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Aumentare l'efficienza della lampada da coltivazione a LED con PAR, fotoni e UV

Aumentare l’efficienza della lampada da coltivazione a LED con PAR, fotoni e UV

  • Fotoni ed efficienza della lampada da coltivazione a LED  
  • Capire il PAR quando si usano le lampade da coltivazione a LED
  • L’importanza degli UV nelle lampade da coltivazione a LED 

Questo mese gli esperti di LED di Grow Lights Australia ci spiegano come aumentare l’efficienza delle lampade da coltivazione a LED con PAR, fotoni e UV.

La maggior parte dei coltivatori conosce i vantaggi dell’utilizzo di lampade LED (Light Emitting Diode) rispetto alle HID (High Intensity Discharge): i migliori LED per orticoltura hanno un’efficienza superiore di almeno il 50% rispetto alle migliori lampade HPS o CMH a doppio attacco.

I LED convertono il 50% in più di elettricità in luce. Ma non tutti i LED hanno la stessa efficienza, quindi è utile capire come vengono classificati i LED e quali sono i trucchi utilizzati dai produttori per far sembrare i loro apparecchi più efficienti di altri.

L’efficienza energetica dei LED per orticoltura viene solitamente misurata in umol/j, ovvero il numero di fotoni per unità di energia (un joule equivale a un watt di energia al secondo).

Il problema è che non tutti i fotoni sono uguali.

Fotoni ed efficienza della lampada da coltivazione a LED 

La luce ultravioletta si presenta in pacchetti di energia chiamati fotoni. Un fotone blu da 440 nm richiede il 50% di energia in più per essere creato rispetto a un fotone rosso da 660 nm, anche se entrambi hanno lo stesso valore fotosintetico (un fotone, indipendentemente dal colore, genera un’unità di fotosintesi). Ecco perché due diodi che hanno la stessa efficienza radiante (cioè la quantità di elettricità convertita in luce) possono avere un’efficienza quantica (la quantità di elettricità convertita in singoli fotoni) molto diversa.

Questo è uno dei motivi per cui i diodi rossi monocromatici a 660 nm sono tra i LED più efficienti sul mercato: la luce a 660 nm ha un’elevata efficienza quantica di circa 5,5 umol/j (il numero massimo teorico di fotoni che un diodo a 660 m può produrre per ogni joule di energia). Un’altra ragione è dovuta all’architettura del LED a 660 nm, che consente di ottenere un’efficienza radiante fino al 75% o più.

Se questo sembra complicato, basta ricordare che l’efficienza totale di un LED in umol/j è data dall’efficienza radiante moltiplicata per l’efficienza quantica. Ad esempio, se si moltiplica il massimo teorico di 5,5 umol/j per l’efficienza radiante del 75%, si ottiene un’efficienza complessiva di 4,125 umol/j.

Ma se volessimo creare un fotone UVA (Ultravioletto A) per aumentare la produzione di cannabinoidi e terpeni? Alcuni diodi UVA a 405 nm hanno un’efficienza fino al 75%. Tuttavia, la luce UVA a 405 nm ha un’efficienza quantica molto più bassa rispetto alla luce rossa a 660 nm (“nm” si riferisce ai nanometri – la lunghezza di ogni onda luminosa. Le onde più corte hanno numeri più bassi ma trasportano un’energia maggiore).

Un diodo da 405 nm ha un’efficienza quantica di circa 3,36 umol/j, quindi se moltiplichiamo questo valore per 75%, otteniamo un’efficienza totale di soli 2,52 umol/j. Molti coltivatori di semi di cannabis indoor pensano che il diodo da 660 nm a 4,125 umol/j sia molto più efficiente dei diodi da 405 nm a 2,52 umol/j – ma sono ugualmente efficienti in termini di consumo energetico!

Capire il PAR quando si usano le lampade da coltivazione a LED 

Ora estendiamo il discorso all’intero spettro PAR di 400-700 nm. Quando si usano le lampade a LED per la coltivazione indoor di semi di cannabis, PAR sta per “radiazione fotosinteticamente attiva”, ovvero la gamma di luce utilizzata per la fotosintesi. Questa gamma si trova anche nel campo visivo degli esseri umani. La luce UVB e la luce infrarossa non rientrano in questo spettro, quindi non possiamo vederle.

Ricorda: una “vera” lampada a LED per la coltivazione orticola a spettro completo, con lunghezze d’onda che coprono l’intera gamma PAR di 400-700 nm, avrà un’efficienza umol/j inferiore rispetto a una luce con una forte componente rossa e nessuna violetta o UV. Per questo motivo, un mix di LED bianchi da 660 nm avrà un’efficienza umol/j superiore rispetto a una luce che contiene UVA e violetti.

Quindi, se si vuole aumentare l’efficienza della lampada LED da coltivazione (e quindi la resa del raccolto) quando si acquista una lampada da coltivazione indoor di semi di cannabis, non basta guardare il valore umol/j, ma è bene chiedere al produttore se la lampada è dotata di luce UVA o Far Red e quale sarà il valore umol/j complessivo una volta aggiunta questa luce supplementare.

L’importanza dei raggi UV nelle lampade da coltivazione a LED

I raggi UV nelle lampade da coltivazione a LED sono importanti per la produzione di cannabinoidi e terpeni, in quanto stressano leggermente la pianta inducendola a produrre una maggiore quantità di questi metaboliti secondari per proteggerla da danni al DNA. Il Far Red può accelerare la fioritura e fornire una maggiore biomassa, ma i diodi Far Red non sono molto efficienti (circa il 55%). Inoltre, il Far Red non rientra nella gamma dei 700 nm PAR, quindi non viene nemmeno conteggiato nella maggior parte dei dati umol/j!

Ciò significa che una lampada da coltivazione a LED avanzata che ha più del 10% della sua luce al di fuori del tradizionale spettro PAR 400-700nm (come la serie High Light 420 di Grow Lights Australia che ha l’1% di UVA e il 10% di Far Red) avrà 1000 PFD (densità di flusso fotonico) anche se su un tipico misuratore di luce si legge 900 PPFD (densità di flusso fotonico “fotosintetico”). Quando si parla di efficienza della lampada da coltivazione a LED, non tutte le lampade da coltivazione a LED sono uguali.

 

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