Světlo rostlin - Kompletní průvodce pěstitele: Fotony, spektrum, LED diody a další

🔧 ÚVOD – Světlo pro rostliny: Věda, praxe a logika pěstitele

Cílem této příručky je poskytnout úplné, technické a srozumitelné znalosti o světelných zdrojích v kontextu pěstování rostlin. Nenajdete zde prázdné marketingové slogany – najdete zde fyzikální vzorce, biologii rostlin, srovnání technologií a praktické principy fungování.

Toto není průvodce pouze pro inženýry. Je to praktická encyklopedie pro každého, kdo chce:

• efektivněji hospodařit,
• pochopit, co kupujete,
• vyber světlo hlavou, ne fórem,
• Získejte maximální fotosyntetický potenciál z pěstebního boxu/skleníku.

Abyste tyto znalosti využili, nemusíte být fyzik. Ale s těmito znalostmi se stanete pěstitelem, který ví, co dělá.

📚 OBSAH – kapitoly průvodce

1. Co je světlo? – Elektromagnetická vlna a částice zároveň, aneb jak světlo přenáší energii
2. Viditelné spektrum, PAR a Emersonův efekt - Proč rostliny využívají pouze 400-700 nm a co dělají s UV, IR a dalekým červeným zářením
3. Foton - kvantum energie pro rostlinu - Odkud se vzal, kolik energie má a jak pohání fotosyntézu
4. Dvojí podstata světla – Jak pochopit, že světlo je zároveň vlna i částice
5. Teplota chromatičnosti - Co znamená 3000K, proč v Kelvinech a jaký to má vliv na rostlinu?
6. Co je PAR - Odkud přesně pochází vlnová délka 400-700 nm a proč je to fotosyntetické rozmezí
7. Spektrální složení a význam vlnové délky – Biologické účinky: modrá = hustý, červená = výnos, UV = ochrana
8. Technologie světelných zdrojů – žárovka, zářivka, HPS, LED – fyzika, spektrum, aplikace
9. Lumeny, PPF, PPFD – Tři různá čísla, tři různé účely – a jak si je nezaměnit
10. Účinnost – µmol/J – Jak měřit skutečnou ziskovost lampy a nepřeplatit za watty
11. Proč HPS ve skleníku, zářivky v sazenicích a LED doma - Ekonomie, fyzika, praxe - kdo co používá a proč
12. Světlo v různých fázích růstu – kdy, jaké spektrum a PPFD – tj. světlo přizpůsobené životní fázi rostliny
13. Vzory a jejich význam – co tato čísla skutečně znamenají a jak je používat jako vědomý pěstitel

🔥 SEKCE 1: Co je elektromagnetická vlna

✅ Pro selský rozum (tj. pro uživatele growboxů):

Elektromagnetická vlna je neviditelné prostorové zemětřesení. Představte si, že někdo velmi rychle třese dvěma lany současně – jedním svisle (elektrické pole), druhým vodorovně (magnetické pole). Pohybují se vzduchem vedle sebe, vždy kolmo, vždy společně, vždy rychlostí světla. A tak se pohybuje energie.

Takové vlny mohou být rádiové, mikrovlnné, světelné, UV, infračervené, rentgenové – světlo je jen jedním z jejich typů.

Rostliny se zajímají hlavně o pásmo 400–700 nm – tzv. viditelné světlo. To je zodpovědné za fotosyntézu.

Vlny se liší vlnovou délkou λ: modrá je krátká (~450 nm), červená je dlouhá (~660 nm) a infračervená je ještě delší (>750 nm).

🧪 Vědecky (pro lidi z polytechniky):

• Časově proměnné elektrické pole vytváří magnetické pole
• Časově proměnné magnetické pole vytváří elektrické pole

Je to samohybný systém → vzniká vlna, která nepotřebuje médium, šíří se ve vakuu rychlostí:

 c = 1 / √(μ₀ · ε₀) ≈ 3 · 10⁸ m/s

Vlnová délka a frekvence spolu souvisí:

 λ = c / f

🧮 Fyzický příklad s kultivací:

Modré světlo:

 λ = 450 nm = 450 · 10⁻⁹ m ⇒ f = c / λ = (3 · 10⁸) / (450 · 10⁻⁹) ≈ 6,67 · 1010⁴ Hz

Červená vlnová délka (~660 nm) má nižší frekvenci → méně energie.

🌱 Použití v pěstování rostlin:

• Rostliny světlo „nevidí“, ale přijímají jeho energii, zejména prostřednictvím fotoreceptorů (např. chlorofylu, kryptochromů, fytochromů).
• Každá barva (tj. vlnová délka) aktivuje různé biologické dráhy (více o tom v samostatné části o spektru).
• Vlnová délka je důležitá: kratší (modré) mají více energie, delší (červené) méně – ale každá z nich dělá biologicky něco jiného.

📚 Zdroje:

• Griffiths, „Úvod do elektrodynamiky“
• Feynmanovy přednášky z fyziky, svazek II
• McCree (1972), „Akční spektrum pro fotosyntézu“
• Příručka osvětlení IES, 10. vydání.

🌈 SEKCE 2: Co je viditelný rozsah, PAR, UV a Emersonův efekt – aneb které barvy fungují a proč

✅ Selským rozumem:

Viditelné spektrum je část světla, kterou naše oči dokáží vidět – to, čemu říkáme „barvy“. Od fialové, přes modrou, zelenou a červenou.

Ale: rostlina není člověk. Nevidí barvy – přijímá energii fotonů a na základě toho ví:

• zda by mělo růst směrem nahoru,
• nebo bokem,
• zda rozkvetnout,
• zda se bránit stresu.

Proto nás nezajímá, „zda je světlo viditelné“, ale spíše „zda z něj rostlina něco vytvoří“.

