Horticulture

Perché usiamo solo LED e COB selezionati

Con l’avvento della tecnologia a Led gli scenari progettuali possibili e le applicazioni in agricoltura ed orticoltura high-tech in ambito sperimentale ed indoor rimodellano spazi, concetti e risultati. In questo scenario entrano in gioco innovazione tecnologica, ricerca e sperimentazione scientifica. Le prestazioni ed il reale vantaggio in queste applicazioni è dato dalla qualità della progettazione e tipologia dei componenti usati, unita all'interpretazione dei risultati che la ricerca ci offre. Lo studio dello spettro e sua applicazione in orticoltura ad oggi risulta ancora teoria in divenire e lontana da risposte definitive. Crediamo che la rilettura di tali studi attraverso l'applicazione di tecnologia SSL possa dare accelerazione nella ridefinizione critica di cosa funziona e come, e cosa no, nello stimolo dei processi di fotosintesi, dallo studio della curva di McCree, fino alle pubblicazioni più attuali in materia specifica.

Non tutti i componenti Led e Cob sono uguali o nascono sempre per identici scopi ed utilizzi ed in elevate quantità. Noi utilizziamo e ricerchiamo solo particolari Led e COB selezionati che possano garantirci prestazioni e precisione parametrica nella costruzione dello spettro in una prospettiva sperimentale continua, aggiornabile e modificabile. La qualità della progettazione illuminotecnica, le performance ed i risultati in orticoltura e floricoltura, sono dati dallo studio delle grandezze radiometriche e fotometriche e loro correlazione ed interazione su una particolare specie biologica. Selezioniamo accuratamente le migliori fonti di illuminazione SSL esistenti traducendo i dati della ricerca ed i nostri studi, nella costruzione di uno spettro fotosinteticamente attivo, garantendo longevità, stabilità e riproducibilità nel tempo dei risultati con le più alte performance oggi raggiungibili in orticoltura.

HPS/MH/HPMV vs LED

L'illuminazione tradizionale, sodio alta pressione (HPS), ioduri metallici (MH) e vapori di mercurio (HPMV) che basano il loro funzionamento sul fenomeno fisico della scarica dei gas, hanno avuto un impatto enorme nel corso degli ultimi decenni in orticoltura e floricoltura, permettendo di coltivare fuori stagione in ambienti indoor artificiali a qualsiasi latitudine o longitudine. Questi sistemi tradizionali hanno evidenziato però molti svantaggi tecnici e limiti prestazionali considerevoli.

L'alto consumo di energia in proporzione ad una scarsa resa spettrometrica e prestazionale è il limite più evidente delle lampade HID, MH e HPMV. Con l'utilizzo appropriato di Led specifici è possibile dimezzare la spesa energetica con una resa prestazionale superiore e costante restituendo risultati migliori in termini di tempo, quantità e qualità.
Le lampade HID e MH a causa del loro alto dispendio energetico in proporzione della loro bassa efficienza, contribuiscono alla difficile gestione della temperatura e dello spazio, obbligando ad utilizzare sistemi di aerazione forzata anche in ambienti controllati. Led di qualità in una progettazione calcolata, permettono di non avere alcun problema di temperatura con efficienza nettamente superiore a qualsiasi altro sistema anche in ambienti di dimensioni ridotte.
La durata intrinseca dei bulbi HID ed MH e l'instabilità prestazionale del flusso luminoso emesso, che decade considerevolmente in un unità di tempo molto breve è un limite dettato dalla tecnologia stessa delle lampade tradizionali. Un diodo Led di qualità in un assieme in condizioni ideali, garantisce una durata minima cinque volte maggiore senza nessun degrado prestazionale o qualitativo dello spettro emesso.
Dal punto di vista della qualità della radiazione luminosa, funzionale alla sperimentazione ed alla coltivazione, nelle lampade a tecnologia tradizionale non è possibile lo studio e la personalizzazione selettiva dello spettro. Sia le lampade HID che MH emettono uno spettro a larga banda con lunghezze d'onda non necessarie e dai picchi generici, con conseguente perdita di efficienza, efficacia ed inutile utilizzo energetico. Utilizzando Led di qualità è possibile parametrizzare e specializzare lo spettro usando solo le lunghezze d'onda in percentuali e picchi utili al tipo di applicazione richiesta.

I parametri e le grandezze fisiche da tenere in considerazione in relazione alle prestazioni della tecnologia adottata sono PAR, PPF, PPFD, PPF/W,CRI, Lumen, Lux, µmol, strettamente correlati alla progettazione tecnica della sorgente illuminante:

Photosynthetically Active Radiation

Questo valore (PAR) Indica la banda spettrale di luce che va dai 400 a 700 nanometri che gli organismi vegetali sono in grado di utilizzare nel processo di fotosintesi. Il contenuto energetico di un fotone è funzione della sua lunghezza d'onda. Solo con certe particolari lunghezze d’onda ed in certe percentuali è possibile lo stimolo, il controllo e la gestione efficiente e selettiva dei singoli processi. Uno degli studi di riferimento in una prospettiva sperimentale sono i lavori di McCree sull'efficienza quantica spettrale.

Photosynthetic Photon Flux (PPF)

E' rappresentato da il numero totale di fotoni al secondo emessi da una sorgente luminosa nella banda delle lunghezze d'onda PAR misurati in µmol m⁻² s⁻¹. E' usato al posto del flusso luminoso misurato in lumen in quanto è basato sulla reazione sensibile delle piante.Il contenuto energetico di un fotone di 400 nm (blu) è 1,75 volte maggiore (700/400) di quello di un fotone di 700 nm (rosso), ma entrambi i fotoni si assomigliano per quanto riguarda i loro effetti sul processo di fotosintesi, veicolando risposte differenti sui processi di fotomorfogenesi.

