Iluminação LED para Horticultura

O uso de luz artificial para melhorar o crescimento das plantas por meio de fotoperíodos mais longos e maiores somas diárias de luz (DLI) tem sido usado por décadas. As luzes são projetadas para estimular o crescimento das plantas emitindo um espectro eletromagnético que impulsiona a fotossíntese, que é o processo que as plantas usam para converter radiação de luz em biomassa.

O que é interessante ver é o avanço das tecnologias de iluminação utilizadas para a horticultura nos últimos 15 anos. A transição de lâmpadas fluorescentes T12 para lâmpadas T8 e T5 e a introdução de fontes de luz de sódio de alta pressão e halogeneto de metal proporcionaram aos produtores internos novas oportunidades de melhorar o crescimento das plantas significativamente em ambientes controlados. O advento da tecnologia LED agora permite que os produtores isolem e misturem comprimentos de onda que sejam mais eficazes na promoção do crescimento consistente e saudável das plantas. Os LEDs podem alterar a estratégia de uma planta para uso de energia durante a fotossíntese, transmitindo informações diferentes do espectro. Os benefícios adicionais dos LEDs incluem maior tempo de vida, menor consumo de energia, significativamente menos calor radiante direcionado às plantas e menos calor em geral. Além do que, além do mais, Os LEDs produzem luz consistente em uma ampla faixa de temperaturas, ao contrário das lâmpadas fluorescentes que são muito sensíveis à temperatura e ao fluxo de ar. E, por último, comparado à iluminação fluorescente que contém mercúrio, o descarte de LEDs é mais amigável ao meio ambiente.

Medindo o desempenho de luz

Medindo o desempenho da luz Há vários fatores a serem considerados ao avaliar os fabricantes de LED e seus produtos. Avaliando o desempenho da luz em termos de eficiência elétrica, atividade fotossintética e resposta desejada da planta, um produtor pode determinar sua solução LED ideal.

Eficiência Elétrica

Tradicionalmente, o desempenho da luz artificial foi medido pela quantidade de radiação (µmol) fornecida pela fonte de luz na área de radiação fotossinteticamente ativa (PAR). Deste modo, a eficiência é determinada por quantos µmol podem ser produzidos por cada watt de entrada de energia. Infelizmente, µmol / W não revela nada sobre a resposta da planta à luz.

Muitos LEDs fornecem um espectro vermelho puro (660nm) (onde toda a luz está dentro da região PAR) e produzem alta eficiência elétrica medida por µmol / W. Em termos de crescimento de plantas, no entanto, há muito poucas aplicações em que um espectro de luz vermelha pura produz bons resultados de crescimento de plantas.

Atividade fotossintética

Medir a Eficiência Relativa Quântica (RQE), que quantifica a reação fotossintética relativa em cada comprimento de onda para diferenciar a eficiência fotossintética de um LED, é uma alternativa para medir a radiação na área PAR. A medição da fotossíntese, no entanto, pode fornecer indicações não confiáveis ​​do desempenho do espectro, devido à realização de testes em um período de tempo relativamente curto (geralmente apenas alguns minutos). Independentemente disso, a fotossíntese aumentada não aumenta proporcionalmente a taxa de crescimento relativo, uma vez que a disponibilidade aumentada de carboidratos pode exceder a capacidade da planta de utilizá-la completamente.

Resposta da planta

Algumas luzes LED são personalizáveis ​​para atender os objetivos do produtor. O tipo de planta pode determinar fortemente a escolha do LED devido a sua reação ao fotoperíodo e ao espectro. Para um produtor de alface, uma planta precisa ter biomassa, enquanto um cultivador de rosas requer que uma planta cresça rapidamente com uma flor grande e caule espesso. Para o produtor de alface, o bom gosto e o prazo de validade são características valiosas e a floração é retardada ou mesmo inibida. Por esta razão, o espectro azul é essencial durante a fase vegetativa de crescimento para promover o desenvolvimento das folhas com poucas flores. Para o cultivador de rosas, a luz vermelha do espectro desencadeará uma maior resposta de floração, iniciando o crescimento de plantas altas e estreitas. A avaliação do desempenho da luz em termos de eficiência elétrica, atividade fotossintética e resposta desejada da planta pode determinar a solução LED ideal.

