KEINOVALO ORKIDEOIDEN KASVATUKSESSA 

Led -testi on alkanut 
Päivitetty sivun loppuosaa 28.10.2010

Yleistä

Esittelen tällä sivulla netistä kaivamaani tietoutta kasvien keinovalaistuksesta sekä lopuksi omia kokemuksiani eri valolähteistä orkideoiden kasvatuksessa. Keskityn lähinnä tilanteisiin, jossa valoa kaivataan parin-kolmen neliön alalle. Yhdistelmä valo ja kasvit tuntuvat olevan ongelmallinen ja vaikeasti ymmärrettävä useankin tieteenalan käsittelemä alue. Yhtä totuutta ei löydy, mutta loputtomasti osatotuuksia ja kokeilujen tuomia onnistumisia ja epäonnistumisia. Keinovaloa käytetään kotioloissa kasveille luonnonvalon lisänä tai kokonaan sen korvaajana. Tavoite on löytää valaisuratkaisu, joka tuottaa taloudellisena kompromissina sekä kasveille että ihmiselle riittävän määrän laadukasta valoa.

Valon määrää säädellään valotehoa ja lampun alla vietettyä aikaa säätelemällä. Kasvit reagoivat valon määrän ohella myös sen värilämpötilaan eli värisävyyn. Värilämpötilan muutokset ja päivän pituus ovat (lämpötilan ja veden saannin lisäksi) tärkeitä tekijöitä kasvin päätellessä milloin on aika kukkia ja milloin levätä tai kasvaa. Keinovalojen ominaisuuksia muuntelemalla luonnon olosuhteita voidaan matkia tai tätä viestiä voi myös manipuloida.

Spektri

Näkyvä valo jakautuu vaihtelevasti eri aallonpituuksiin (spektriin), jotka tulkitsemme värisävyiksi. Kasveille valon eri aallonpituuksilla on tärkeä merkitys. Sinivoittoinen valo parantaa kasvien kasvua tukevoittaen ja lyhentäen varsia. Kasvit esimerkiksi kääntyvät aina kohden sinistä valoa. Lisäksi sininen valo säätelee soluhengitystä ja lehtivihreän muodostumista. Punertava valo kytkeytyy fytokromien kautta kasvin sisäisen kellon toimintaan ja se edistää kukintaa ja hedelmien kypsymistä, viherhiukkasten muodostumista, varren ja lehtien kasvua, lehtien ikääntymistä ja putoamista. Pelkässä sinivoittoisessa valossa kukinta on heikkoa ja liiassa punertavassa tai hyvin tumman punaisessa (far red) valossa varsista tulee honteloita. Lähellä infrapunaa oleva punainen valo voi estää siementen itämisen, koska kasvi tulkitsee sen aiheutuvan liiasta pimeydestä. Ihmissilmälle tärkeän keltaisen ja vihreän valon merkitys on kasveille vähäisempi.

Alla olevan kuvan kahdesta spektrikäyrästä käy selville auringonvalon ja kasvien sisältämän lehtivihreän (yleisin tyyppi a) hyödyntämän valon merkittävä ero (kuva 1). Lehtivihreä on yleisesti ottaen herkimmillään ainoastaan 400-480 (sininen)  ja 630-680 (punainen) nanometrin alueella liikkuville aallonpituuksille. Lehtivihreän tyyppejä on eri kasveissa eri yhdistelminä ja niiden herkkyys eri aallonpituuksille jossain määrin vaihtelee. Monet kasvivalaisimet jäljittelevät kasvien tarvitsemaa spektriä, jonka vuoksi ne ovat silmälle näkyvältä sävyltään sinisen ja punaisen yhdistelmiä eli purppuraa. Kasvit näyttäytyvät silmälle vihreinä, koska ne heijastavat tämän aallonpituuden pääosin pois. Auringovalon matkiminen orkideoiden keinovalokasvatuksessa on tarpeetonta energian haaskausta.  

 

Lumenilla (luumen, lm) tarkoittaa yhden kandelan valon määrä, joka lankeaa metrin päästä kartion pohjalle, jonka (pallomainen) pinta-ala on neliömetri. 

Kandela vastaa suurinpiirtein yhden kynttilän ihmissilmälle näkyvää valotehoa. 

Yksi luxi (luksi, lx)  on yksi lumen valoa neliömetrille.

Footcandle (fc), on yksi lumen valoa neliöjalalle.
1 000 luxia = 92,3 fc. 1 fc = 10,764 lx

Spektri eli valon kirjo tarkoittaa valon jakautumista eri komponentteihin taajuuden tai energian suhteen.

Värilämpötilaa eli ”värisävyä” mitataan kelvineissä (K). Kelvin on eräänlainen yleiskuva valolähteen spektristä. Mitä enemmän valolähteen spektri poikkeaa normaalijakaumasta, sitä heikompi on kelvin-luvun informaatioarvo. 

Valon aallonpituutta mitataan nanometreinä (nm).

Kuva 1: Auringon spektri ja lehtivihreän hyödyntämä spektri 
Lähde:
http://www.pci.unizh.ch/ihalainen/publications/Fotosyn.pdf

Valolla tarkoitetaan yleiskielessä ihmissilmälle näkyvää osaa auringon elektromagneettisesta säteilystä. Tämä on 44% auringon säteilyenergiasta. Alue muodostaa 350:stä 700 nanometriin (käytännössä 500-600 nm) ulottuvan kellokäyrän, jonka huippu on 555 nanometrin kohdalla (vihreä valo). Lehtivihreän hyödyntämät kaksi spektrin huippua asettuvat tämän alueen reunoille. Kasvien tarvitsema spektri on täten jokseenkin päinvastainen kuin se alue mille ihmisen silmä on herkkä (Kuva 2). Kasvivalot, joiden spektriä on pyritty sovittamaan kasvien tarpeiden mukaan, ovat silmälle tehoonsa nähden himmeitä (vähän lumeneita), koska ne toimivat aallonpituuksilla, joille silmä ei ole erityisen herkkä. Vastaavasti kasvit kokevat tällaisen valon ihmistä kirkkaampana. 

Kuva 2: Ihmissilmän (vasemmalla) ja kasvien hyödyntämä valon aallonpituus (oikealla)

Itse asiassa silmässäkin on kasvien lailla reseptoreita eri aallonpituuksille, joten kuvan 2 yksinkertaistus voidaan purkaa osaväreiksi (Kuva 2b). Lisäksi tiedämme omastakin kokemuksesta, että käyrät liikkuvat. Jonkin aikaa hämärässä oleskeltuamme, silmä alkaa erottaa paremmin erityisesti sinisiä sävyjä näkökäyrän huipun siirtyessä vasemmalle 507 nanometriin.  Kasvien vastaavan sopeutumiskyvyn huomaamme, kun viemme sisällä kasvaneen yksilön ulos aurinkoon. Välitön auringolle alistaminen todennäköisesti vahingoittaa kasvia, mutta ajan kanssa se kestää enemmän ja erilaista valoa.



Kuva 2b: Silmän herkkyys eri väreille
Lähde: http://www.colorvision.com/colorfacts_article1.php

Valo on fotonien, valohiukkasten muodossa olevaa elektromagneettista säteilyenergiaa, jota saadaan joko auringosta tai lampuilla sähköstä muuntamalla. Sinisen valon energiatiheys (fotonien määrä) on sen lyhyemmästä aallonpituudesta johtuen punaista suurempi. Sinistä  lyhyemmät aallonpituudet ovat ultraviolettia  valoa, röngtensäteitä ja gammasäteitä. Ne kaikki pystyvät vahingoittamaan kasvien solukkoa. Samoin näkyvää punaista pidemmät infrapunaiset- ja mikroaallonpituudet tuottavat lämpöä, joka liikaa annosteltuna on kasveille vahingollista.  Näitä pidempiaaltoisissa radiotaajuuksissa taas on enää niin vähän energiaa, että ne eivät ole vahingollisia.

Keinovalon avulla siirrämme orkideoillemme energiaa, aivan samoin kuin teemme veden, lannoitteiden ja lämmön avulla. Emme lannoita kasvejamme millä tahansa N-P-K -yhdistelmällä tai määrällä. Samaa periaatetta tulisi käyttää myös valoenergian antamisessa. Yhteyttäminen on monimutkainen prosessi, jonka eri vaiheissa tarvitaan eri tyyppistä valoa. Jos kasvi saa vain hehkulampun tai varjoisan paikan punertavaa valoa, se lähtee käyttämään energiavarastojaan ja kasvattamaan vartta löytääkseen riittävästi yhteyttämisessä tarpeellista sinistä valoa. Myös kasvien siementen itäminen saattaa vaatia lajille ominaista valon jakaumaa. Luonnossa kasvi itse osaa sopeutua, mutta keinotekoisesti luoduissa ympäristöissä sopeutumista on autettava myös valon osalta, koska käytännössä rajoitamme voimakkaasti kasvin sopeutumisen mahdollisuuksia. Tällä saralla on paljon opittavaa ja toistaiseksi paljon ristiriitaista tietoa. 

