Luz vermelha, luz azul: equilíbrio da eficiência do LED com desempenho

A capacidade da tecnologia LED de manipular o espectro de iluminação deve ser usada com moderação e como forma de imitar mudanças naturais diurnas e sazonais para beneficiar as plantas, não o marketing.

Diodo emissor de luz (LED) A tecnologia oferece melhorias revolucionárias para os horticultores internos.

No entanto, como acontece com outras tecnologias emergentes, o investimento inicial mais alto é um obstáculo que retarda a adoção, apesar de um custo total de propriedade mais baixo.

Ainda assim como o plantas médicas A indústria evoluiu, os bolsos dos produtores se aprofundaram de tal forma que um gasto inicial de caixa não impede a compra de equipamentos.

Cultivadores e investidores agora têm uma visão de longo prazo sobre a lucratividade e avançaram em direção a instalações mais eficientes e multimilionários.

A partir dessa perspectiva mais ampla, os LEDs claros oferecem um benefício financeiro.

Os LEDs aumentam drasticamente a eficiência, criam uma produção mínima de calor, oferecem uma vida útil de 50.000 horas e exigem baixa manutenção, tornando-os uma escolha óbvia em relação ao tradicional Descarga de alta intensidade (HID) tecnologias.

Então, por que a tecnologia LED não foi amplamente adotada por produtores e estufas?

A resposta está em como os designers das novas luzes de cultivo manipularam o espectro de luz e como as convenções de unidades fotométricas mudaram para favorecer esses novos produtos.

Dentro da comunidade Grow, os LEDs têm um histórico duvidoso e uma reputação questionável.

Dado o design de muitos produtos no mercado, essa reputação é amplamente merecida.

O Grupo da Indústria de Plantas de Crescimento, o Grupo, pensa que a luz produzida por LED não pode igualar a qualidade do produto tão importante produzida pela iluminação HID tradicional.

Desempenho sem brilho e um punhado de anedotas ruins de produtos LED de primeira geração perpetuam essas crenças.

A razão para esses problemas foi o desvio dos designers do que funcionou, por exemplo. Sódio de alta pressão (HPS) e Haleto de metal (MH) Spectrums, em favor de um supostamente ideal azul/vermelho combinação.

Este novo espectro destinava-se a dar às plantas exatamente a luz de que precisavam e nada mais.

Omitir bandas de luz “não utilizadas” foi pensada para economizar energia.

Por motivos que discutiremos a seguir, o sistema existente de medição de luz não favoreceu o novo perfil espectral defendido por essa filosofia de design.

Esses fabricantes impuseram uma mudança nas unidades de medição de luz e as comparações de produtos se tornaram complicadas.

A justificativa do espectro azul/vermelho

Os novos designs azuis/vermelhos foram bem intencionados e não sem lógica.

Dois espectros de luz pouco definidos – azul e vermelho – impulsionam muito da ação de fotossíntese.

Isso é verdade. Dr. Keith J. McCree, pesquisador pioneiro e fundador da curva McCree, descreveu esses dois espectros como um máximo de 440 NM e 620 nm — azul e vermelho, respectivamente.

Um amplo corpo de pesquisas confirmou esses dados, embora pesquisas subsequentes tenham descoberto que os máximos de absorbância são ligeiramente diferentes.

A ação da chamada “clorofila A” demonstra um pico em 430 nm e 662 nm, enquanto “clorofila b” é acionado por 453 Nm e luz de 642 Nm.

A primeira geração de designers de LED errau ao reduzir com força o espectro de crescimento da planta para apenas esses dois segmentos do Radiação fotossinteticamente ativa (PAR).

Muitos designers de luz também ficaram entusiasmados com o potencial dos LEDs azuis/vermelhos, mas as filosofias evoluíram com a experimentação.

Com base na experiência do mundo real, muitos agora defendem as luzes brancas de espectro total.

Os diodos emissores de luz costumam ser mais eficientes em termos de comprimento de onda vermelho e azul, por isso, logicamente, foi seguido para reduzir a produção de luzes hortícolas para essas duas cores se as plantas também as preferirem.

Ao fazer isso, nenhum recurso foi gasto em partes “desperdiçadas” do espectro PAR.

Após eras de luz solar, os designers de luz pensaram que haviam descoberto o que as plantas precisavam, afinal: luz roxa-rosada.

Ao excluir as verduras, amarelos e laranjas ineficientes e eletricamente desperdiçados, os engenheiros da Spectrum pensaram que poderiam cultivar plantas melhores e fazê-lo com mais eficiência.

Muito desse pensamento resultou da curva McCree, o perfil espectral apoiado por camelo que mostra a resposta metabólica da planta com um pico de azul e vermelho.

McCree estabeleceu essa ferramenta ilustrativa em seu estudo de 1970 com dezenas de espécies de plantas na Texas A&M University.

Seu trabalho serviu como princípio central da ciência do espectro e a base para outras pesquisas com base em suas principais observações.

Mas a curva de McCree não é uma recomendação para um espectro ideal de iluminação hortícola e, pela descrição de McCree, foi orquestrado para fornecer uma base para a discussão da definição de radiação fotossinteticamente ativa (PAR) – não a otimização de um espectro de crescimento.

Ele explorou se as plantas responderam às várias cores da luz e o que era – e não fazia parte do espectro do par.

Assim, o experimento tomou um ângulo reducionista.

A equipe de McCree testou a resposta da planta a um comprimento de onda de luz por vez, isolado em intervalos de 25 nm entre 400 nm e 700 nm.

Uma folha de corte único foi colocada em uma câmara de isolamento e exposta à luz colorida, enquanto os níveis de dióxido de carbono e oxigênio foram medidos para deduzir a resposta metabólica.

Portanto, a curva exaltada de McCree, embora útil, não é uma representação de um espectro de crescimento ideal ou uma recomendação para o design de luz.

É simplesmente um conjunto de pontos de dados isolados costurados em uma linha lisa. Não é holístico.

Quando considerado um espectro unificado, é estranho às plantas que são conectadas à luz solar.

Uma mudança de paradigma: lúmens versus micromoles por segundo

Antes da introdução dos LEDs, os horticultores mediram a produção de luz em lúmenes e luxúria, com lúmens representando a taxa na qual uma lâmpada produz luz e lux referindo-se à taxa em que a luz cai em uma área específica.

Nesta era de medição de luz, as comparações de produtos eram diretas.

Os produtores entenderam o brilho de sua iluminação e menos espectros de iluminação estavam em uso.

Mas a nova tecnologia de LEDs não se alinhou com o quadro de medição predominante, então as unidades foram indicadas de forma diferente.

Micromoles por segundo (μmols/s) tornou-se o padrão para avaliar a quantidade de luz, e a mudança nas unidades criou muita confusão.

O motivo da mudança centrou-se na função de luminosidade incorporada na escala de medição de Lumens/Lux. Os lúmens levam em consideração a sensibilidade do olho humano a comprimentos de onda específicos da luz – ou seja, aqueles centrados em torno de 550 nm (luz verde).

Uma micromole, por outro lado, é uma quantidade de fótons. O peso do espectro do sistema de lúmens nos permite avaliar o brilho de uma luz à medida que a experimentamos, e não como um par metro a experimentaria.

Um par metro registra fótons (medidos em μmols/s) dentro da faixa PAR de 400-700 nm.