Photosynthetic Photon Flux Density

Rappresenta la densità di flusso di fotoni (PPFD) nello spettro del PAR che cadono su una superficie di un metro quadro nel'unità di tempo. Si misura in µmoli s−1 m−2 e vengono utilizzati al posto dei lux in applicazioni agricole, orticoltura,floricoltura, biologia. Organismi e specie di piante differenti necessitano di particolari densità di flusso.

Photosynthetic Photon Flux /Watt

Misura l'efficienza (PPF) di una lampada, è espresso in µmoli/Joule. Questa unità di misura rappresenta il numero totale di fotoni nello spettro delle lunghezze d'onda del PAR generati da un Joule di energia elettrica.

Lumen

Rappresenta l'unità di misura (lm) della quantità di luce emessa da una sorgente luminosa puntiforme in ogni direzione ed è chiamato tecnicamente “flusso luminoso”. Essenzialmente è un valore numerico incentrato sulle capacità e le caratteristiche della sorgente. Il flusso esprime solo quanto una sorgente è potente da un punto di vista prettamente luminoso, poiché si tratta di una grandezza scalare, il flusso non fornisce alcuna informazione sulla qualità o sul tipo della luce emessa, sulla sua composizione spettrale, sulla sua tonalità di colore, né sulla sua ripartizione nello spazio.

Lumens/Watt

L'efficienza luminosa, o rendimento luminoso, esprime la capacità di una lampada di convertire la potenza assorbita in flusso luminoso. L’efficienza luminosa differisce a seconda dei vari tipi di lampade e tecnologie usate. Maggiore è il suo valore e più economico è generalmente l'impiego di una sorgente luminosa. Come termine di paragone possiamo riportare che una lampadina ad incandescenza si aggira intorno ai 14 lumen/watt, un alogena può arrivare fino ai 25 lumen/watt, mentre arriva a circa 90 nelle lampadine fluorescenti. Con i led si possono raggiungere in condizioni ideali efficienze molto superiori.

Color rendering Index (CRI)

L'indice di resa cromatica di una sorgente luminosa è una misura di quanto naturali appaiano i colori degli oggetti da essa illuminati, migliore e più fedele è la resa cromatica della sorgente e maggiore risulterà il valore di questo coefficiente. In orticoltura è un valore numerico utile per quantificare qualitativamente una sorgente avente spettro completo di tutte le lunghezze d'onda nel visibile.

Lunghezza d'onda

Il campo delle lunghezze d'onda della luce è compreso fra 380 e 760 nm e ciascuna lunghezza d'onda della radiazione visibile è percepita dall'occhio sotto forma di un determinato colore dello spettro. A lunghezze d'onda direttamente inferiori (frequenze più alte) corrispondono gli utravioletti, mentre a lunghezze d'onda superiori (frequenze più basse) si identificano gli infrarossi

LUX

E' l'unità fotometrica di misura dell'illuminamento di una superficie, cioè del flusso luminoso incidente sull'unità di superficie. Si tratta di una quantità di energia luminosa nell'unità di tempo per superficie irradiata, ed è misurabile in Watt per metro quadrato. Questo valore può variare ed essere alterato utilizzando lenti o riflettori secondari di secondo livello a scapito di una certa perdita in percentuale di efficienza.

Correlated Color Temperature (CCT)

Il Correlated Color Temperature (CCT) è una caratteristica della luce visibile e quantifica la tonalità della luce. L'unità di misura della Temperatura di colore è il grado Kelvin (°K). Quando comunemente si dice che una luce è calda, nella realtà questa corrisponde ad una temperatura di colore bassa, diversamente un temperatura maggiore produce una luce definita comunemente fredda.

Angolo di emissione

In un LED si riferisce a come è diffusa l'emissione luminosa. Questo angolo viene determinato misurando l'angolo diretto in asse e l'angolo in cui la luminosità si riduce al 50% e moltiplicando il valore della differenza tra i due angoli. La scelta dell'angolo di emissione luminosa influisce sul risultato dell'intensità luminosa finale. A parità di intensità effettiva del LED maggiore è l'angolo di emissione meglio si distribuisce la luce emessa. Nei led di frequente si utilizzano delle lenti appositamente progettate con il fine di concentrare il fascio luminoso così da favorirne la penetrazione a scapito di una certa perdita di efficienza, con conseguente variazione di spettro dovuto allo schermo stesso del materiale della lente. L'utilizzo di riflettori specifici senza schermature ad angoli dati e di particolare materiale e trattamento superficiale, è risultato preferibile e più performante come soluzione finale tendendo alla massima intensità e penetrazione.

Temperatura di giunzione

E' la temperatura del punto in cui ciascun diodo si connette alla propria base. Mantenere la temperatura di giunzione più bassa possibile aiuta ad incrementare le performance e ad rallentare il decadimento dei lumen evitandone la rottura. La temperatura di giunzione è una delle chiavi attraverso cui valutare la qualità e la capacità di un prodotto a LED di durare a lungo garantendo performance stabili. I fattori che influenzano la temperatura di giunzione sono: la corrente di funzionamento, la gestione termica, la temperatura ambiente. Il calore deve essere dissipato in modo da garantire i valori di emissione luminosa, durata e stabilità. La quantità di calore dissipata dipende direttamente dalla qualità dei materiali impiegati, dallo studio della progettazione termica del prodotto e dalla sinergia e qualità dei componenti usati.