Lehtivihreän lisäksi kasveissa on muitakin pigmenttejä (fotoreseptoreita), kuten karotenoideja, joskaan niiden merkitys yhteyttämisprosessissa ei ole lehtivihreän luokkaa. Karotenoidit voivat hyödyntää myös vihreitä ja keltaisia valon aallonpituuksia.  Optimaalisessa kasvivalaisujärjestelmässä vihreät ja keltaisten sävyjen osuutta vähennetään  ja keskitytään sinisen ja punaisen pään spektreihin.  Eri kasvilajit reagoivat kuitenkin yksilöllisesti valon eri taajuuksiin. Eri kasvuvaiheilla on oma merkityksensä. Lisäksi valon kokonaismäärän on todettu vaikuttavan optimaaliseen spektrijakaumaan siten, että voimakkaammassa valossa sinisiä taajuuksia pystytään käyttämään tehokkaammin.  

Myös sähkölaskun kannalta keinovalaistuksen vihreät ja keltaiset aallonpituudet ovat vähemmän tarpeellisia  ja osin hukkaan heitettyä energiaa - paitsi taas silloin kun valon täytyy näkyä miellyttävänä myös katselijalle. Pelkkä sinipunainen valo on silmälle epämiellyttävää ja vääristää värit. Sinistä valoa tarvitaan punaista vähemmän, ehkä vain 10-25 %:n osuus (johtuen sen korkeammasta energiatiheydestä tai mahdollisesti siitä, että kukinta ja lisääntyminen kuluttavat enemmän energiaa kuin lehtikasvu). Ihmissilmälle tarkoitetun valolähteen valotehoa nostamalla voidaan kompensoida spektrin puutteita koska samalla punaisen ja sinisen alueen valoenergia kasvaa, mutta puhtaasti energiatalouden näkökulmasta se ei ole viisasta. Kun kasvin valon absorbtiokyky saturoituu, lisäenergian antaminen on vahingollista.

Fytokromit

Kasveilla on lehdissään pieniä määriä valolle herkkiä fytokromi -nimisiä pigmenttejä (proteiineja). Fytokromien myötävaikutuksella ja muihin fysiologisiin prosesseihin yhdistyneenä, kasvi aistii valon määrän ja päättelee päivän pituuden. Tämä vaikuttaa laukaisevana tekijänä edelleen laajalti mm. kukintahormonien tuotantoon, kasvutapaan, talveentumiseen ja valossa itävien siementen itämisprosessiin.

Fytokromilla on kaksi tilaa, aktiivinen (Pfr) ja passiivinen (Pr). Tämä tila vaihtuu punaisen valon vaikutuksesta. Fytokromit reagoivat kuitenkin ainoastaan punaisiin noin 660 nm:n ja tumman punaisiin noin 730 nm:n aallonpituuksiin. Edellinen on vallitseva päivänvalolla ja jälkimmäinen hyvin tumma ja silmälle miltei näkymätön punainen on enemmistönä juuri ennen auringon laskua.  Päivän valossa hallitsevampi 660 nm:n aallonpituus virittää fytokromin aktiivinen tilaansa (yhteyttäminen alkaa) ja herkistää sen samalla 730nm:n aallonpituudelle. Auringonlaskun aikaan tummanpunainen 730 -valo tulee lyhyeksi hetkeksi vallitsevaksi, mikä riittää siirtämään kaikki fytokromit yön ajaksi lepotilaan. Luonnossa kaksi fytokromin tilaa voivat esiintyä kasvin lehdistössä yhtäaikaisesti niin, että niiden tasapaino vaihtelee valomäärän mukaan kasvin eri osissa. Jos vaaleampaa 660 -valoa on liian vähän suhteessa tummempaan, aktiivinen tila jää saavuttamatta. Tämän seurauksena mm. varsikasvu nopeutuu ja kasvi alkaa etsiä valoa ylempää sinisen valon määrittelemästä suunnasta.  Fytokromijärjestelmä toimii kasvien geneettisen sisäisen kellon tahdistajana. Aktiivinen tila reagoi vastakkaisin tavoin lyhyen ja pitkän päivän kasvien kanssa (esim. kukkii / ei kuki). On olemassa lyhyen ja pitkän päivän kasveja sekä päivän pituuden suhteen neutraaleja kasveja. Fytokromien kautta kasvi tunnistaa päivän pituuden vaihtelun. Fytokromit eivät ohjaa päivänpituudelta neutraalien kasvien kukintaa (esim. Phalaenopsis), mutta lopuujen osalta niillä on tärkeä merkitys.

Varsinkaan kapeilla aallonpituuksilla toimivissa ledivalaisimissa ei ole yleensä auringon laskusta kertova 730 nm:n aallonpituutta, jolloin fytokromijärjestelmä ei toimi kunnolla eikä kasvi osaa siirtyä lepotilaan. Palautuminen onnistuu kyllä ilmankin tumman punaista valoa, mutta se on hidasta. Tällöin lepovaihe häiriytyy ja kukintakin vaikeutuu tai estyy kokonaan. Kun lepo on tehokasta, päivänvalon pituutta voi vastaavasti nostaa. Varsin pieni määrä 730 nm:n valoa riittää illalla sammuttamaan fytokromin aktiivisuuden. Sopivan signaalin voi antaa iltaisin vaikkapa tavallisella hehku- tai halogeenilampulla, joka jää palamaan, valotehosta riippuen, muutamaksi minuutiksi tai puoleksi tuntia kasvivalojen sammumisen jälkeen.

Fytokromien toiminta selittänee yhtenä tekijänä myös sen, miksi sinisävyinen loisteputki on huono kukittaja: niidenkin spektristä yleensä puuttuu lähes täysin 730 nm:n aallonpituus. Tummanpunainen ”viimeistelyvalo” saattaa olla hyvinkin merkittävä rytmittäjä tavanomaisten lisävalojen kanssa. On todettu, että esimerkiksi pitkän päivän kasvi orvokki ei kuki lainkaan, jos siltä estetään tumman punaisten aallonpituksien saanti, mutta vain 4 tunnin hehkulamppualtistus illalla antaa runsaan kukinnan. Pitkän päivän eli käytännössä lyhyen yön kasvit voidaan kukittaa katkaisemalla liian pitkä yö tunnin valojaksolla. Eräs oppi tästä erityisestä valoherkkyydestä lienee, että valoja ei ole hyvä räpsytellä pitkin iltaa tai yötä kasvutilassa - se vaikuttaa yön pituudelle herkkien kasvien hyvinvointiin.


Valon määrän sopeuttaminen

Sopivan valomäärän löytyminen orkideoille edellyttää lähinnä kokemusta, sillä aukotonta laskennallisesta menetelmää ei ole käytettävissä. Jos keinovalo yhdistyy vaihtelevaan luonnonvaloon, tilanne vaikeutuu edelleen. Keinovalon määrään voimme vaikuttaa valaisimen tehon, spektrin ja lampun päälläoloajan kautta. 

13-14 tuntia valoa alkaa olla käytännön maksimi, jotta kasveille voidaan suoda myös tärkeä lepoaika. Keskitalvea kohden aika pitäisi lyhentää vähitellen 11 tunnin tienoille tai sen allekin. Mm. monet katleijoijen kevätkukkijat eivät kuki kunnolla ellei päivä lyhene aina yhdeksään tuntiin asti. Vaikutusta voidaan tehostaa edelleen laskemalla talvilämpötila hieman alle 18 asteeseen. Tämä ja valaisuajan nousu kevään lähestyessä takaisin 14 tuntiin kertoo kevätkukkijoille, että on aika ryhtyä suvunjatkohommiin. Saman signaalin antaa syyskukkijoille valoisan ajan lyheneminen (Lue lisää lediosuudessa). Valojen yhteydessä on välttämätöntä käyttää ajastinta, jotta valaisuaika pysyy kontroloituna. Vaihtelut stressaavat kasveja. Stressaavaa on myös valojen nopea päälleräpsähtäminen aamuisin. Yhteyttämisprosessi alkaa valmistelutoimilla, joita kasvi ei ehdi suorittaa, jos se ei saa aamuhämärästä siihen signaalia. Monilla kasvupaikoilla orkideat saavat talven viileänä lepoaikana enemmän valoa kuin lämpimän kesän sateisena ja pilvisenä kasvukaudella. Talvella vielä puut saattavat pudottaa lehtensä, mikä lisää valon määrää. Vaikka päivä on ehkä lyhyempi, valoa on enemmän. Tässäpä onkin haastetta Suomen oloihin.

Ratkaisevaa on kasvien hyödynnettävissä olevan valon sisältämän energian kokonaismäärä normaalin päivän kuluessa (fotonit, joiden mittari on mikroeinsteinia sekunnissa). Erilaisissa taulukoissa kandeloina neliöjalalle (fc, foot candle) ilmoitetut suositukset tarkoittanevat yleensä keskipäivän huippuvaloa ulkotiloissa. Tästä eroten lampun alla valon määrä ja värilämpötila voivat olla vakioita aamusta iltaan, jolloin perättäiset vuorokaudet ja kaikki niiden jaksot ovat yhtä tehokasta valaisuaikaa. Kaikki tämä kuroo umpeen eroa luonnonvalon huipputehoihin. Keinovalaistusta ei tämän vuoksi voi mitoittaa auringonvalon huipputehojen mukaan.