🧪 Vědecky a fyzicky:

📏 Viditelný dosah:

Toto je rozsah elektromagnetických vlnových délek od: λ = 380 nm do 780 nm

🌱 PAR – Fotosynteticky aktivní záření:

Toto je rozsah, ve kterém světlo skutečně pohání fotosyntézu: λ = 400–700 nm

Proč ne 380-780? Protože:

• <400 nm – toto je již UV záření (foton je příliš energetický, může způsobit poškození)
• >700 nm – toto je již infračervené záření (příliš málo energie pro chemické reakce při fotosyntéze)

Rostliny mají pigmenty (hlavně chlorofyl a a b), které nejefektivněji absorbují světlo:

• Modrá (~450 nm)
• Červená (~660 nm)
• Odrážejí zelené světlo → proto jsou zelené.

📈 Emersonův efekt – více světla ≠ lepší, ale: lepší SPOLEČNĚ

👨‍🔬 O co jde?

V roce 1957 Emerson poznamenal, že když posvítíte na rostlinu:

• samotné červené světlo (~680 nm) → fotosyntéza probíhá normálně
• daleká červená (~700–720 nm) → slabší, ale stále se vyskytuje
• ale obojí společně → fotosyntéza se zrychluje jako na steroidech

🔬 Proč?

Rostliny mají dva fotosystémy:

• PSII – pracuje s červeným světlem (680 nm)
• PSI – pracuje v daleké červené oblasti (700–720 nm)

Tyto fotosystémy jsou zapojeny sériově:

 H₂O → PSII → transport elektronů → PSI → NADPH + ATP

Pouze tehdy, když oba faktory spolupracují, dojde k plné fotosyntetické reakci – jedná se o Emersonův efekt.

💡 Závěry:

• Dobré LED lampy mají diody 660nm + 730nm
• Můžete simulovat západ slunce → 730 nm po uhašení zbytku → vliv na kvetení (zrychlení / zkrácení dne)

☢️ UV záření – nepřítel, nebo spojenec?

🌱 Biologické účinky UV záření:

• UV-A záření stimuluje antokyany (fialové pigmenty), chrání před sluncem
• UV-B záření spouští imunitní mechanismy, zvyšuje obsah THC, ale je snadné to přehnat.
• UV-C lampa je určena ke sterilizaci pěstebního boxu, nikoli k osvětlení rostlin.

👨‍🌾 Cvičení:

• UV záření dodává „lešticí“ vlastnosti → nezvýší výnos, ale může zlepšit fytochemické složení (např. více terpenů, antokyanů)
• Nejlepší: UV-A diody ~1h denně ve vegetativní fázi, UV-B opatrně pouze v posledních týdnech kvetení

🧮 Tabulka vlnových délek a jejich vlivů na rostlinu:

📚 Vědecké zdroje a standardy:

• Emerson, R. (1957). Věda – „Efekt zesílení“
• McCree, K. J. (1972). Akční spektrum fotosyntézy
• ASABE S640 – „Jednotky a množství elektromagnetického záření pro rostliny“
• Jenkins GI (2017) – UV signalizace v rostlinách

🔥 SEKCE 3: Co je foton – aneb jak se světlo stává energií pro rostliny

✅ Selským rozumem:

Foton je mikroskopický človíček s energií v kapse, letící rychlostí světla a narážející do listu. Pokud narazí na správné místo (např. chlorofyl), je „sežrán“ a rostlina z něj vytvoří ATP, cukry a život.

Nemá hmotnost, nemůžete ho chytit do sklenice, ale má energii a vykoná svou práci.

👨‍🔬 Foton z vědeckého hlediska – co to je, odkud se vzal, kdo ho vynalezl?

📖 Historie:

• 19. století: Světlo je vlna – klasická fyzika, Maxwellovy vlny
• 1905: Albert Einstein vyřešil fotoelektrickou hádanku:
  👉 Světlo se chová jako částice → později nazývané fotony
• Potvrzení: Foton může vyrazit elektrony z kovu, jako by to byl výstřel energie.

⚛️ Foton je:

• kvantum energie elektromagnetického pole
• nemá klidovou hmotu, ale má hybnost
• pohybuje se rychlostí světla: c = 2.99792458 × 10^8 m/s

🧮 Kolik energie má foton? - vzorec a interpretace

Hlavní vzory:

• Z frekvence: E = h · f
• Z vlnové délky: E = (h · c) / λ

Kde:

• E – energie fotonu [J]
• h = 6,626 10⁻³⁴ J s – Planckova konstanta
• c = 3 × 10⁸ m/s – rychlost světla
• λ – vlnová délka [m]

Příklad:

• Pro červené světlo (660 nm): E ≈ 3.01 · 10⁻¹⁹ J
• Pro modré světlo (450 nm): E ≈ 4.42 · 10⁻¹⁹ J

🧠 Závěr: Modrý foton má více energie než červený. Rostlina však potřebuje pro různé úkoly různé fotony – nejen samotnou sílu, ale i „instrukce“.

🌱 Foton a rostlina – co se stane, když dopadne na list?

• Například foton narazí na molekulu chlorofylu, což způsobí:
• Elektronová excitace – elektron v molekule přeskočí na vyšší energetickou hladinu
• Přenos elektronů transportním řetězcem → vzniká gradient → vznikají ATP a NADPH
• To vstupuje do Calvinova cyklu → produkuje se glukóza
• 🧠 A to vše díky jednomu fotonu.

🚫 Co když je foton příliš slabý / příliš silný?

• Příliš slabý (IR): nezpůsobí reakci → zbytečný
• Příliš silné (UV-C): ničí struktury proteinů a DNA → poškození
• Pouze foton z pásma PAR (400–700 nm) má dokonalou energetickou bilanci.

📦 Foton a měrné jednotky v plodinách:

• Lumeny = jak jasný je pro oko → pro člověka
• PPF = kolik fotonů/sekundu → pro rostliny
  PPF = liczba fotonów w zakresie 400–700 nm / czas [s] [μmol/s]
• PPFD = kolik fotonů dopadne na list
  PPFD = PPF / powierzchnia [μmol/m²/s]

📚 Vědecké zdroje:

• Einstein, A. (1905). „Z heuristického hlediska týkajícího se produkce a transformace světla“
• McCree (1972). Akční spektrum fotosyntézy
• IES TM-33: „Fotometrická a radiometrická měření zahradnických osvětlovacích produktů“
• Taiz a Zeiger, Fyziologie a vývoj rostlin

🔥 SEKCE 4: Dvojí podstata světla – vlna nebo částice? Nebo obojí?