Para um produtor de alface, uma planta precisa ter biomassa, enquanto um cultivador de rosas requer que uma planta cresça rapidamente com uma flor grande e caule espesso.

Plantas ou parques de estacionamento?

Assim como a lâmpada de sódio de alta pressão foi inicialmente projetada para iluminação pública e não para estufas; LEDs não foram originalmente destinados para uso específico em horticultura. Ao contrário dos LEDs desenvolvidos para aplicações gerais, alguns LEDs para horticultura são especificamente configurados para produção muito alta com integração em sistemas de iluminação controláveis. Embora os LEDs genéricos industriais e domésticos tenham uma clara vantagem de preço, em última análise, é o valor dos LEDs em relação aos resultados de crescimento das plantas que é mais importante considerar.

Luzes de crescimento de LED de banda estreita, vermelha e azul estão amplamente disponíveis a custos variáveis, dependendo do volume, qualidade e desempenho. Azul (450-470 nm), vermelho (660 nm), branco frio e, às vezes, vermelho-fardo (730nm) são mais comumente disponíveis.

Dispositivos elétricos do diodo emissor de luz de Valoya AP673 em uma câmara do crescimento vegetal de Conviron

Com a infinidade de opções de LED disponíveis, é vital avaliar o espectro de luz do LED de um fabricante e entender seu efeito na planta em relação aos objetivos do produtor. Configurar um teste em pequena escala de vários equipamentos e instalações é uma maneira de avaliar a eficácia de um determinado LED antes de equipar uma sala completa ou várias salas.

Fator de forma

Tamanho, forma e uniformidade da luz são fatores que devem ser considerados na elaboração de uma estratégia de iluminação. Projetar áreas iluminadas com os comprimentos padrão em mente evitará configurações personalizadas que podem ser caras de implementar. À medida que a tecnologia LED avança, sua capacidade de adaptação e disponibilidade aumentam em tamanhos mais padronizados. Simulações de iluminação detalhadas são úteis para determinar quantas luminárias usar e onde colocá-las em uma sala de cultivo.

Renderização 3D de simulação de luz

Análise dinâmica de fluidos de computação (CFD)

Gerenciando Calor

Os LEDs produzem menos calor radiante do que as lâmpadas de iodetos metálicos e de sódio de alta pressão, o que permite que os LEDs sejam posicionados muito mais perto das plantas. Essa proximidade resulta em uma maior intensidade de luz e uma maior concentração de fótons que, por fim, levam a uma melhor produtividade fotossintética.

Mesmo que os LEDs funcionem mais frios que as estratégias de iluminação tradicionais, seus aparelhos ainda produzem calor que precisa ser gerenciado. Uma luminária LED de alta qualidade converte 30-40% de energia em luz e 60-70% de calor. Uma luminária LED com resfriamento insuficiente irá converter mais de 70% de sua energia em calor, o que tende a superaquecer o circuito e fazer com que ele “se acenda” mais rapidamente se não for resfriado adequadamente. Os LEDs podem ser resfriados ativamente usando ventiladores ou água corrente, ou passivamente usando dissipadores de calor. Ambas as estratégias reduzem o consumo de energia sem comprometer a vida útil dos diodos LED.

Certificação e Segurança

A certificação de segurança é um fator importante a considerar ao selecionar um LED. As marcações CE, as certificações UL ou cETLus, os resultados dos testes de garantia e decaimento são todos necessários para determinar a qualidade e a segurança. O índice de reprodução de cor (CRI) pode ser usado para estimar quão confortável a luz é para os olhos humanos. Valores abaixo de 50 são considerados difíceis de trabalhar por um longo período. Os valores de CRI para HPS são 20-40 (dependendo do tipo de lâmpada), enquanto os tradicionais LEDs vermelho-azul são zero.

Padrões de teste como LM79 (ambiente de teste), LM80 (passo de medição de decaimento) e TM21 (projeção de decaimento) são úteis ao comparar o desempenho de LEDs. Esses padrões, no entanto, dizem respeito apenas aos componentes de LED, não aos equipamentos que fornecem as condições de resfriamento e de trabalho do LED. Atualmente, não há padrões que abordem o teste de fixação de LEDs e como eles se comportam com o tempo.

Dúvidas e orçamentos?

Preencha o formulário abaixo e receba a ligação do responsável pela linha: