать шести- или даже десятикратных значений.
Чтобы перестать гадать на глаз, мы создали интерактивный виджет-симулятор. С его помощью можно перемещать ползунок времени и смотреть, как меняется реальная физика света на вашей широте: мгновенный уровень PPFD, угол высоты солнца, продолжительность светового дня и суточный интеграл DLI. Стоит переключить сезон с лета на зиму, как становится математически понятно, почему декабрьский подоконник — это зона выживания для рассады.
Физика процесса: почему зимнее солнце греет и светит слабее
Принято считать, что зимой растениям не хватает света исключительно из-за короткого дня. Однако это лишь верхушка айсберга. Даже если бы декабрьский день искусственно растянули до 16 часов, света всё равно было бы критически мало из-за двух фундаментальных атмосферных факторов.
Фактор 1: Геометрия лучей и угол падения
В средних широтах в середине лета полдневное солнце поднимается до 60–63° над горизонтом. В декабре эта цифра падает до скромных 13–16°. Когда пучок света падает отвесно, вся его энергия концентрируется на маленьком пятне. При пологом зимнем падении те же фотоны «размазываются» по огромной площади. Освещенность горизонтальной поверхности снижается пропорционально синусу угла высоты солнца, из-за чего зимний полдень сразу теряет около 70% мощности.
Фактор 2: Оптическая толщина атмосферы (Air Mass)
Второй механизм работает ещё жестче. В зените солнечный луч пробивает атмосферу по кратчайшему пути — эту эталонную дистанцию называют единицей воздушной массы (Air Mass = 1.0). Когда солнце висит низко над горизонтом, луч идет сквозь воздушный океан под острым углом, и его путь вырастает в разы. При угле 30° это уже две воздушные массы, при 15° — почти четыре, а на закате — до сорока.
На этом длинном пути фотоны сталкиваются с молекулами газа, пылью, водяным паром и озоном. Коротковолновая (синяя) часть спектра активно рассеивается — именно поэтому закатное солнце кажется красным и не слепит глаза. Для растений это означает двойной удар: зимой падает не только количество квантов света, но и искажается их спектральный состав.
В сумме оба эффекта приводят к тому, что в Киеве или Дублине безоблачный летний полдень выдает около 1800 µmol/m²·s, а зимний — едва дотягивает до 300 µmol/m²·s.
Что такое PPFD и DLI на практике
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) — это плотность потока фотосинтетически активных фотонов. Проще говоря, это число полезных квантов света, падающих на один квадратный метр поверхности за одну секунду (измеряется в µmol/m²·s). Это «моментальный снимок» освещенности. Максимум PPFD бывает в полдень, а утром и вечером стремится к нулю. Подробно о том, как фотоны распределяются по площади, можно почитать в нашем руководстве про плотность потока фотосинтетических фотонов ↗.
DLI (Daily Light Integral) — это суточная доза света, которую культура накапливает за день (измеряется в mol/m²·день). Если PPFD — это скорость машины на спидометре в данную секунду, то DLI — это пройденное за день расстояние.
Для агрономии именно DLI является главным ориентиром. Ростку в целом всё равно: получит он свою порцию за 6 часов агрессивного солнца или за 14 часов мягкой досветки. Летом природа выдает роскошные 50–60 mol/m²·день, а зимой этот показатель падает до 4–6 mol/m²·день, отправляя растения в стагнацию. Подробные таблицы требований к DLI для разных культур смотрите в материале: DLI в растениеводстве ↗.
Солнечные траектории привязаны не к странам, а к параллелям. Сдвиньте ползунок широты или кликните по пресету нужного города (Дублин, Киев, Берлин, Мадрид, Осло или Экватор). Обратите внимание: чем дальше на север, тем сильнее «прижимается» к земле зимнее сонце. В Осло (60° с.ш.) зимний день длится 5,5 часов, а солнце едва переваливает за 7° высоты.
Шаг 2. Выбор сезона (даты)
Кнопки сезонов привязаны к контрольным астрономическим точкам — дни равноденствий и солнцестояний (21 марта, 21 июня, 23 сентября, 21 декабря). Попробуйте переключиться с «Лета» на «Зиму» при одной и той же широте: пунктирная дуга солнечного пути сожмется как по высоте, так и по ширине.
Шаг 3. Учет облачности
Доступны три состояния: ясно, переменная облачность, пасмурно. Солнечный свет делится на прямой и рассеянный. Чистое небо даёт мощный прямой луч. Облака блокируют его, но заставляют светиться весь купол неба (рассеянный свет). Пасмурная погода срезает летний свет примерно на 60%, а зимний — на 40%. Из-за этого в хмурый декабрьский день на подоконнике остается всего 150–200 µmol/m²·s.
Шаг 4. Временная шкала
Двигайте ползунок от рассвета до заката. Вы увидите, как PPFD плавно растет, выходит на пик в солнечный полдень и падает к вечеру. Главный инсайт зимнего режима — продуктивное «световое окно», когда растения реально фотосинтезируют, сужается всего до 3–4 часов в сутки.
Шаг 5. Оценка потребности культуры
Внизу виджета есть переключатель групп растений:
Зелень и рассада (салаты, пряности) — норма 10–17 mol/m²·день;
Плодовые культуры (томаты, перцы, огурцы) — норма 20–30 mol/m²·день;
Светолюбивые растения (включая медицинские томаты) — норма 30–45 mol/m²·день.
Инструмент сам сопоставит расчетный DLI солнца с аппетитами культуры и выдаст вердикт: дефицит, норма или избыток света.
Полная статья на нашем сайте - https://specled.com/ru/knowledge/how-much-light-does-the-sun-give-ppfd-dli/
Практическая польза для гровера
Виджет позволяет перевести субъективное «что-то темно» в точный расчет для покупки или настройки фитоламп. Например, вы выбрали свою широту в декабре при пасмурном небе и увидели DLI от солнца на уровне 3 mol/m²·день. Вашим перцам нужно 20 mol/m²·день. Значит, дефицит составляет ровно 17 моль.
Чтобы компенсировать эти 17 моль за 16 часов работы светильника, вам нужна досветка с интенсивностью около 295 µmol/m²·s на уровне верхушек. Никакой магии — чистая математика.
Ограничения модели и реальные замеры
В основе виджета лежат строгие астрономические формулы и атмосферная модель Кастена–Янга. Однако расчет делается для чистого воздуха на высоте 100 метров над уровнем моря. Он не учитывает городской смог, оконное стекло, тени от соседних домов или бонусную отраженную засветку от снега.
Модель показывает идеальный верхний предел того, на что можно рассчитывать от солнца. Разумеется, точнее всего замерять свет физически, но квантметры (PAR-метры) стоят сотни долларов и есть не у каждого. Для бытовых замеров я ранее создал калькулятор пересчета люксов в PPFD ↗. С обычным люксметром (или смартфоном) вы можете выбрать пресет вашей фитолампы и получить точные микромоли. А для пересчета люксов под открытым солнцем выбирайте пресет «Полный спектр» и добавляйте к результату PPFD около 10%.
Резюме
Зимой растения голодают не только из-за короткого светового дня. Низкое солнце и долгий путь луча сквозь атмосферу режут полуденную яркость в 5–6 раз, а облака увеличивают этот разрыв до 10 раз.
Для полноценного урожая важна суммарная суточная доза DLI. Разница между скудными зимними 4–6 mol/m²·день и нужными растению 25–30 mol/m²·день — это именно та работа, которую должны выполнять ваши светодиодные фитолампы.