 Usein näkee esimerkiksi Kattleijoille suositeltavan 3 000 fc:n luokkaa olevaa valoa. Tämä on noin 32 000 luxia, mikä vastaa Suomessa suunnilleen täydeltä terältä paistavaa keskipäivän aurinkoa. 14 tuntia tällaista paahdetta tuskin mikään orkidea kestää. Orchidarium Inc.:n sivusto (http://www.orchidarium.com/htm/howtheywork.htm) suosittelee phalaenopsiksille ja paphiopedilumeille 350 fc (3 790 lx) , kattleijoille, laelioille ja ascocendoille 600-800 fc sekä vandoille, joillekin dendrobiumeille ja encyclioille yli 900 fc (9 747 lx). Tämä on merkittävästi vähemmän kuin mitä taulukoissa yleensä näkee. Omat kokemukseni puoltavat näitä suosituksia (ks. artikkelin loppua). MUTTA valon laadulla, siis sen spektrijakaumalla on huomattava merkitys oikean valomäärän arvioinnissa. Alla olevan taulukon luvut pätevät parhaiten pääosin valkoiseen (keltainen, vihreä), mutta hieman punavoittoiseen loisteputkivaloon, jonka mukana on pienempi osa sinistä valoa.

Spektrien eroista johtuen niin näkemistä palvelevat lumenit kuin luxitkin ovat huonoja valon määrän mittareita silloin kun kyseessä ovat kasvien tarpeet. Kaikkein huonoimpia yleismittareita ovat watit tai watti/neliö, sillä spektrin lisäksi eri polttimotyyppien ja valaisinmallien hyötysuhde (tuotetun valon määrä/watti) vaihtelee huomattavasti. Jollei käytössä ei ole kasvien tarvitsemaan spektriin sovitettua valon määrän mittaria, nämä suureet ovat kuitenkin niitä, joilla käytännössä operoidaan valaisuratkaisua mietittäessä.

Kameroiden valotusmittarit on viritetty ihmiselle näkyvän valon mittaamiseen (yleensä 500-600 nm:n alueella), jonka vuoksi ne voivat olla vain karkeasti suuntaa antavia silloin kun niillä pitäisi mitata kasvien tarvitsemaa valoa. Jyrkemmin sanoen, tavanomaiset valotusmittarit mittaavat valoa, jolla ei ole kasveille käyttöä. Vaikka tässä  tuomittiin perustellusti valotusmittarit, tavanomaisten lamppujen kyseessä ollen niillä voi mitata suuntaa antavia lukemia.  Aseta kameran ASA/ISO -arvoksi 50 ja valotusajaksi 125. Silloin valkoiselta paperilta mitattuna:

aukko vastaa fc Luxia  
4 375 4 000 Aerangis
Phalaenopsis
Paphiopedilum
Masdevallia
5,6 750 8 100 Kattleija
Laelia
Dendrobium
Oncidium
Ascocenda
8 1500 16 200 Vanda
(Dendrobium)
Kivikko-Laeliat
(Encyclia)
11 2800 30 300  

Kannattaa mitata referenssiarvo omalta ikkunalta useammassa eri valaistustulanteessa. Ns. kukkavalojen kirkkautta ei voi mitata tarkoituksenmukaisesti kameralla, luxeilla, sen enempää kuin silmälläkään niiden poikkeavan spektrin vuoksi.  

Koska valon tarpeet eri lajeilla vaihtelevat, kasvi itse on paras valon mittari. Liika valo tuo Phalaenopsisten lehtiin punertavia sävyjä jo ennen kuin ne todella palavat ruskeiksi ja Dendrobium phalaenopsisten lehtien syrjät alkavat punertua. Zygopetalumin vaalean vihreät lehdet kertovat sopivasta valomäärästä, kellertävä sävy merkitsee liikaa valoa ja tumma vihreä liian vähän valoa. Samaa periaatetta voi soveltaa Kattleijoihin ja moniin muihinkin lajeihin. Täytyy vain tietää minkä sävyinen lehti on kullekin lajille tyypillinen. Toleranssit vaihtelevat lajeittain sekä valomäärän ylä- että alapäässä. 


Lampputyypeistä

Eri lampputyypeillä on toisistaan poikkeavia spektrejä ja niiden hyötysuhde (lumenia/watti vaihtelee huomattavasti. Vähiten niin orkideoille kuin muillekin kotikasveille sopivia ovat tavallinen hehkulamppu ja tavallinen halogeenilamppu. Niiden spektristä puuttuvat kokonaan siniset sävyt. Valoteho on käytettyyn sähköenergiaan nähden heikko, jolloin syntyy paljon hukkalämpöä ja halogeenien kohdalla lisäksi polttavia infrapuna-alueen aallonpituuksia, joilla ei ole käyttöä ihmiselle, ja kasveille palamisvaaran vuoksi enemmänkin haittaa.

Loisteputkien käyttö kotien kasvivalaistuksessa on yleisintä ja useimmiten myös edullisin kasvien ja ihmisten tarpeisiin soveltuva  kompromissi. Loisteputkien värilämpötilaa voidaan valmistuksessa muunnella punertavaan tai sinertävään suuntaan. Lämminsävyinen loisteputki (Warm White) voi olla esimerkiksi 3 200 kelviniä (K) ja sinisemmän voittoinen (Cool White) 4 200 kelviniä. Päivänvaloputkien kelvinluku liikkuu 6 000 tienoilla. Lisäksi on olemassa laajaspektrisiä sinivoittoisia putkia , jotka pyrkivät jäljittelemään auringonvalon ihmissilmälle näkyvää osaa. Laajaspektrisyydestä voi päätellä myös reuna-alueiden sinisten ja punaisten aallonpituuksien olevan tavallista paremmin edustettuna, eli kellokäyrän sijaan spektri on laatikkomaisempi. Valitettavasti myös Cool White nimellä kutsuttujen loisteputkien spektrikäyrät voivat poiketa huomattavasti toinen toisistaan, vaikka ne keskimäärin olisivatkin kaikki 4 200K. Esimerkiksi Osramin BASIC Cool White (640) on spektriltään paremmin kukkiville kasveille soveltuva kuin Osramin LUMILUX DE LUXE Cool White (940) tai LUMILUX Cool White (840).

Uusinta tekniikka edustava T5-tyyppinen loisteputki vaatii kotelon, jossa on elektroninen liityntälaite. Teho on jokinverran T8-putkea parempi, se on himmennettävissä eikä valo välky, mutta hinta on korkeampi ja putkien sävyvalikoima kapeampi.

Loisteputkien valo ei ole erityisen tunkeutuvaa (se ei heijastu pistemäisestä lähteestä), joten putket on pidettävä varsin lähellä orkideoita, tavallisesti 30 - 40 sentin etäisyydellä latvoista. Jos kokoelmassa on paljon eri korkuisia kasveja, pienestä etäisyydestä voi tulla ongelma.

Varsin usein ajatellaan, että kylmä, päivänvalotyyppinen valo on kasveille paras valinta,  koska sen värilämpötila on lähellä auringon valoa. Ensinnäkin, kasvit hyödyntävät vain tietyn osan auringon spektristä, joten auringon valon jäljittely on turhaa. Toiseksi, värilämpötila on vain yhdellä luvulla kuvattu pelkistys valon spektristä. Sen takana voi olla hyvin monenlaisia spektrikuvioita. Mitä vinompi spketrin jakauma on, sen heikommin värilämpötila kertoo yhtään mitään lampun soveltuvuudesta. Kolmanneksi, kylmä sinivoittoinen valo ehkäisee tehokkaasti kukintaa. 

Toimivampi vaihtoehto on yhdistellä sini- ja punavoittoisia putkia. Esimerkiksi yksi Cool White ja kaksi Extra Warm White putkea yhdessä voi olla hyvä yhdistelmä. Vihreän ja keltaisen valon turhaa osuutta voidaan näin vähentää ilman että silmä varsinaisesti havaitsee tilannetta. Jos värimaailman kanssa ei tule ongelmia, erilaiset kasveille tarkoitetut erikoisloisteputket ovat hyvä vaihtoehto. Akvaarioloisteputket  ovat yleensä erittäin sinisävyisiä (6 000 - 20 000K). Niitä voi periaatteessa käyttää kasvuvalona, jos samalla huolehditaan punaisen spektrin valosta toisentyyppisillä loistevaloilla. On hyvä muistaa, että kukkivat kasvit kuten orkideoidat tarvitsevat punaista valoa selvästi sinistä valoa enemmän.

Esimerkkejä lamppuvalinnoista on edempänä omien kokemusteni esittelyn ohessa. Loisteputkien spektreistä löytyy  esimerkkejä täältä.

Energiansäästölamput (ESL) ovat toimiva ratkaisu ikkunalaudan lisävaloksi. Ne ovat mutkalle kierrettyä loisteputkea, joissa elektroniikka on samassa paketissa. Rajallisen tehonsa vuoksi ne soveltuvat käytännössä vain muutaman kasvin tarpeisiin kerrallaan ja ne on pimeimpään aikaan sijoitettava niin lähelle kasveja kuin ilman palovaurioita on mahdollista. Tavanomaisen energiansäästölampun värilämpötila on lähellä hehkulamppua, mutta siinä on hehkulampusta poiketen mukana jonkin verran myös sinisiä sävyjä. Näin se soveltuu yksinäänkin kasvivalaistukseen. 6 500 kelvinin ESL-lamppuja on myös näkynyt kaupan hyllyillä tavallisen lampun seuraksi. Energiataloudeltaan tehokkaampi vaihtoehto on valita esimerkiksi Megamanin 15 watin kasvivalo. Sen spektrikäyrä vastaa pitkälti lehtivihreän absorbtiokäyrää.