✅ Selským rozumem:

Světlo je jako Schrödingerovy kočky – trochu z jednoho, trochu z druhého, podle toho, jak se na to díváte.

• Když se díváte skrz hranol → chová se jako vlna (rozkládá se na barvy).
• Pokud se pokusíte spočítat, kolik energie vstoupilo do listu → chová se jako částice (tj. foton).
• Je to, jako by ten chlap, co rozváží pizzu, byl zároveň kolo i balíček jídla – v jednu chvíli ho vidíte řídit a v další, že něco doručil.

Není možné jednoznačně říci, zda je světlo jen vlna, nebo jen částice. Jsou to dva aspekty téže věci – a obojí je pravdivé.

👨‍🔬 Vědecky – střet dvou světů

🌊 Světlo jako vlna:

Klasicky popsáno Maxwellem. Vlnové vlastnosti:

• interference (superpozice vln)
• difrakce (ohyb vln na štěrbině)
• polarizace
• rozptyl světla (např. skrz hranol)

Vlny mají:

• frekvence f
• délka λ
• amplituda (jak jasně svítí)

⚛️ Světlo jako částice – foton:

• Popsáno Einsteinem a kvantovou mechanikou
• Světlo se skládá z „částí“ energie – kvant → fotonů
• Foton může vyrazit elektron z atomu (fotoelektrický jev)
• Fotony neinterferují jako vlny, ale počítají se jednotlivě

📸 Experiment, který prolomil systém: Dvojitá štěrbina

• Světlo skrz dvě štěrbiny → interferenční obrazec (vlna)
• Jednotlivé fotony jeden po druhém → stejný interferenční obrazec v čase 🤯
• To znamená: každý foton „ví“, kde jsou obě štěrbiny, i když letí sám...

Závěr: foton je částice, která má vlnové vlastnosti, ale chová se zároveň jako vlna i částice.

🌱 Proč to rostlina potřebuje? Záleží jí na tom?

• Rostlině je jedno, jestli je to vlna nebo částice – počítá fotony, ne filozofii.
• vlna → určuje barvu a vlnovou délku (tj. jak hluboko proniká do listu, jaké pigmenty zasáhne)
• částice → uvolňuje energii, kterou rostlina využívá k fotosyntéze

🧠 Pro pěstitele:

• Pochopení duality světla vám umožňuje:
• vyberte spektrum (vlnu) pro rostlinu
• zvolte množství a energii (fotonů) pro dosažení účinnosti

💡 Shrnutí:

📚 Zdroje a literatura:

• Feynmanovy přednášky, sv. 1, „Podivná teorie světla a hmoty“
• Einstein, 1905, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"
• Hecht, „Optika“
• Taiz & Zeiger, "Fyziologie rostlin"

🔥 SEKCE 5: Co je to teplota chromatičnosti – proč mluvíme o Kelvinech a co to má společného s barvou světla?

✅ Selským rozumem:

Představte si rozžhavenou železnou tyč. Nejdříve je tmavá, pak červená, pak oranžová a nakonec září bíle. Čím je tepleji → tím vypadá chladněji (svítí modře!).
A tento jev se nazývá teplota chromatičnosti. Nejde o to, jaká je skutečná teplota lampy, ale jakou barvu světlo má. vyzařovat těleso zahřáté na danou teplotu v kelvinech (K).

🧪 Fyzikální: Teplota barvy a černé těleso

🔥 Dokonalé černé tělo

Je to objekt, který absorbuje veškeré záření a vyzařuje světlo pouze v poměru ke své teplotě. Popisuje ho Planckův zákon:

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) ⋅ 1 / (e^(hc / λkT) − 1)

Kde:

• B(λ,T) – zářivý výkon ve vlnové délce λ při teplotě T
• h – Planckova konstanta
• c - rychlost světla
• k – Boltzmannova konstanta
• T – teplota v Kelvinech

Tato rovnice nám říká, jaká vlnová délka dominuje emitovanému světlu při dané teplotě.

🌈 Jak porozumět Kelvinům:

🧠 Čím více Kelvinů → tím modřejší barva.

🌱 Proč je to pro rostliny důležité?

• Rostliny nevidí Kelvinovy ​​stupně, ale vidí spektrum, které odpovídá dané teplotě.
• Teplá barva (2700–3000 K) = více červené → vhodné pro kvetení
• Studená barva (5000–6500 K) = více modré → dobré pro vegetaci
• Dobré pěstební lampy mají plné spektrum 3500-4000K nebo kombinaci diod 660nm + 450nm pro přesnost.

🔧 Je teplota barev vždy dobrým ukazatelem?

Ne tak docela. Toto je hodnota popisující vizuální dojem, nikoli skutečné spektrální složení. Dvě výbojky s teplotou 3000 K mohou:

• zářit stejně pro oko
• ale dramaticky se liší v množství modrého nebo červeného světla, které mají

🧠 Proto v zahradničení používáme také:

• spektrometrická spektra
• PPF/PPFD
• složení specifických vlnových délek

🧮 Praktický příklad:

Máte LED diodu s teplotou 3500K – výrobce uvádí „plné spektrum“. Podívejte se na spektrum:

• vrchol při 450 nm (modrý)
• údolí při 550 nm (zelené)
• vrchol při 660 nm (červený)

To znamená: dobré pro zeleninu i kvetoucí rostliny. Můžete přidat UV-A a IR záření, pokud chcete „zvýšit“ kvalitu.

📚 Zdroje a literatura:

• Planck, M. (1901). "Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspectrum"
• IES TM-30 – metoda hodnocení barvy světla
• Datové listy Osram & Cree: Teplota vs. spektrální rozložení
• Taiz & Zeiger – kapitola o světelných signálech v rostlinách

🔥 SEKCE 6: Co je PAR – proč 400–700 nm a odkud pochází?

✅ Selským rozumem:

PAR je „fotonový jazyk, kterému rostlina rozumí“. Není to všechno, co svítí, je to to, co rostlina dokáže skutečně přeměnit na energii.
I když svítí fialově, červeně nebo zeleně - pokud nejste v rozsahu PAR, rostlina to nevyužije. Může to vypadat hezky, ale nic z toho nevyroste.

🌈 PAR = Fotosynteticky aktivní záření

Polská verze: Fotosynteticky aktivní záření
Toto je rozsah elektromagnetického záření z: 400 nm až 700 nm

• fotony dostatečně silné k excitaci chlorofylu
• ale není dostatečně energetický k ničení proteinů nebo DNA (jako UV záření)

🧪 Proč 400–700 nm? Odkud se tento limit bere?

📜 Historie – McCree Research (1972)

• Harold McCree prováděl experimenty na rostlinách různých druhů
• Svítil na ně světlem různých vlnových délek
• Měřila účinnost fotosyntézy (produkce kyslíku nebo asimilace CO₂)
• Stanovil tzv. akční spektrum – tj. jaké světlo rostlina skutečně využívá

📈 Závěr:

• většina fotosyntézy probíhá při 660 nm (červená) a 450 nm (modrá)
• rozpad pod 400 nm a nad 700 nm
• Limity PAR byly proto stanoveny empiricky, nikoli „od oka“.

⚠️ Ale pozor – to neznamená, že světlo <400 nm a >700 nm je k ničemu!

• UV-A/B (280–400 nm) → ochranný stres, antokyany, THC, terpeny
• Daleké červené záření (700–750 nm) → fotoperiodismus, Emersonův efekt
• IR (>750 nm) → tepelné signály, prodloužení, tepelné namáhání

👉 Nejedná se však o fotosyntézu v užším slova smyslu, a proto nejsou zahrnuty v PAR.
Proto také mluvíme o:

• ePAR – rozšířený PAR (např. 380–780 nm)
• YPF – výtěžnost fotonového toku, která váží fotony podle účinnosti

🌱 Co dělá PAR v rostlině – biologicky:

• 400–500 nm (modrá) → kryptochromy, fototropiny – kontrola tvaru, keřovitost, krátké internodie
• 500–600 nm (zelená) → méně absorbováno chlorofylem, ale proniká hluboko do listu
• 600–700 nm (červená) → chlorofyl a/b – fotosyntéza, elongace, kvetení, aktivace fytochromu

🧮 Jednotky související s PAR:

🧠 Proč ne lumeny?

Protože lumeny měří to, co lidé vidí – a lidé nejvíce cítí zelenou barvu (~555 nm).
Rostliny? Zelená se jich nedotýká.

📦 Praktický příklad:

• Máte LED lampu, která má: 2,7 µmol/J PPF
• Světla 100 W
• Z toho vyplývá: PPF = 2.7 µmol/J × 100 W = 270 µmol/s
• Pokud je kultivační plocha 0,6 m²: PPFD = 270 / 0.6 = 450 µmol/m²/s

Co to znamená?

• Ideální PPFD pro zeleninu: 300–500
• Do květu: 600–900
• Pro CO₂ s boosterem: až 1000–1500

📚 Zdroje:

• McCree, H. J. (1972). „Akční spektrum, absorpce a kvantový výtěžek fotosyntézy u plodin“
• IES TM-33: Radiometrie a zahradnické osvětlení
• ASABE S640 – Jednotky měření pro osvětlení rostlin
• Nelson, J. A. & Bugbee, B. (2014). Ekonomická analýza LED osvětlení pro zemědělství v kontrolovaném prostředí

🔥 SEKCE 7: Složení spektra a jeho význam – aneb co dělají modré, červené, daleké červené, UV a IR záření v rostlině

✅ Selským rozumem:

Rostlina není hloupá – čte barvy světla jako textové zprávy z oblohy. Každá vlnová délka je jiná zpráva:

• Modrá: „Slunce vysoko - roste nízko a hustě“
• Červená: „Venku je světlo – raší listy a připrav se k rozkvětu.“
• Dalekočervená: „Západ slunce - čas spát nebo rozkvést“
• UV: „Nebezpečné – chraňte se, produkujte flavonoidy“
• IR: „Teplé jako džungle – lepší protažení“

Rostlina má celou armádu fotoreceptorů, které toto světlo registrují a spouštějí specifické biologické procesy.

🌈 Rozdělení vlnových délek a jejich vliv na rostlinu:

🧪 Fotoreceptory – smysly rostliny

• Chlorofyl a/b → hlavní motor fotosyntézy (červená a modrá)
• Fytochromy (Pr a Pfr) → červená a sytě červená, regulace cirkadiánního cyklu a kvetení
• Kryptochromy → reagují na UV-A a modré záření, řídí morfogenezi
• Fototropiny → modré světlo, řídí otevírání průduchů
• UVR8 → detekuje UV-B, spouští ochranné reakce

🌱 Detailní působení vlnové délky:

🔵 400–500 nm (modrá)

• Vysokoenergetické fotony
• Způsobuje kompaktní růst - keřovité rostliny, krátké internodia
• Aktivuje fototropiny a kryptochromy → morfogeneze, fotosyntéza, otevírání průduchů
• Příliš mnoho = zpomalený růst, příliš málo = vytáhlé sazenice

🟢 500–600 nm (zelená)

• Méně absorbován chlorofylem, ale proniká hlouběji do listů
• Aktivuje spodní části rostliny
• Podporuje celkovou účinnost fotosyntézy, zejména v hustých porostech

🔴 600–700 nm (červená)

• Silná stimulace fotosyntézy (vrchol aktivity chlorofylu)
• Stimuluje prodlužování stonku a vývoj listů
• Aktivuje fytochrom Pfr → signál „den pokračuje“
• V kombinaci s Far Red → reguluje kvetení (fotoperiodismus)

