Luce rossa, luce blu: bilanciamento dell'efficienza del LED con prestazioni

La capacità della tecnologia LED di manipolare lo spettro di illuminazione dovrebbe essere utilizzata con parsimonia e come mezzo per imitare i cambiamenti naturali e stagionali a beneficio delle piante, non della commercializzazione.

Diodo a emissione di luce (LED) La tecnologia offre miglioramenti rivoluzionari agli orticoltori indoor.

Tuttavia, come con altre tecnologie emergenti, l'investimento iniziale più elevato è un ostacolo che rallenta l'adozione nonostante un costo totale di proprietà inferiore.

Eppure come il piante mediche L'industria si è evoluta, le tasche dei coltivatori si sono approfondite in modo tale che un esborso iniziale di denaro non precluda l'acquisto di apparecchiature.

I coltivatori e gli investitori ora hanno una visione a lungo sulla redditività e si sono spostati verso strutture più efficienti e multimilionari.

Da questa prospettiva più ampia, i LED chiari offrono un vantaggio finanziario.

I LED aumentano notevolmente l'efficienza, creano una produzione minima di calore, offrono una durata di 50.000 ore e richiedono una bassa manutenzione, rendendoli una scelta ovvia rispetto al tradizionale Scarico ad alta intensità (nascosto) tecnologie.

Allora perché la tecnologia LED non è stata ampiamente adottata da coltivatori e serre?

La risposta sta nel modo in cui i progettisti delle nuove Grow Lights hanno manipolato lo spettro della luce e come le convenzioni fotometriche dell'unità sono cambiate per favorire questi nuovi prodotti.

All'interno della comunità di Grow, i LED hanno un track record discutibile e una reputazione discutibile.

Dato il design di molti prodotti sul mercato, quella reputazione è in gran parte meritata.

Grow Plant Industry GroupThink sostiene che la luce prodotta a LED non può eguagliare l'importantissima qualità del prodotto prodotta dall'illuminazione tradizionale HID.

Prestazioni poco brillanti e una manciata di aneddoti cattivi di prodotti guidati di prima generazione perpetuano queste convinzioni.

La ragione di questi problemi era la deviazione dei progettisti da ciò che funzionava, ad es. Sodio ad alta pressione (HPS) e Alogenuri metallici (MH) Spettri, a favore di un presunto ideale blu/rosso combinazione.

Questo nuovo spettro aveva lo scopo di dare alle piante esattamente la luce di cui avevano bisogno e niente di più.

Si pensava che omettendo bande di luce “non utilizzate” per risparmiare energia.

Per ragioni di cui parleremo di seguito, il sistema di misurazione della luce esistente non ha favorito il nuovo profilo spettrale sostenuto da questa filosofia di progettazione.

Questi produttori hanno imposto un cambiamento nelle unità di misurazione della luce e i confronti dei prodotti sono diventati complicati.

La logica dello spettro blu/rosso

I nuovi disegni blu/rossi erano ben intenzionati e non privi di logica.

Due spettri di luce definiti in modo vago - blu e rosso - guidano gran parte dell'azione di fotosintesi.

Questo è vero. Il dottor Keith J. McCree, un ricercatore pionieristico e fondatore della curva McCree, ha descritto questi due spettri come un picco intorno al 440 NM e 620 nm — blu e rosso, rispettivamente.

Un ampio corpus di ricerche ha confermato questi dati, anche se la ricerca successiva ha rilevato che i massimi di assorbanza sono leggermente diversi.

l'azione del cosiddetto “clorofilla a”Dimostra un picco a 430 nm e 662 nm, mentre “clorofilla B” è guidato da 453 nm e 642 nm di luce.

La prima generazione di progettisti di LED ha sbagliato riducendo con forza lo spettro di crescita delle piante a solo questi due segmenti del Radiazione fotosinteticamente attiva (PAR).

Molti light designer una volta erano entusiasti anche del potenziale dei LED blu/rossi, ma le filosofie si sono evolute con la sperimentazione.