ESL -lamppujen suurtehomallit ulottuvat 300 wattiin ja myös värilämpötilaan on mahdollista vaikuttaa. Niitä on saatavissa sekä siniseen, punaiseen että sinipunaiseen (engl. purple) painotettuina. Kaikkiin  malleihin ei tarvita erillistä muuntajaa (Envirolite, Nlite, Ecolite; erityisesti Nlite purple vaikuttaa kiinnostavalta). Kanta on E40. Polttimot eivät  kuumene ja ovat jopa T5-malleja energiatehokkaampia. Kun spektriä voidaan painottaa kasvien vaatimusten mukaisesti, tuloksena on energiataloudellinen ratkaisu. Asuintiloihin sijoitettuna värilämpötilan  soveltuvuus kannattaa kuitenkin todeta ensin itse, koska valkoisen valon osuus vaihtelee valmistajasta riippuen. Nämä lamput ovat suurikokoisia ja vaativat niille sovitetun heijastiminen. Siitä miten lähellä kasveja nämä lamput on pidettävä ei ole luotettavaa tietoa. Yleisesti käyttäjät tuntuvat lähtevän siitä, että etäisyydet ovat pieniä. Tämä on mahdollista, koska lämmöntuottokin on pientä, mutta samalla pienenee valaistu ala.  

Korkeapainepurkauslamput (Osram Floraset) soveltuvat spektrinsä puolesta pienen kasviryhmän lisävalaisuun. Sinipunainen valo voi huonetiloissa vaatia täydentävää valaistusta värien korjaamiseksi.  

Monimetallivalaisin (MH, Metal Halide) on purkauslamppu, jota suositellaan usein yleiskäyttöisiksi kasvivaloiksi, sillä siinä on tasainen spektri (Kuva 3) ja hyvä valoteho. Valo on yhtä aikaa ihmiselle ja kasville sopivaa sekä sen tuottamiseen käytetty wattimäärä on hyvää tasoa. Tällainen laajaspektrinen valo näyttäytyy kasveille kirkkaampana kuin mitä "ihmisen" lumenit tai luxit kertovat. Heikkona puolena on monimetallivalaisinten kallis hankintahinta. Monimetallivalaisimet täytyy ja voidaan asentaa käytännössä korkeammalle kuin loisteputket, koska ne luovuttavat pistemäisesti sekä valoa että lämpöä. Toisaalta niiden valokeilaa voidaan suunnata loistevaloja paremmin ja valo on loisteputkia tunkeutuvampaa.  

Hyvällä tunkeutuvuudella tarkoitetaan käytännössä sitä, että kasvin ylä- ja alaosat saavat valoa suunnilleen saman verran. Valon määrä heikkenee valolähteen etääntyessä, alussa hyvin nopeasti ja sitten hidastuen. Pistemäistä MH-valoa pidetään kauempana kasveista (lämmöntuoton ja valotehon vuoksi)  kuin esimerkiksi loisteputkia. Näin valoteho heikkenee vähemmän kasvin ylä- ja alaosien välillä kuin lähempänä kasveja pidettäviä loisteputkia käytettäessä. Loisteputkien määrää  voi olla vaikeaa lisätä niiden koon vuoksi niin paljon, että ne voisi sijoittaa kauemmaksi kasveista. Tunkeutuvuuden vuoksi moimetallilamppujen alla on helpompi kasvattaa eri korkuisia kasveja kuin loisteputkien alla. 

Monimetallipolttimoita on saatavissa lampun kannasta riippuen 3 000 kelvinistä (punertava) aina 20 000 kelviniin saakka. Viimeksi mainitut ovat tarkoitettuja lähinnä meriakvaariokäyttöön. Teholtaan monimetallipolttimot ovat 20 watista (noin 1 600 lumenia, mitattu kirkkaus) aina ulkotilojen 3 500 wattiin (noin 320 000 lumenia). Hyötysuhde kasvaa jonkin verran wattimäärän mukana. Huonetiloihin 250 W (noin 20 000 lumenia) alkaa olla varsin paljon.

Käytettyjä monimetallivalaisimia löytyy mm. huuto-netistä, keltaisesta pörssistä ja saneerattavia myymälöitä silmällä pitäen.

Kuva 3. Monimetallipolttimo, neutraali valkoinen 4200K Lival Power TD  70-150 W (myös valkoisena)

Suurpainenatriumlamppu (SpNA, HPS, High Pressure Sodium) on toinen yleinen purkauslampputyyppi, joka tuottaa enemmän lumeneita wattia kohden kuin monimetallilamppu. Sen hyötyteho voi olla yhtä hyvä tai parempikin kuin monimetallilampussa. Perussävyltään tavallinen SpNA-polttimo on kellertävä (2 000 - 2 200 K), mikä vääristää värejä. Näin se soveltuu huonosti asuinhuonekäyttöön ja korostunut annos punertavaa valoa voi tehdä kasveista honteloita. SpNA -lamppuja käytetäänkin puutarhoissa yleensä luonnonvalon lisänä kukinnan ollessa usein korostetun tärkeää. Jos tällaisen valaisimen onnistuu hankkimaan edullisesti, se voi olla hyvä valinta tiloihin, joissa ei asuta ja joihin tulee riittävästi luonnonvaloa sinisen spektrialueen tukemiseen (viherhuoneet).  Natriumlamppujen taloudellinen käyttöikä on monimetalleihin nähden jopa kolminkertainen, aina 20 000 tuntiin asti. Katuvalotyyppiset natrium- ja elohopealamput eivät sovellu kasveille sen enempää kuin sisätiloihin yleensäkään.  Niiden spektri on hyvin katkeileva.

Jos kasvatustilaan ei tule luonnonvaloa, sopiva loisteputkiyhdistelmä, suurteho ESL-lamppu tai monimetallilamppu yksinään ovat hyviä vaihtoehtoja.  Jos taas luonnonvaloa on saatavilla, SpNA voi olla harkinnan arvoinen. Valitsemalla sinivoittoinen monimetallilamppu kellertävän suurpainenatriumlampun rinnalle spektri paranee. Yksi mahdollisuus on käyttää SpNA-polttimoita, joita on paranneltu erityisesti puutarhakäyttöön vahvistamalla sinisen spektrin aluetta. Nämä lamput ovat teholtaan yleensä 400W tai yli. Tällaisia polttimoita ovat Philips Son-T Agro, Philips Son-T Pia Green Power ja Osram Planta Star.     

Ledivalot lupaavat nopeasti kehittyvän uuden ratkaisun kasvien keinovalaistukseen. Ledivalaisimien hankintahinta on tähän asti ollut korkea niiden tehoon nähden. Tilanne on kuitenkin muuttumassa.  Runsaan tutkimuspanostuksen ja energiahintojen nousun vuoksi on todennäköistä, että yleiskäyttöinen ledivalaistus tulee melko nopeastikin syrjäyttämään nykyisiä valaistusratkaisuja. Erään arvion mukaan ledivalaistus saavuttaisi loisteputkien kustannus-/hyötysuhteen asumiskäytössä vuoden 2012 tienoilla. Parhailla valkoisilla ledeillä päästään tällä hetkellä noin 160 lumenia/watti -tehoon, mikä ylittää selvästi loisteputkien tehosuhteen. Myynnissä olevien tavallisten ledien valontuotto vaihtelee vuoden 2009 alussa 40 - 100 lumenia/watti eli on loisteputkien luokkaa, mutta toisaalta varsin paljon kun verrataan tavallisen hehkulampun 15 lumenia/watti -tehosuhteeseen. Riittävästi jäähdytettyinä ledit ovat myös oleellisesti muita valaisimia pitkäikäisempiä, aina 50 000 tuntiin asti, joskin niidenkin teho putoaa ajan kuluessa. Ledit alkavat olla energian hinnan, vaihtolamppu- ja valaisinkustannukset huomioiden harkinnan arvoinen ratkaisu myös orkideoiden keinovalaistuksessa, varsinkin jos vaihtoehtoina ovat SpNa tai monimetallivalaisin ja sijoituspaikka on erillinen tila. 

Värillisten ledien kapeiden aallonpituuksien ansiosta on mahdollista suunnitella valaisimia, joissa valoa tuotetaan ainoastaan kasvien hyödyntämillä aallonpituuksilla, jolloin vältytään sähköenergian hukalta. Kun kasvien kannalta turhat aallonpituudet ja samalla useille lampputyyppeille ominainen runsas lämmöntuotto jätetään pois, väitetään näin päästävän jopa 80 %:n energiasäästöihin. Energian säästö ja pitkä käyttöika ovat ledeissä tärkeimmät kiinnostuksen kohteet. Orkideat eivät onneksi ole kovin valonahneita kasveja, jos niitä verrataan avomaan kasvien vaatimaan valotehoon. 