🔴➡️⚫ 700–750 nm (daleká červená)

• Samotný proces fotosyntézy nezpůsobuje.
• Aktivuje fytochromy (Pr → Pfr a naopak)
• Ovlivňuje dobu květu, prodloužení a stínování
• Emersonův efekt: kombinace s červenou (660 nm) výrazně zvyšuje fotosyntézu

☢️ UV-A a UV-B (280–400 nm)

• UV-A (315–400 nm) → světelné stresory, stimulují produkci antokyanů, olejů, pigmentů
• UV-B (280–315 nm) → silnější stres, spouští imunitní dráhy, zvyšuje THC, flavonoidy
• Vysoké dávky UV-B = pomalejší růst → používejte pouze jako „ochranné tonikum“

🔥 Infračervené záření (>750 nm)

• Neovlivňuje fotosyntézu
• Přenáší teplo → stimuluje transpiraci, může způsobit protažení (natažení)
• Používá se v tunelech a sklenících jako forma pasivního vytápění.

🧠 Sada nářadí pro pěstitele - jak s ní zacházet v praxi

• Pro vegetativní růst: Hodně modré (450 nm), středně červená, Kelvin ~5000–6500 K
• Pro kvetení: dominantní červená (660 nm), doplňková daleká červená (730 nm), Kelvin ~2700–3500 K
• Pro kvalitu (aromata, THC, odolnost): přísady UV-A a mikrodávky UV-B záření
• Pro modulaci délky dne: Dodatečné osvětlení o vlnové délce 730 nm po dobu 15 minut po „západu slunce“ → signalizace konce dne

📚 Zdroje:

• McCree, K. J. (1972). „Akční spektrum...“
• Taiz & Zeiger, "Fyziologie rostlin"
• Franklin a kol. (2005). „Fytochromy a vyhýbání se stínu“
• Jenkins, G. I. (2017). „Signální transdukce pod UV-B zářením“
• Morrow, R. C. (2008). „LED osvětlení v zahradnictví“

🔥 SEKCE 8: Technologie světelných zdrojů – žárovky, zářivky, HPS, LED – co je uvnitř, jak to svítí a vyplatí se to rostlinám?

Postupně si probereme čtyři nejoblíbenější světelné zdroje používané při pěstování rostlin. Každý z nich má svou vlastní minisekci s:

• 🔧 Konstrukce a princip fungování
• 📈 Spektrální charakteristiky
• ⚗️ Fyzický model, pokud je k dispozici
• 🌱 Aplikace v plodinách
• 🧠 Závěr: stojí to za to / nestojí to za to

🔥 8.1 Klasická žárovka (wolframová)

🔧 Konstrukce a provoz:

• Uvnitř: tenký wolframový drát (W)
• Proud ho zahřeje na ~2700 K → začne žhnout a vyzařovat světlo
• Svítí jako černé těleso - čím žhavější je drát, tím více světla

📈 Spektrum:

• Spojité spektrum, ale velmi červené a infračervené posunuté
• Málo modrého světla, prakticky žádné UV

⚗️ Fyzika:

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) ⋅ 1 / (e^(hc / λkT) − 1)

🌱 Aplikace:

• Teoreticky produkuje PAR (400–700 nm), ale:
• Velmi neúčinné
• Obrovské infračervené ztráty → více tepla než světla
• Dobré pro... babiččin noční stolek

🧠 Závěr:

❌ Nevhodné pro kultivaci – příliš nízká účinnost (~0,5 µmol/J), příliš mnoho tepla, příliš krátká životnost

💡 8.2 Zářivka (plynová výbojka)

🔧 Konstrukce a provoz:

• V trubici: rtuťové páry + vzácný plyn (argon)
• Proud generuje výboj → emituje UV záření, které dopadá na fosfor → viditelné světlo

📈 Spektrum:

• Krokové, závislé na fosforu (trifosfor/halogenfosfor)
• Můžete si vybrat barvu (např. 6500 K - studená)

⚗️ Fyzika:

 e ⋅ U = Eγ = h ⋅ f

kde U ≈ 100–200 V

🌱 Aplikace:

• Skvělé pro sazenice a řízky
• Nízký tepelný výkon, nízká intenzita
• Nízké náklady, snadná dostupnost

🧠 Závěr:

✅ Ano – pro vegetativní fázi, sazenice, mikrozeleninu
⚠️ Není vhodné pro kvetení - příliš málo červeného světla

🌞 8,3 HPS (vysokotlaká sodná baterie)

🔧 Konstrukce a provoz:

• Křemenná trubice, sodíkové páry, rtuť, xenon
• Elektrický oblouk → oranžovočervené světlo

📈 Spektrum:

• Hodně červené a infračervené
• Trochu modré, bez UV záření
• Vysoká intenzita → vhodná pro kvetení

⚗️ Fyzika:

 λNa ≈ 589 nm

 E = h⋅f = hc / λ → např. 589 nm = 3,37 x 10⁻1⁹ J

🌱 Aplikace:

• Ideální pro kvetení → rajčata, jahody, konopí
• Funguje skvěle ve sklenících s přirozeným světlem
• Spousta tepla – v zimě zahřeje prostor

🧠 Závěr:

✅ Ano - pro kvetení a skleníky
⚠️ Nevýhody: spotřeba energie, předřadník, teplo - ale stabilita a cena udržují HPS ve hře

💎 8,4 LED (světelná dioda)

🔧 Konstrukce a provoz:

• Polovodičová dioda → rekombinace elektronů a děr → emise fotonů
• Různé materiály = různé vlnové délky (UV, viditelné, infračervené)

📈 Spektrum:

• Přesné → můžete si zvolit konkrétní vlnovou délku
• Plné spektrum = bílá + vrcholy v červené a modré

⚗️ Fyzika:

 Např. = h ⋅ f = hc / λ

Záleží na polovodičovém materiálu

Účinnost = PPF / Výkon [µmol/J]

Vrchní LED diody: až 3,5 µmol/J

🌱 Aplikace:

• Adaptace spektra na fázi rostliny
• Nízké teplo, dlouhá životnost (>50 000 h)
• Ideální pro pěstební boxy, vertikální farmy, skleníky

🧠 Závěr:

✅ Ano – nejlepší řešení v roce 2025
💸 Vysoké počáteční náklady, ale nízká údržba
🧠 Plná kontrola nad spektrem a intenzitou

📊 Porovnání technologií:

📚 Technické zdroje:

• Datové listy: Osram, Cree, Philips
• ANSI/IES RP-45 – Praxe v oblasti zahradnického osvětlení
• Morrow R. (2008) – LED v kontrolovaném zemědělství
• GE Lighting: „Pochopení vysokointenzivních výbojek“

🔥 SEKCE 9: Lumeny, PPF a PPFD – tři různá čísla, tři různé světy

💡 9,1 lumenů – dobrá jednotka… pro lidi

✅ Selským rozumem:

Lumeny nám říkají, jak jasně vidí člověk, ne rostlina. Je to jako posuzovat hlasitost hudby podle toho, zda pes vrtí ocasem – špatný příjemce.

🧪 Vědecká definice:

Lumen (lm) je jednotka světelného toku podle citlivosti lidského oka (křivka V(λ)).

 1 lumen = 1 lumen steradián⁻¹

 Φv = ∫₃₈₀⁷⁸⁰ V(λ) · P(λ) · 683 lm/W dλ

• P(λ) – spektrální výkon zdroje
• V(λ) – citlivost oka (max. při 555 nm)

🌱 Proč to pro rostliny NEFUNGUJE:

• Rostlina „nevidí“ zelenou barvu, která je pro člověka nejjasnější.
• LED lampa s velkým množstvím modré a červené barvy může mít nízký světelný tok a vysoký PPF.
• Můžete mít spoustu lumenů a nulovou fotosyntézu

🧠 Závěr:

❌ Lumeny jsou ve hrách zbytečné
✅ Můžete je považovat za „jas očí“ – ale nepoužívejte je k plánování osvětlení rostlin

🌿 9,2 PPF – ekvivalent výkonu rostliny

✅ Selským rozumem:

PPF vám udává, kolik fotonů z pásma PAR (400-700 nm) dopadne na pěstební box za sekundu. Je to jako počítat kostky Lega vypadávající z lampy.

🧪 Jednotka a vzorec:

 PPF = počet fotonů v rozsahu PAR [µmol/s]

1 mol = 6,022 × 10²³ fotonů (Avogadrovo číslo)

Typická hodnota pro 100W LED: PPF ≈ 250–300 µmol/s

📏 Jak se to měří?

• Integrační koule (Ulbricht) + spektrometry
• Norma: ANSI/ASABE S640
• Doma – od výrobce nebo spektrometru

🌱 Aplikace:

• Měří účinnost lampy jako zdroje užitečného světla
• Čím více µmol/s, tím více energie pro fotosyntézu

🧠 Závěr:

✅ Základní metriky pro hodnocení lampy
⚠️ Neříká to nic o rozložení světla (ať už zaostřeném nebo rozptýleném)

🌞 9,3 PPFD – nejdůležitější pro list, ne pro lampu

✅ Selským rozumem:

PPFD vám udává, kolik fotonů skutečně dopadne na 1 m² listu za sekundu. PPF je kolik z mraku, PPFD je kolik na vašem grafu.

🧪 Jednotka:

 PPFD = PPF / plocha [µmol/m²/s]

• 200–400 µmol/m²/s → sazenice, byliny
• 400–700 → vegetace
• 700–1000+ → kvetení a výnos
• >1500 → s CO₂ a přesnou regulací

📏 Jak se to měří?

• Kvantové metry (např. Apogee MQ-500)
• Měřicí mřížka: každých 10–15 cm, minimálně 9 bodů
• Průměrný výsledek celého povrchu

🌱 Proč je to zlatý standard:

• Ukazuje, kolik rostlina skutečně dostane
• Pomáhá posoudit rozložení světla: aktivní oblasti, stíny

🧠 Dobrá lampa = vysoký PPF a dokonce i PPFD

📊 PPFD a DLI (Denní světelný integrál):

DLI = (PPFD × doba osvětlení [s]) / 10⁶ [mol/m²/den]

Příklad: 600 µmol/m²/s × 12h → DLI ≈ 26 mol/m²/den

• Byliny: 15–25
• Zelenina: 20–30
• Konopí: 30–50+

🧠 Shrnutí – co dělat:

📚 Zdroje:

• ANSI/IES TM-33 – Zahradnická metrologie
• Apogee Instruments – měření PPFD a DLI
• Nelson a Bugbee (2014). Mapování PPFD pro zahradnictví
• ASABE S640, S642

🔥 SEKCE 10: Účinnost – µmol/J aneb jak z bavlny vytěžit maximum

✅ Selským rozumem:

Účinnost vyjadřuje, jak přeměňujete elektřinu na potravu pro rostlinu. To znamená: kolik fotonů „k jídlu“ vyprodukujete z každé jednotky elektřiny (1 J).

Je to jako s autem:

• Jeden spálí 10 litrů na 100 km
• Za druhé, 5 litrů na 100 km

Oba fungují, ale jeden je levnější a efektivnější. Stejně tak lampa:

• 1,5 µmol/J → nízká účinnost
• 3,2 µmol/J → vysoká účinnost

🧪 Vědecká definice:

 Účinnost = PPF / Výkon [µmol/J]

• PPF – počet fotonů v rozsahu PAR [µmol/s]
• Výkon – výkon lampy [W]; 1 W = 1 J/s → jednotka = µmol/J

📏 Příklad:

100W lampa, PPF = 250 µmol/s

 Účinnost = 250 / 100 = 2,5 µmol/J

Za každou sekundu provozu lampa vyšle do díla 250 fotonů.

🌿 Co je dobrý výsledek?

⚙️ Na čem závisí účinnost?