Basato sull'esperienza del mondo reale, molti ora supportano le luci bianche a spettro completo.

I diodi a emissione di luce sono spesso più efficienti elettricamente a lunghezze d'onda rosse e blu, quindi logicamente è seguito per ridurre l'output delle luci orticoli a questi due colori se le piante preferissero anche loro.

In questo modo, nessuna risorsa è stata spesa per parti “sprecate” dello spettro PAR.

Dopo eoni di luce solare, i designer di luci hanno pensato di aver scoperto di cosa avevano bisogno le piante dopo tutto: la luce rosa-viola.

Escludendo i verdi, i gialli e gli aranci inefficienti ed elettricamente inutili, gli ingegneri di Spectrum pensavano di poter coltivare piante migliori e farlo in modo più efficiente.

Gran parte di questo pensiero derivava dalla curva di McCree, il profilo spettrale sostenuto da cammelli che mostra una risposta metabolica della pianta che raggiunge il picco di blu e rosso.

McCree ha fondato questo strumento illustrativo nel suo studio del 1970 su dozzine di specie vegetali presso la Texas A&M University.

Il suo lavoro è servito come principio centrale della scienza dello spettro e le basi per altre ricerche basate sulle sue osservazioni chiave.

Ma la curva McCree non è una raccomandazione per uno spettro di illuminazione orticolo ideale e, secondo la descrizione di McCree, è stata orchestrata per fornire una base per la discussione della definizione di radiazione fotosinteticamente attiva (PAR), non l'ottimizzazione di uno spettro di crescita.

Ha esplorato se le piante rispondessero ai vari colori della luce e ciò che era - e non era - parte dello spettro PAR.

Di conseguenza, l'esperimento ha preso un angolo riduzionista.

Il team di McCree ha testato la risposta dell'impianto a una lunghezza d'onda di luce alla volta, isolata a intervalli di 25 nm tra 400 nm e 700 nm.

Una singola foglia tagliata è stata posta in una camera di isolamento ed esposta alla luce colorata mentre i livelli di anidride carbonica e ossigeno sono stati misurati per dedurre la risposta metabolica.

Quindi, l'esaltata curva McCree, sebbene utile, non è una rappresentazione di uno spettro di crescita ideale o una raccomandazione per il design della luce.

È semplicemente un insieme di punti dati isolati cuciti insieme in una linea liscia. Non è olistico.

Se considerata uno spettro unificato, è estraneo alle piante cablate per la luce solare.

Un cambio di paradigma: lumen vs. micromoli al secondo

Prima dell'introduzione dei LED, gli orticoltori misuravano l'emissione luminosa lumen e lux, con lumen che rappresentano la velocità con cui una lampadina produce luce e lux riferiti alla velocità con cui la luce cade su una particolare area.

In questa era di misurazione della luce, i confronti dei prodotti sono stati semplici.

I coltivatori hanno capito la luminosità della loro illuminazione e erano in uso meno spettri di illuminazione.

Ma la nuova tecnologia dei LED non si allineava con il quadro di misurazione prevalente, quindi le unità erano dichiarate diversamente.

Le micromoli al secondo (μmoli/sec) sono diventate lo standard per valutare la quantità di luce e il cambiamento di unità ha creato molta confusione.

Il motivo del cambiamento incentrato sulla funzione di luminosità incorporata nella scala di misurazione Lumens/Lux. I lumen tengono conto della sensibilità dell'occhio umano a particolari lunghezze d'onda della luce, ovvero quelle centrate intorno a 550 nm (luce verde).

Una micromole, al contrario, è una quantità di fotoni. La ponderazione dello spettro da parte del sistema Lumen ci consente di valutare la luminosità di una luce mentre la sperimentiamo piuttosto che come la sperimenterebbe un parmetro.

Un par metro registra fotoni (misurati in μmols/sec) entro l'intervallo PAR di 400-700 nm.