Tehokkaat yhden watin ledit ovat halventuneet ja niistä on alettu koota hinnaltaan kilpailukykyisiä valopaneeleja. Kolmen ja viiden watin ledit ovat nekin yleistymässä, mutta ne eivät ole hyötysuhteeltaan välttämättä yhden watin ledejä parempia. Edellisen sukupolven ledeihin perustuvia valaisimia myydään tällä hetkellä edullisesti mm. eBayssä. Alle  yhden watin tehoisista ledeistä koottuihin valaisimiin ei enää kannata tuhlata rahaa. Pienempiin kokeiluihin löytyy E27 -kantaisia lamppuja 30 - 50 eurolla.  400 watin monimetallilampun korvaava laadukas ledivalaisin maksaa noin 250 euroa. Jos käyttöaika on 14 tuntia päivässä ja sähkö maksaa kymmenen senttiä/kWh, vaihto ledivalaisimeen maksaa itsensä takaisin noin kahdessa vuodessa. Jos vaihtoehtona on monimetalli- tai SpNa-valaisimen hankinta, ledivalaisin on jo selvästi taloudellisempi vaihtoehto - edellyttäen, että se pitää mitä lupaa. 

Sopivan leditehon valitsemiseen ei ole vielä kertynyt paljonkaan kokemusta, mikä näkyy tehosuositusten voimakkaana vaihteluna. Myytävänä olevien ledien hyötysuhdetta ei yleensä kerrota vertailun mahdollistavalla tavalla. Lumeneilla tai luxeilla ei toisaalta ole käytännön merkitystä erikoissävyisen valon mittaamisessa. Oikea mitta olisi valoenergian määrä (mikroeinsteinia sekunnissa neliölle) kasvien hyödyntämällä tehoalueella (PAR), mutta tätä tietoa on harvoin saatavissa. Suuntaa antavana lukuna tarjotaan yleisimmin noin 20 - 30 % loisteputkien tai HID -lamppujen wattimääräisestä tehosta. Valokeilan leveys, heijastavat pinnat ja valaisimen etäisyys kasveihin vaikuttavat tehotarpeeseen oleellisesti. Ledivalaisimissa itsessään ei ole heijastimia, joten niiden vaikutusta ei tarvitse huomioida. 

Uusimmat teholedit vaativat kantaansa jäähdytysrivat tai tuulettimella varustetun valaisinrungon. Jos valaisimen lämmönsiirtoa ei ole ratkaistu, ledeistä ei voida ottaa irti sitä valotehoa, joka niistä teknisesti lähtisi. Ledit kestävät heikosti lämpöä, jolloin niiden vahvuutena oleva pitkäikäisyys kaatuu helposti liialliseen kuumenemiseen. 

Varjopuolena ledien tuottamat aallonpituudet voivat liikkua niin kapealla alueella, että niiden huippukohdat osuvat helposti ohi klorofyllien tarpeista. Tällaisella valaisimella ei saada kunnon kasvutuloksia. Esimerkiksi tällä hetkellä tarjoustuotteina myytävät 630 nm punainen tai 470 nm sininen ledi eivät täytä vaatimuksia - jo 660 nm:n aallonpituutta painottamalla kasvutulosten on todettu paranevan selvästi. Sinistä valoa tarvitaan vain  20-30 % valon kokonaismäärästä. Sopivaan sini-puna-suhdelukuun vaikuttaa se onko tarkoitus kasvattaa salaattia (vegetatiivinen kasvu), pidentää kasvukautta vai kukittaa orkideoita. Tämä pätee luonnollisesti myös muiden lampputyyppien valintoihin. Pelkällä punaisella tai sinisellä valolla kasvit eivät kuitenkaan tule toimeen. Valon kellertäville ja vihreille sävyille herkkien karoteenien vuoksi on joissain tapauksissa hyvä pitää punaisten ja sinisten ledien rinnalla myös hieman välisävyjä, joko sopivilla valkoisilla ledeillä, energiansäästölampuilla tai vaikkapa loisteputkilla. 

Kehitys kulkee suuntaan, jossa samassa valaisimessa on useamman eri aallonpituuden ledejä (enimmillään markkinoilla tällä hetkellä kuusi eri aallonpituutta), jotka kattavat  400 - 500 ja 600 - 750 nanometrin alueet yhteyttämisaktiivisuuskäyrällä painotettuna. Sopivaan käyrään päästään myös ottamalla mukaan sopivasti laajaspektrisiä valkoisia ledejä, joten kuudella eri aallonpituudella ratsastamisen voi senkin laskea markkinointipuheeksi. Oikea valotehojen balanssi on vähintään yhtä tärkeää kuin oikeiden aallonpituuksien valinta. 

On olemassa vaara, että jollakin aallonpituudella ja tietyn klorofyllin kohdalla syntyy  yliannostusta jonkun toisen klorofyllityypin kärsiessä energianpuutetta. Kasvu ei ole optimaalista tai väärä valosuhde voi aiheuttaa fyysisiä kasvuhäiriöitä. PAR -alueen ulkopuolisen UVA- ja infra-alueen 730 nm:n valon tiedetään tutkimusten perusteella vaikuttavan mm. kukintaan, pituuskasvuunja kasvien muotoon. Ledivalon osalta tätä kysymystä ei ole vielä ratkaistu kokeilujen ollessa alkuvaiheessa. 

Parin aallonpituuden ledivalaisimia ei tällä hetkellä kannattane ostaa riittävien käyttökokemusten puutteen vuoksi yksinomaiseksi valoksi, mutta lisävaloksi ne saattavat kelvata esimerkiksi pelkästään tehostamaan punaista aallonpituutta loisteputkien rinnalle. Jos kyse on taimikasvatuksesta, sinivoittoiset ledivalot voivat olla harkinnan arvoinen ostos.  Ledivalojen hankinnassa on tarkistettava niissä käytetyt aallonpituudet  ja valaisimen säteilykulma, joka voi olla odottamattoman kapea. Monet valmistajat eivät anna tietoja käytetyistä aallonpituuksista, mahdollisesti siksi, että he haluavat suojata toimivan ratkaisun kilpailijoiltaan; useimmin kuitenkin  siksi, että käytettyjen ledien arvot eivät ole tarkoituksenmukaisia. Erityisesti ihmisen näkemien aallonpituuksien reunoilla toimivat laadukkaat teholedit ovat kalliita. Suoranaista valehteluakin esiintyy, useimmat valaisimet tulevat Kiinasta ja laadun sanotaan vaihtelevan huomattavasti. Valmistajalla on kiusaus käyttää valaisimessaan halvempia ja kirkkaampia, mutta kasvun kannalta tehottomampia ledejä. 

Ledien perusongelmaksi ja samalla energiasäästöjen esteeksi jää edelleen, että orkideoille räätälöity ledivalo vaatii hankalan värisävynsä vuoksi erillisen kasvatustilan (Ks. kuva lopusta). Aivan näkyvän spektrin reunoille sijoittuva purppura valo saattaa soveltua myös asuintiloihin kun se yhdistetään yleisvaloon. Pelkkää punaista ledivaloa voi käyttää loisteputkivalon täydentäjänä kukintaa tehostamassa, mikä tällä hetkellä lienee kustannuksiltaan järkevin ledien käyttötapa. Markkinatilanne, hinnat ja tekniikka ovat kuitenkin selkintymässä. Maailmalla ja Suomessakin on menossa runsaasti tutkimusta ledivalojen käytöstä myös kasvihuoneviljelyssä. Kun tämä tutkimus etenee, ehkä samalla löydetään sopiva standardi valomäärän oikeaa mitoitusta varten. Tätä ennen on luotettava vain vähitellen kertyviin kokemuksiin.  Googlen "Led grow lights" -haulla löytyy runsaasti tuoretta lisämateriaalia. 

Kylmäkatodiputket (ccfl)  tuottavat valoa toistaiseksi hieman ledejä tehokkaammin ja niissä on saatavana sekä punaisia, sinisiä,  sinipunaisia että valkoisia sävyjä. Tavallisimmin niitä käytetään esimerkiksi LCD -paneleiden taustavalona televisioissa, näyttöpäätteissä ja vaikkapa kopiokoneissa.  Kylmäkatodiputkien invertterit toimivat 12 voltin jännitteellä ja ovat tyypillisesti noin 30 sentin mittaisia ja parin millin paksuisia putkia, joiden teho on 3 watin luokkaa kirkkauden ollessa noin 30 kandelaa/m2 valkoista valoa. Putkien valon aallonpituus ei ole niin kapea-alainen, että siitä syntyisi ledien kaltaisia kohdistusongelmia. Kylmäkatodiputket voivat olla helpon sijoitettavuutensa ja nykyistä ledivaloa halvemman hintansa vuoksi vuoksi harkitsemisen arvoinen vaihtoehto esimerkiksi aivan pienempiin terraarioihin. Vaikkapa kaupoissa talvisin myytävän suuren kynttilälyhdyn voisi muuttaa yhden koristeellisen orkidean lasikoksi ja valaista sen kylmäkatodiputkilla. Ne ovat hyvin pitkäikäisiä, toimivat tavallisilla 12 voltin verkkomuuntajilla eivätkä tuota ongelmallisesti lämpöä lähietäisyydelläkään.  Idea on sama kuin ledeissä: 10% osuus tavallisen valkoisen valon tehosta riittää kunhan se kohdistuu oikeille aallonpituuksille. Kokemusperäistä tietoa asiasta löytyy valitettavan vähän. Hintatietoja .