• Světelné spektrum: červená = nejvyšší účinnost
• Kvantová účinnost: čím menší ztráty → tím více µmol
• Výkon a chlazení: dobré chlazení = vyšší účinnost

🧠 Co účinnost říká pěstiteli:

• Lampa A: 240 W, 500 µmol/s → 2,08 µmol/J
• Lampa B: 240 W, 720 µmol/s → 3,0 µmol/J

B dává o 44 % více světla při stejném proudu.

Každá desetina v µmol/J je úspora na vašem účtu.

🧮 Rozšířený vzorec – DLI s účinností:

 DLI = (PPFD × čas [s]) / 10⁶ [mol/m²/den]

• Účinnost 3,0 µmol/J při 300 W = 900 µmol/s
• Plocha: 0,8 m² → PPFD = 1125 µmol/m²/s
• Čas: 12 hodin (43200 s)

 DLI = (1125 × 43200) / 10⁶ ≈ 48,6 mol/m²/den

➡️ Ideální pro pěstování: konopí, paprik, rajčat

🧠 Častá chyba:

„Mám 300W lampu, musí jasně svítit“ – ❌ Není to pravda!

• 300 W, 1,5 µmol/J = 450 µmol/s
• 150 W, 3,0 µmol/J = také 450 µmol/s

💡 Ten druhý spotřebuje polovinu elektřiny a dává stejný výsledek.

📚 Zdroje:

• ANSI/ASABE S640 – Jednotky a metody pro měření světelné účinnosti
• Bugbee, B. (2020). Efektivní zahradnické osvětlení
• Whitepapery o LED diodách Cree/Samsung
• Morrow, R. (2008). Využití energie v zemědělství s kontrolovaným prostředím.

🔥 SEKCE 11: Proč se ve sklenících stále používají HPS, zářivky pro sazenice a LED diody vstoupily do domácností – Nejen technologie, ale i peníze a logika

✅ Selským rozumem:

Jen proto, že je něco modernější, neznamená to, že je to v daném kontextu lepší. Lampa není jen o světle – jde také o cenu, servis, spolehlivost a návratnost investice.

🌾 11.1 Proč se ve velkých sklenících stále používá HPS?

💸 1. Náklady na výměnu = katastrofa v Excelu

• Skleník má například 5 000 svítidel HPS o výkonu 600 W.
• Výměna za LED zahrnuje náklady na: pořízení, úpravu zdroje napájení a chlazení
• Investice v řádu milionů, návratnost za 5–10 let

🛠 2. HPS = předvídatelná technologie

• Technici, elektrikáři a zahradníci to vědí
• Znají směnné cykly, PPF klesá
• Jako Ursus – starý, ale funkční

🔥 3. HPS = zimní vytápění zdarma

• V chladném podnebí HPS zároveň topí a svítí
• LED diody jsou studené - je potřeba přidat topení

💡 4. Spektrum HPS funguje s přirozeným světlem

Doplňuje modrou část denního světla silnou červenou → dobrý fotopercepční efekt.

🧠 Závěr: ✅ HPS je standardem pro skleníky, ⚠️ LED diody ho postupně převezmou.

🌱 11.2 Proč zářivky pro sazenice?

💸 1. Jednotková cena

• Zářivka T5 = 20–30 PLN
• Svítidlo 4x24 W = 150 PLN
• LED se stejným povrchem = 300–500 PLN

🌡 2. Nízká teplota = nízká teplota

• Nepálí mladé listy
• Rozptýlené světlo → vhodné pro malé rostliny

🔧 3. Jednoduchá obsluha

• Výměna trubice = 15 PLN
• Vestavěný předřadník, žádné ovladače
• Funguje i s chybějící trubicí

🧠 Závěr: ✅ Ideální pro sazenice a mikrozeleninu, ⚠️ Nedostatečné pro kvetení.

🏠 11.3 Proč v domácím pěstování vládnou LED diody?

👑 1. Nejlepší ovládání spektra

• 660nm, 450nm, UV-A, IR varianta
• Simulace celého spektra a denního cyklu

♻️ 2. Nejlepší poměr energie k výtěžku

• Až 3,5 µmol/J
• Méně tepla = méně chlazení
• Žádný předřadník → nižší účty

🧰 3. Kompaktní a flexibilní

• 240 W → pokrytí 1x1 m²
• Hodí se do pěstebního boxu nebo police
• Běžné: časovač, stmívač, aplikace

🔇 4. Ticho a pohodlí

• LED = žádný šum
• HPS = hučení předřadníku, kvílení ventilace

🧠 Závěr: ✅ V LED domech není konkurence, ⚠️ Vyšší počáteční náklady, ale rychlá návratnost.

📚 Zdroje a technické údaje:

• LightingEurope – „Proč je HPS stále dominantní ve skleníkovém zahradnictví“ (2022)
• Whitepaper Osram HPS – analýza nákladů na dodatečnou montáž
• Bugbee Lab – „Studie výnosu HPS vs. LED“
• Časopis pro komerční skleníkové pěstitele
• Kalkulačka návratnosti investic do renovace LED osvětlení Philips (2023)

🔥 SEKCE 12: Jak přizpůsobit světlo fázi vývoje rostliny – od semínka až po sklizeň, aneb kdy je jaké spektrum a kolik tohoto světla skutečně potřeba

✅ Selským rozumem:

Rostlina je jako člověk – má svá vlastní životní stádia a v každém stádiu potřebuje něco jiného.
Dítě → hodně modré, málo stresu, měkké světlo
Mladý člověk → udržitelný rozvoj, trochu slunce, trochu pohybu
Dospělý → slunce na maximu, tlak života, čas nést ovoce!

Proto vývojová fáze = různé PPFD, různé spektrum, různé potřeby.

