Lighthing dan Photosintesis

Visible Light

seperti yang kita ketahui, cahaya itu adalah gelombang, sama seperti gelombang gamma ray, x-ray, ultraviolet, microwace, dan gelombang radio, prinsipnya sama.

gelombang memiliki panjang yang diukur dalam satuan nanometer (nm) sampai meter (m). Panjang gelombang berkaitan dengan penetrasi terhadap suatu benda. Semakin panjang gelombang, maka penetrasinya semakin buruk.

gelombang yang dapat dilihat oleh mata kita adalah yang memiliki panjang gelombang -+ 400 s/d 700nm , atau berturut2 dari panjang gelombang tertinggi yaitu merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila(indigo)-ungu(violet). Sewaktu sekolah kita sering menghafal warna pelangi atau warna strip resistor dengan menyingkatnya menjadi me-ji-ku-hi-bi-ni-u, ya itulah warna2 yang dapat ditangkap oleh mata kita atau yang dikenal dengan visible lights. Seperti dijelaskan pada gambar berikut:

lampu yang terlihat putih, bukan berarti memiliki spektrum warna putih. Karena putih tidak ada pada gelombang cahaya diatas. warna putih merupakan campuran antara seluruh visible lights. Begitu pula pada lampu putih cool white 6500K, merupakan campuran seluruh visible lights namun didominasi oleh biru-hijau-kuning.

Lihat spectral distribution lampu T8 Osram Biolux 30W/965 6500K dibawah. Walaupun sebenernya dengan Kelvin yang sama bisa menghasilkan spectral distribution yang berbeda2 tiap jenis dan merk lampunya, tapi kurang lebih shape grafik nya mirip:

Osram T8 30W/965

terlihat wavelength didominasi oleh warna nila (indigo-430-440nm), skyblue (470-480nm), hijau (540-550nm), kuning (560-570nm), dan merah (620-630nm). Kebutuhan tanaman akan spektrum tertentu akan dibahas selanjutnya.

Algae & Plants Photosynthesis Wavelength

Gelombang cahaya yang dapat ditangkap oleh stomata tanaman berkisar dari 380nm s/d 750nm. Ini biasa disebut dengan PAR (Photosynthesis Active Radiation). Namun, klorofil a dan klorofil b yang berperan penting dalam perkembangan batang dan daun sangat membutuhkan spektrum-spektrum tertentu, seperti gambar dibawah:

coba lihat grafik wavelength yang dibutuhkan untuk fotosintesis klorofil a dan klorofil b,,

Terlihat masing-masing klorofil untuk fotosintesis memiliki 2 puncak wavelength yaitu disebelah kiri (dominan spektrum biru) dan disebelah kanan (dominan spektrum merah)

Spektrum kuning dan hijau dapat dimanfaatkan oleh Red Algae (black brush algae/BBA, hair algae, thread algae, claodophora, staghorn, dll) dan Cyanobacteria (Blue Green Algae). Jadi dengan mengurangi kedua spektrum ini kita bisa meminimalisir, mencegah, dan menghambat pertumbuhan algae.

Kelompok Green Algae (green water dan Green Spot Algae / GSA) agak sulit dihambat karena kebutuhan cahaya algae kelas ini sama persis dengan kebutuhan cahaya untuk fotosintesis taneman tingkat tinggi.

Ini berarti hanya spektrum yang mendekati warna merah dan biru yang dibutuhkan oleh fotosintesis,, lebih tepatnya puncak spektrum fotosintesis berada pada 4 warna yaitu:
- royal blue (deep blue/biru tua keunguan)
- indigo (nila/ungu kebiruan)
- merah
- merah tua (deep red/near infra red)

Sedangkan spektrum kuning-hijau (yang dominan pada lampu putih) tidak dibutuhkan atau sangat sedikit sekali digunakan untuk fotosintesis.

Lighting for Plants Photosynthesis

Jadi lampu seperti apa yang dapat mengakomodasi spektrum warna fotosintesis seperti diatas?

Jawabannya ya hanya lampu yang menghasilkan cahaya nila, biru tua, merah, dan merah tua. Wah kalau seperti itu lampu aquascape kayak tempat disko dong? Lah iya, kalau hanya mengejar pertumbuhan tanaman dengan optimalisasi fotosintesis melalui lampu, ya itulah yang dibutuhkan.

Tapi aquascape tak hanya melulu tentang tingkat kecepatan pertumbuhan tanaman, namun juga keindahan yang ditangkap mata kita. Dengan membaca beberapa artikel dan eksperimen pribadi, saya keluar dengan angka kombinasi temperatur warna (kelvin) yang mengoptimalkan fotosintesis tanpa mengorbankan pandangan mata, yaitu:

20% lampu kekuningan (warm white 2700-3200K)
20% lampu biru (royal blue 455nm – 100.000K)
60% lampu putih (cool white/daylight – 6000-7000K)

teknologi saat ini yang mampu mengakomodasi kombinasi temperature warna diatas hanyalah LED. Untuk lebih jelasnya, bisa lanjut baca kebawah:

Mau tau wavelength dominan dari color temperature 3200K, 6500K, dan 100.000K (royal blue) ?

Percobaan dilakukan pada LED kombinasi tiga color temperature diatas, dan ditutupi dengan kertas putih tebal bekas kalender,

Eksperimen spektrum LED

jika kertas putih diberi jarak -+10cm dengan LED:

pada gambar kedua terlihat jelas gelombang warna yang dihasilkan tiap color temperature, yaitu:- lampu putih (color temperature 6500K):
wavelength dominan yaitu kuning kehijauan, sehingga kurang efektif untuk fotosintesis yang tidak membutuhkan spektrum kuning-hijau

- lampu biru Royal Blue (color temperature 100.000K)
wavelength dominan yaitu deep blue (biru tua keunguan). Spektrum ini dibutuhkan untuk fotosintesis klorofil b (perkembangan daun dan warna)

- lampu kekuningan / warm white (color temperature 3200K):
wavelength dominan yaitu merah, terlihat warna kemerahan disamping warna biru (warm white diletakkan bersebelahan dengan royal blue). Spektrum merah dibutuhkan untuk fotosintesis klorofil a (pertumbuhan batang)

berikut spectral distribution berbagai LED dengan color temperature berbeda2.
Perlu diperhatikan, walau memiliki Kelvin sama tiap merk bisa menghasilkan spectral distribution yang berbeda2, tapi bisa dikatakan kurang lebih shape grafik nya sama (spektrum dominan/puncak wavelength nya kurang lebih pada panjang gelombang yang sama).

LED spectral distribution 

3000K warm white

4400K neutral white

6000K cool white

100.000K royal blue

source : Wendy Kurniawan (http://forum.indoaquascape.com/showthread.php/11518-Light-photosynthesis-amp-algae)

|