Teknisesti ylivoimaisin valaisin pelkkää valaisua ajatellen on rikkiplasmalamppu . Sen tasainen spektri vastaa kaikista valaisimista täydellisimmin auringon valoa.  Valaisimien tehot vaihtelevat 130 -1300 wattiin. Lumeneita saadaan toistaiseksi aikaiseksi noin 100/watti, joten hyödyt kasvatuksen näkökulmasta ovat lähinnä spektrin täydellisyyteen liittyviä (takaa, ettei mitään oleellista allonpituutta jää väliin). Ongelmapuolella on hinnan lisäksi, että plasmavalaisin pitää mikroaaltouunin kaltaista ääntä. Siinä onkin samanlainen magnetometri, joka mikroaalloillaan sytyttää kvartsipallossa olevan argon- ja rikkikaasun seokseen plasmavalon.  Kokeissa on todettu rikkiplasmalampun lisänneen (kurkuntaimien) kasvua lähes kaksinkertaiseksi monimetallilamppuihin nähden. Tutkijoiden mukaan tämä johtuu - ilman sen kummempia perusteluja - rikkiplasmalampun spektrin paremmuudesta monimetalliin verrattuna. Markkinoilla oleva 700 watin rikkiplasmalamppu maksaa noin 2 000 euroa ja tuottaa valoa 82 000 lumenia. Asuintilojen valaistukseen tämä tekniikka ei välttämättä tule soveltumaan, mutta aika näyttää.

Valaisintyyppien hyötytehosta 

Ihmissilmään viritettyä valon määrää tai kirkkautta mitataan siis lumeneissa. Kasvien tarvitsemalla spektrikäyrällä painotettu valotehon mittari on puolestaan harvinaisempi PUR (Photosynthetically Usable Radiation, yhteyttämisessä käyttökelpoinen säteily). Kun tietyn 150 watin monimetallilampun PUR -vertailuluku on 116, 40 watin Cool White (T8, 4 200K) putken PUR on 23 ja esimerkiksi 60 watin halogeenin vain 9. Vertailuluku kertoo, että tavallisessa halogeenipolttimossa on hyvin vähän kasveille sopivia aallonpituuksia. On olemassa myös halogeenipolttimoita, joiden spektri vastaa pitkälti päivänvaloa (SoLux), mutta hyötysuhteeltaan ne eivät pärjää loisteputkille, saati monimetalleille tai suurpainenatriumlampuille. (Vrt. PAR = Photosynthetically Active Radiation, yhteyttämisessä aktiivinen säteily 400-700 nm, ei painotettu. Ks. http://www.aquabotanic.com/lightcompare.htm )

Kun PUR -luku standardoidaan jakamalla se lampun käyttämällä wattimäärällä, saadaan selville kasvivalaisuteho yhtä wattia kohden. Edellä esitetyn monimetallilampun vertailuluku on 0,77, SpNA -lampun 0,73, tavallisen Cool White –putken 0,56 ja tavallisen halogeenin 0,15. Monimetallilampun antama kasvivalon hyötysuhde on siis 1,37 kertaa parempi kuin loisteputkella (0,77 /0,56 = 1,51). Omalla kasvipöydälläni palaa loisteputkiwatteja nyt 6 x 36 = 216. Kun jaan 216/1,37 saan 157 W, eli 150W monimetallivaloa antaisi suunnilleen saman valaisutehon kuin 216 W loisteputkia ja sähköä säästyy.

Loisteputkia on paremmallakin PUR –arvolla kuin Cool White. Mm. Philipsin lähinnä meriakvaarioihin tarkoitettu valaisin Aquarelle on kasvivalona yhtä tehokas kuin monimetallilamppu, mutta sen kelvin –luku on 10 000, eli sen valo on hyvin sinistä. Käytännössä se tarvitsee  seurakseen lämpimämmän sävyn putken/putkia. Myös uudemmat T5 –malliset loisteputket ovat lähellä monimetallilamppujen tehoa.

Useampaa neliötä valaisemaan sopivan 400 watin monimetalli- tai SpNA -polttimo tuottama valomäärä on tyypillisesti 35 000 lumenia ja erikoispolttimoilla yli 50 000 (esimerkiksi Philips SON-T Pia 56 000 lumenia). Kun 35 000 lumenin valomäärä kohdistetaan teoriassa neljälle neliömetrille, tämä vastaa 8 750 luxia. Jos heijastin syö tästä 20%, pintaan kohdistuu 7 000 luxia. Aurinkoisena päivänä maan pintaan tulee valoa 10 000 luxista ylöspäin. Pienikin pilvikerros pudottaa valon määrää reilusti. Tässä mitataan kuitenkin jälleen silmälle näkyvää valoa, ei kasvien hyödyntämää valon osaa. Täsmällisempi mittaus vaatisi polttimotyypin, kasvien hyödyntämän spektrin, ympäristön heijastusten, valaisimen korkeuden,  -tyypin, ym. tietojen yhteensovittamista. Kasvien näkökulmasta suurin osa tuotetusta valosta menee joka tapauksessa hukkaan. Kasvit pystyvät hyödyntämään SpNa-polttimon tehosta ainoastaan 8-12%! Suurin osa niiden tuottamasta valosta on kasveille vain haitaksi. Vain kokeilemalla voi varmistua oikeasta valotehosta. 

Hankintakustannukset loisteputki vs. monimetalli 

Kaksi loisteputkirunkoa (2 kpl x 2 putkea x 58W) maksanee 100 - 150 euroa, mutta ne saattaa saada purkutavarana ilmaiseksikin. Täytyy kuitenkin varautua siihen, että kuristimet ja sytyttimet on silloin ehkä vaihdettava uusiin, mikä tekee suunnilleen 2 x 45 euroa. Kun käytettyjä runkoja vielä hieman ehostaa maalilla, ollaankin jo uusien hinnoissa. Neljä putkea päälle maksaa noin 40 euroa. Valoa niistä riittää esimerkiksi parille päällekkäiselle hyllylle. 

Suurteho ESL-lammpujen hinnat liikkuvat 56-89 eurossa (Viherpeukku), mutta googlaamalla lamppuja löytyy euroopasta huomattavasti halvemmallakin. 125 watin lamppu on selkeästi 150 watin monimetallia energiatehokkaampi silloin kun voidaan käyttää erikoissävyisiä polttimoita.

Monimetallivalaisimia näkee yleisesti myymälöissä. Niinpä niitä voi saada käytettynä hyvinkin edullisesti - myymälöiden uusimista tarkkaillen ilmaiseksikin.  Monimetallivalaisimen 150 W:n keraaminen HCI -polttimo (14 200 lumenia, Osram) maksaa noin 45 e (mutta Saksasta nettitilaamalla sen voi saada puoleen hintaan) ja vanhemman tyyppinen HQI -kvartsipoltin puolet tästä. Keraamiselle HCI:lle luvataan paloaikaa n. 4 vuotta, jos sitä pitää päivässä 8-10 h päällä. Keraamisten polttimoiden valoteho on  pari tuhatta lumenia kvartsipolttimoja parempi. HCI ei juuri menetä valotehoaan iän myötä vaan lasahtaa ikään kuin kerralla. Sen sijaan HQI ja loisteputki menettävät tehoaan jo vuoden-parin sisään niin paljon, että ne kannattaa uusia ja niitten värisävykin voi hieman muuttua. Varsinkin spoteissa on tarpeen hankkia myös asennuskisko. Polttimon teho riippuu valaisimen sisuskaluista. 150 watin polttimoa ei voi korvata 70 wattisella.

Monimetallipolttimoiden tyyppimerkintöjä:
Kaksikantaisia:

Osram HCI keraaminen, HQI kvartsi
Philips CDM keraaminen, HQT/MHW/MHN/HPI kvartsi

Yksikantaisia:
Osram: HQI-T, Philips: MHN-T, Sylvania: HSI-T 

Suurpainenatrium polttimoita:
SDW,  HPS
Osram: NAV, Philips: SON,  Sylvania: SHP

Kiinnitys
G12 -yksipäinen kanta (yleensä spottivaloissa)
T putkimallinen, yksikantainen
TD: RX7s kaksipäinen kanta 70W
RX7s-24 kaksipäinen kanta 150W
E40: yksikantainen kierre, esim 400W

Monimetalli- ja SpNA-valaisimia ohjataan ajastimella. Tehokkaiden valaisimien käyttämä sytytysvirta on kuitenkin niin suuri, että ne rikkovat nopeasti tavallisten halpamalliajastimien kärjet, jotka jumiutuvat tai palavat. Vaihtoehdot ovat huolella valittu kestävä ajastin, tai halvempi ajastin ja rele. Releen tai tätä järeämmän kontaktorin tehtävä on ottaa vastaan sytystysvirran induktiivista kuormaa, käytännössä kipinöintiä kytkimen kosketuspintojen välillä. Ajastin ohjaa relettä ja rele taas valaisimen sytytystä. Rele maksaa sähkötarvikeliikkeessä 10-15  euroa. Se kestää tuhansia sytytyksiä ja tarvittaessa on rikkouduttuaan halpa uusiakin.  Kustannuksia tulee sensijaan sähköammattilaisen käytöstä, jollei sellaista läydy sopivasti suvusta.