🌱 12.1 Klíčení / Sazenice / Sazenice

🌈 Spektrum:

• Většinou modrá (450 nm)
• Trochu červené
• Žádné UV, žádné infračervené záření

💡 Světlo:

• PPFD: 100–300 µmol/m²/s
• DLI: 6–10 mol/m²/den
• Doba svícení: 16–18 hodin

🧠 Co světlo dělá:

• Stimuluje klíčení kompaktních semen
• Aktivuje kryptochromy a fototropiny
• Příliš jasné světlo = popáleniny, natahování

🌿 12.2 Vegetativní fáze (listy, zelená hmota)

🌈 Spektrum:

• Spousta modré + zelené + červené
• Volitelné UV-A
• Bez dalekého červeného a infračerveného záření

💡 Světlo:

• PPFD: 300–600 µmol/m²/s
• DLI: 12–18 mol/m²/den
• Doba svícení: 18 hodin

🧠 Co světlo dělá:

• Vývoj listů a stonku
• Hmota rostliny
• Modrá = huňatá

🌺 12.3 Fáze květu/plodění

🌈 Spektrum:

• Červená (660 nm) + daleká červená (730 nm)
• Doplněk bílého světla
• UV-B na špičce (volitelné)

💡 Světlo:

• PPFD: 600–1000+ µmol/m²/s
• DLI: 20–40 mol/m²/den
• Doba svícení: 12 hodin

🧠 Co světlo dělá:

• Aktivace fytochromu → stav květu
• Vyšší intenzita = vyšší výnos
• Daleko červená → zkracuje fotoperiodu

🔬 Speciální přísady v pokročilých plodinách:

🧠 Jak to prakticky zvládnout:

• Sazenice/mikrozelení: zářivky T5, LED 6500K, ~150 µmol/m²/s
• Zelenina: LED s plným spektrem 5000–6500K, ~400–600 µmol/m²/s
• Flo: LED 3500K + 660 nm, ~800–1000 µmol/m²/s
• UV a dark red aditiva → na samostatných kanálech nebo časovači

📏 Ovládací nástroje:

• Měřič PPFD (Apogee MQ-500)
• Spektrometr (Asensetek Lighting Passport)
• Kalkulačka DLI / Excel / aplikace

📚 Zdroje:

• Bugbee, B. – Státní univerzita v Utahu (výzkum HORT)
• ASABE S640 – Doporučení pro osvětlení rostlin
• Morrow, RC – Optimalizace světelného spektra v kontrolovaném zemědělství
• Květinářství InfoCenter – Strategie osvětlení podle typu rostliny

🔥 SEKCE 13: Odvození a význam vzorců - proč pěstitel potřebuje fyziku a proč tato čísla nejsou jen trik z Wikipedie

✅ Selským rozumem:

Vzory nejsou hra pro znuděné inženýry. Jsou to nástroje, které vám umožňují:

• zhodnoťte, zda má lampa smysl
• vypočítat, zda rostlina dostává to, co potřebuje
• pochopit, proč jedna lampa svítí a druhá jen svítí

Pokud víte, odkud ta čísla pocházejí, nenaletíte marketingovým kecům.

🔬 13.1 Fotonová energie – aneb odkud rostlina bere svou energii?

 E = h f = (h c) / λ

• h = 6,626 10⁻³⁴ J s (Planckova konstanta)
• c = 3 × 10⁸ m/s (rychlost světla)
• λ – vlnová délka [m]

Význam:
Čím kratší je vlnová délka, tím větší je energie fotonu.
Modré fotony (450 nm) > Červené (660 nm)
🧠 Takže: více energie ≠ lépe pro rostlinu. Jde o adaptaci, ne o sílu.

🌿 13.2 Účinnost – µmol/J jako skutečné měřítko kvality lampy

 Účinnost = PPF / Výkon [µmol/J]

• PPF – počet fotonů v rozsahu 400–700 nm [µmol/s]
• Výkon – výkon lampy [W] = [J/s]

Význam: Ukazuje, jak dobře se elektřina přeměňuje na světlo pro fotosyntézu.

🌞 13,3 PPFD – klíč ke skutečnému světlu pro vaši rostlinu

 PPFD = PPF / Povrch [µmol/m²/s]

Význam: Kolik světla skutečně dopadá na list.
🧠 Závěr: Pěstitel, který měří PPFD, ví víc než pěstitel, který měří lumeny.

📈 13,4 DLI – součet všeho během dne

 DLI = (PPFD × čas [s]) / 10⁶ [mol/m²/den]

Příklad:
PPFD = 800 µmol/m²/s, čas = 12 h = 43 200 s
DLI = (800 × 43200) / 10⁶ = 34,56 mol/m²/den

Význam: Rostlina „počítá“ světlo podle můr – nikoli podle času.

🔦 13.5 Planck a černé těleso – Proč je barva teplotou

 B(λ,T) = (2hc² / λ⁵) · 1 / (e^(hc/λkT) - 1)

Význam: Barva světla (např. 3000 K) je fyzikální záležitost, ne marketingová.
Teplá = červená, studená = modrá → rostlina to ví.

🧠 13.6 Zákon inverzní kvadratické síly – Vzdálenost = Drama

 I = P / (4πr²)

• I – intenzita světla
• P – zdroj energie
• r – vzdálenost od zdroje

Význam: 2x oddálíte lampu → PPFD klesne 4x.

📚 Zdroje a klasika:

• Einstein (1905) – o fotoelektrickém
• Planck (1901) – dokonale černé těleso
• ANSI/IES RP-45-15 – Osvětlení pro zahradnictví
• Bugbee, Morrow, Taiz a Zeiger – fotobiologie rostlin

✅ SHRNUTÍ – Světlo není magie. Je to nástroj.

Z tohoto návodu vyplývá jedna důležitá věc:
Rostlina zareaguje na všechno – ale nejlépe na to, co je dobře promyšlené.

Můžete pěstovat pod svíčkou, žárovkou, LED nebo HPS – všechno do určité míry funguje.

Ale pokud chcete maximální fotosyntézu s minimální elektřinou a prostorem , pak musíte pochopit:

• spektrum,
• fotony,
• PPFD,
• účinný.

To vám tento průvodce nabízí:

• 🧠 uvědomění místo náhodnosti,
• ⚙️ nástroje místo teorie,
• 🌱 lepší výnos za stejné peníze.