Jotta ajastin kestäisi yksinään, sen takaa pitäisi mielellään löytyä merkintä 16(8)A tai 16(10)A. Tavallisesti myytävät 16(2)A -mallit hajoavat. Theben ja Omnirex ovat merkkejä, joita kannattaa kysellä. Mm. Thebenillä on myös kiinteästi asennettavia malleja. Jos tehtävä edellyttää uutta sähkökaapelointia, hinta tietenkin kasvaa. Loisteputket eivät ole ajastimen suhteen kovin vaativia.

Loisteputket Monimetallivalaisimet SpNA-valaisimet       
  • Helppo saatavuus
  • Paljon sävyvaihtoehtoja putkissa
  • Paljon malleja ja pituuksia
  • Myös pienikokoisia ESL-lamppuja
    (mutkalle väännetyt pienloisteputket)
  • Suurteho ESL-mallit soveltuvat
    laajemmille pinta-aloille.
  • Suurteho ESL- ja T5-mallit uusinta
    tekniikkaa
  • Hyvä hyötysuhde (energiatehokas)
  • Tasainen spektri, myös silmälle OK
  • Pienikokoisia ja siistejä (70-150W)
  • Hyvä lampun kesto (keraamisena)
  • Valo on helposti kohdistettavissa ja tunkeutuvaa
  • Voi/täytyy sijoittaa kauemmaksi kasveista
  • Hyvä hyötysuhde
  • Pitkä lampun kesto
  • Voi/täytyy sijoittaa kauemmaksi kasveista
  • Sopivia auringon lisävaloiksi  viherhuoneisiin tai monimetallivalojen rinnalle
  • Kotelot pitkille putkille isokokoisia
  • Putkimalliset vaativat ripustuksia
  • On sijoitettava lähelle kasveja
  • Putket on uusittava vuosittain
  • Hyvä energiatehokkuus silloin kun
    putket voidaan valita kasvien tarpeiden 
    mukaisesti. 
  • Uutena kalliita 
  • Yleensä valokiskoon asennettavia, mutta voi ripustaakin
  • Laadukas ajastin tai rele suojaksi  
  • Suurin osa käytetystä energista menee kasvien kannalta hukkaan
  • Kellertävä valo
  • Uutena kalliita 
  • Isokokoisia
  • Tuottaa monimetallia enemmän lämpöä
  • Laadukas ajastin tai rele suojaksi 
  • Suurin osa käytetystä energista menee kasvien kannalta hukkaan


Omat valaisuratkaisuni

Itselläni oli talvella 2006-7 käytössä 6 x 36 watin putket, jotka valaisivat noin kahden neliön pöydän (Kuva 4). Luonnon valoa ei tullut lainkaan. Aluksi valaisimet olivat lähempänä pöytätasoa, mutta kokeilujen jälkeen 60 senttiä alkoi tuntua sopivalta. Valo näytti silloin riittävän oncidiumille, odontoglossumille ja miltonipsikselle. Kattleijat olivat 20 sentin korokkeella lähempänä putkia kun taas phalaeonopsisten ja paphiopedilumien kohdalla oli valaisinritilä varjostamassa. Kun valoa oli aluksi liikaa, phalaenopsisten kasvu pysähtyi ja niiden lehtiin alkoi muodostua sinipunertavia sävyjä. Myös oncidiumin ja den. phalaenopsisten lehtien reunat alkoivat punertua. Näistä merkeistä olikin hyvä päätellä mikä on sopiva valon minimitaso. 

Kuusi putkea tuottivat yhteensä noin 15 000 lumenia. Samalla pöydällä normaalisti paljon valoa tarvitsevat yrtit tuottivat runsaasti satoa ja bougainvillea kukki keskellä talvea. Valaisimet oli ajastettu olemaan päällä 12-13 tuntia vuorokaudessa. Sinänsä 11 tuntia olisi ehkä ollut parempi.

Kuva 4: Yläkerran aulaan vievien porraskaiteiden päällä on putoamissuojana  pöytälevy, jota hyödynsin rakentamalla siihen orkideapöydän (180x120) ja  valaistuksen vanhoista loisteputkirungoista. Pohjalla on vesieriste vanhoista vesisänkypatjoista ja tämän päällä Kekkilän koristekatetta. Kasveilla on aluslautanen. Ympäri kiertävän lasituksen tarkoituksena on pidätellä kosteutta, jota tuotetaan ajastimella varustetulla ultraäänisumuttimella - joka kuitenkin aika pian jäi pois käytöstä.


Yhdistämällä lämpimän ja kylmän sävyisiä loisteputkia tavoittelin kasvien vaatimia aallonpituuksia ja energian säästöä. Yhdistelmässä oli Cool White -putkien lisäksi punaisen puolella nk. lihatiskivaloja (FoodLite), joka on silmällä katsoen vaalean punaista valoa. Varsinkin tuon punaisen lampun spektri on hyvin kohdallaan eli kukituksen pitäisi sujua energiaa tuhlaamatta (Kuva 5). Tavallisempi Cool White antaa joukkoon sinistä sekä välisävyjä, jolloin valo on kokonaisuudessaan silmää miellyttävä. FoodLiten tilalla voisi mainosti käyttää myös (Extra) Warm White –putkia.


Kuva 5. Cool white TLD 36W/865 FoodLite (Airam)

Kuvassa 6 on vasemmalla Extra Warm White -putken spektri, joka kattaa hyvin kasvien tarvitseman punaisen aallonpituuden ja vastaa ihmissilmään suunnilleen hehkulampun värisävyä. Se kaipaa kuitenkin sinistä sävyä rinnalleen. Vieressä oikealla on yhdistelmä sinisen ja punaisen erikoissävyisten T8-putkien spektristä. Se tuntuu täsmäävän lähes täydellisesti lehtivihreän hyödyntämään spektrialueeseen - vielä kun sinistä aluetta voisi ulottaa pari piirua vasemmalle. Sähköenergiaa ei siis näillä kahdella putkella mene hukkaan, mutta yhdistelmän valo on melko mahdoton asuinhuoneeseen. Spektri kattaa jokseenkin saman alueen, mihin ledivaloja optimitavalla yhdistelemällä päästään. 500 - 600 nanometrin välillä käyrää kannattaa nostaa vaikkapa valkoista valoa antavalla pienitehoisella loisteputkella. Testissä tulokset herneen taimien kasvattamisessa jäivät kuitenkin laihoiksi. Sijoitin loisteputket suhteellisen kauas taimista, noin metrin etäisyydelle. Herneiden kasvu lopahti melko pian taimivaiheen jälkeen. Kyseessä on kuitenkin varsin paljon valoa vaativa avomaan kasvi ja kellaritila, jossa koe tehtiin, oli noin 18 asteinen. Kenties toinen sininen putki lisää olisi korjannut tilanteen.   


Kuva 6. TLD 36W92 Extra warm white TLD 36W18 Blue (vasen) ja TLD 36W15 Red (oikea)

Yksi keinovalaistukseen liittyvä piirre tuli esiin kun keväämmällä tyhjensin pöydän ja siirsin orkideat varjostelulle ikkunalaudalle. Kasvu näytti taas pysähtyvän. Samoin reagoivat yrtitkin. Miltonioilla oli hengenmeno lähellä. Seuraavan kerran ikkunalautavaihe sai jäädä väliin ja ilmojen lämmettyä suurin osa kasveista totuteltiin suoraan pihalle. Mitä vähemmän olosuhteiden muutoksia, sen parempi.

Muutostarpeita

Onnistuin hankimaan käytettynä Livalin 150 W:n monimetallivalaisimet ja niihin Saksasta uudet keraamiset polttimot. Vaihdoin valaisinrunkoihin pitkät pistotulpalla varustetut johdot. Nyt olen asentanut monimetallit nykyisten loisteputkien tilalle. Etuina on, että saan lamput ripustettua aiempaa ylemmäs kattoon, jolloin niiden alla on paremmin tilaa kuin loisteputkirungoilla ja niiden korkeutta voi säätää helposti kattokoukkuun ripustetuilla ketjuilla. Korkeat kasvit eivät enää ole ongelma ja muutenkin hoitotoimenpiteet helpottuvat.

Varalta, että yksi 150 watin lamppu (n. 13 000 lumenia) ei riitä, laitoin niitä kaksi rinnan. Spektri tosin on todennäköisesti huonompi kuin aiemmin käytössä olleessa loisteputkiyhdistelmässä vaikka valotehoa on jo yhdessä monimetallissa entisten verran. Kameralla mitattuna kandeloita on pöytätasossa kahdella polttimolla yhtä aikaa 850. Valot palavat nyt niin, että punertavasävyisempi (3 000K) valo on päällä 12 tuntia ja sinisävyisempi (4 200K) keskipäivällä neljä tuntia. 

Kuvassa 7 vasemmalla odotellaan orkideoita paikalle ja oikealla se on tuotantokäytössä. Työskentelytila ja samalla kasvutila on nyt selvästi lisääntynyt.  Kukkivat kymbidit ja pienet kattelijat mahtuvat saman valon alle, mikä ei ennen ollut mahdollista loisteputkia käytettäessä.


Kuva 7. Orkideapöytä ja monimetallivalaisimet

Olin myös miettinyt viileän kasvupaikan perustamista kellariin, johon tarvittiin sopiva valaistus. Öljylämmityskattilan viemä tila vapautui sopivasti siirryttyämme kaukolämpöön. Ajatukseen tuli uutta ulottuvuutta kun löysin purkutavarana valaisinrungon, jossa on kaksi 400 watin polttimoa ja erittäin kirkas suuntaava heijastin. Veljenpoika  on sähköammattilainen, jonka avulla sain releet paikalleen ajastimia suojaamaan. Toinen polttimoista oli suurpainenatrium-lamppu ja toinen monimetalli. Ne toimivat toisistaan riippumatta, mikä mahdollisti kellertävän (2 200K) valon käyttämisen laajempispektrisen, mutta sinivoittoisemman monimetallivalon (5 200K) kanssa vuorotellen tai yhdessä. Lumeneita kertyi yhtä lamppua kohden noin 35 000.  

Alussa valot oli aluksi järjestetty niin, että SpNa aloitti ja lopetti päivän yhden tunnin ajan yksinään sekä vielä tuki muuna aikana käytettyä monimetallia muutaman tunnin keskipäivällä. Ajatuksena oli matkia jonkinlaista päivän kiertoa. Alkuvuodesta 2008 järjestelin ajastimet uudelleen niin, että nyt punasävyisempi SpNa-lamppu oli päällä 12 tuntia ja sinisenpään painottunut monimetallivalo keskipäivällä neljä tuntia sen kanssa yhtä aikaa. Toivoin tämän saavan punaisen ja sinisen spektrin parempaan tasapainoon sinisen sävyn osuuden pienetessä. Testasin valaistusta sitten  nopeasti kasvavilla herneen taimalla. Jo viikossa näkyi oli, että taimet kasvoivat huonosti ja olivat honteloita. Liikaa punaista siis, joten vaihdoin lamput toisin päin, 12 tuntia monimetallia ja lisävalona 4 tuntia SpNa:a keskipäiväksi. Tämän seurauksena herneen taimet tukevoituivat nopeasti ja alkoivat kehittää leveämpiä lehtiä. Sinistä valoa tarvittiin siis enemmän. Yläkerrassa, missä on kukkivia kasveja. valot toiimivat edelleen niin, että punavoittoisempi monimetallipolttimo on päällä 12 tuntia ja sinivoittoisempi sen lisäksi 4 tuntia.

Seuraavana talvena tilanne muuttui. Kuvassa 8 on kellari nykyasussaan. Katossa on nyt 400 watin SpNa-lamppu. Uuden kasvihuonevalaisimen heijastin auttoi levittämään jostain syystä kasvaneita viljelyksiä laajemmalle alalle. Sen seurana palaa sinistä valoa tuomassa 36 watin loisteputki (TLD 36W18), joka ei näy kuvassa. Ylähyllyllä on nyt 23-24 astetta ja ilman tuuletinta 26 astetta - etenkin SpNA lämmittää aika lailla. Ylä- ja alatason lämpötilaero on talvella 6-8 astetta. Yölämpö on kaikilla tasoilla 16-17 asteen tienoilla. Orkideoita on lattialla, jossa lämpötila on päivisinkin 17-18 astetta. Lattia tuntuu ruuhkautuvan, mutta tämähän on lajivalintakysymys.



Kuva 8. Kellarin kasvatuspaikka

Kameran valotusmittarilla valkoiselta paperilta mitaten lampun valoteho pöydän tasolla vastaa auringon paistetta ohuen pilvikerroksen läpi ikkunalaudalla. Edellä olevasta taulukoista näkee sen merkitsevän lähes 1 500 kandelaa neliöjalalle (fc). Tämä on tuplasti  enemmän kuin yläkerran orkideapöydän valomäärä. Valossa on melkoisia intensiteettieroja pienellä alueella, mikä toisaalta mahdollistaa orkideoiden sijoittelun niiden oletetun valontarpeen mukaan. Ylimmän hyllyn voimakkaimmassa valossa pidin aluksi kukintaan valmistuvia kattleijoja. Olipa siellä kuvassa pieni bougainvillekin. Alkoi kuitenkin näyttää siltä, että useimmille  ylähyllyn valomäärä oli liikaa, joten siirsin niitä pöytätasolle. Jopa auringon paahteessa viihtyvä bougainvillea sai liikaa valoa. Kukinnan jälkeen kattelijat päätyvät lattian viileyteen ja heikompaan valoon.  Sateisen syksyn aikana tilan kosteusprosentti on ollut 50-60 välillä ja pakkasten alettua tammikuussa noin 45%.

Seuraavan talven ohjelmassa ovat ilmeisestikin jo ledit.  Ledien lämmöntuotto on heikkoja, joten kellarin patteritermostaattia on käännettävä isommalle, eikä nykyistä vuorokausilämmön vaihtelua ole niin helppo toteuttaa. Yläkerrassa monimetallivalot sensijaan ovat osoittautuneet varsin toimivaksi valinnaksi. Erikoissävyinen valo ei sinne sovellu (paitsi lisävaloksi) ja eri korkuisten kasvien sijoittelu on loisteputkiratkaisua vapaampaa.

Leditesti on alkanut

Lokakuun puolivälistä 2009 alkaen kellarin katossa on ollut 120 watin ledilamppu, jolla on tarkoitus korvata SpNa ja monimetallivalaisimet. Nyt reilun kuukauden mentyä orkideat ovat edelleen hyvässä hapessa ja monet niistä valmistautuvat kukintaan. Uusiakin kukka-aiheita on tänä aikana ilmennyt. Kasvu on jonkinverran hidastunut edelliseen SpNa/monimettali-vuoteen verrattuna, mutta sen voi ajatella johtuvan päivälämpötilan putoamisesta noin viidellä asteella erityisesti ylähyllyillä. Samalla on menetetty yö- ja päivälämpötilojen vaihtelu, joka on monen lajin luontaisille kasvupaikoille ominaista. Toisaalta suurin osa orkideoista on talvella lepovaiheessa, jolloin lämmönvaihtelun merkityksen voi olettaa olevan kasvukautta vähäisemmän. 

Valaisimen mitattu virrankukulutus on 100 wattia. Päivän aloittaa ja sen päättää 40 watin hehkulampputunti. Sen tarkoituksena on tuottaa illalla 730 nm:n säteilyä merkiksi lepoajan alkamisesta, ja toisaalta kertoa aamulla, että valot räpsähtävät kohta täydellä teholla päälle, joten on aika valmistautua päivän töihin.

Kuva 9. Purppuravalossa oleiluun tottuu varsin pian Tällä graafilla mennään

Kuvan 9. sävyt vastaavat melko tarkasti silmän näkemää - olohuonevalaisin tämä ei ole, mutta suljettuun tilaan se sopii, vaikkapa vaatekomeroon, koska lämmönmuodostus ei ole ongelma.

Tilanne syksyllä 2010

Lokakuussa orkideat tulivat jälleen kesälaitumiltaan sisälle. Hyviä ja huonoja uutisia: kaikki kasvit ovat hengissä, mutta kukinta on selvästi edellisvuotta jäljessä, vaikkakin nuppuja on runsaasti. Kesä oli suotuisa, mutta heinäkuun liiallinen kuumuus pysäytti selvästi kasvun. Suurimman syyn langetan kuitenkin sille, että 120 wattia lediä on liian vähän korvaamaan noin 600 wattia HID-tehoa, vaikka ledejä oli kevään puolella terästetty 2 x 36 watin sinisellä ja punaisella loisteputkella (kuva 6). Aikataulun venyminen näkyi nimittäin jo keväällä.

Niinpä nyt on suoritettu kaksi korjausliikettä. Ensinnäkin katossa on nyt 2 x 120 wattia leditehoa, ilman loisteputkia. Toiseksi sinisen kasvuvalon osuutta on lisätty, koska lehdissä esiintyi pieniä kasvuhäiriöitä - jotkut lehdet aukenivat huonosti. Valkoisen valon osuutta on vastaavasti pienennetty ja koko spektri on laajentunut. Nyt pelataan suunnilleen näillä arvoilla: 5% 410nm, 10% 430nm, 20% 450nm, 5% white 3500K, 25 % 630, 40 % 660nm. 



Kuva 10. Syksyllä 2010 on käytössä kaksi 120 watin ledivalaisinta

Valkoisen valon vähentyessä spektri on silmään entistäkin häijympi. Positiivista on, että lehdet näyttäytyvät hyvin tummina, lähes mustina, mikä toivon mukaan viittaa siihen, että valoenergia imeytyy tehokkaasti.

Toinen valaisimista on toteutettu kahden watin ledeillä ja toinen yksiwattisilla. Silmällä vertaillen lumeneissa ei ole eroja. Kaksiwattinen vain tuottaa enemmän lämpöä ja sen tuulettimet ovat äänekkäämmät. Pelkästään tämän perusteella en näe aihetta suosia kaksiwattisia, tosin todellinen tehon kulutus on mittaamatta.

Päivitän sivua projektieni edetessä, kun kokemusta sekä nettiviisautta kertyy lisää.  Otan mielelläni vastaan kommentteja ja kokemuksia osoitteeseen  arim001@gmail.com