Coltivare con lampade a LED PARTE 2 – Jorge Cervantes 2016

Coltivare con lampade a LED PARTE 2 – Jorge Cervantes 2016

Coltivare con lampade a tecnologia LED – LED e Calore – Potenza dei LED – Brillanza – Spettro – Lampadine e tubi a LED – Sistemi – LED contro HID – Fine vita

Riportiamo un articolo tradotto da Soft Secrets 2016 e tratto dal capitolo 17 “Light, Lamps & Electricity” della Cannabis Encyclopedia di Jeorge Cervantes.

Coltivare con lampade a LED parte 2 giardinaggio indoorLED e calore

Tutti i dispositivi elettronici emettono calore e i LED, non sono certo un’eccezione. Una delle difficoltà nel creare il primo diodo ad emissione di luce ad alta potenza è stata quindi evitare che il chip si fondesse.

Tutta l’energia consumata da un LED viene trasformata in luce o calore. Più sono efficienti i LED, maggiore sarà la quantità di luce prodotta e minore sarà quella di calore. Per esempio, un LED blu o bianco di alta qualità che consuma circa 2,4 watt e trasforma il 50 per cento della produzione in luce, emette circa 1,2 watt di calore.

Sembra che si tratti di molto calore, ma il LED è concentrato in un chip estremamente sottile (1mm x 1mm). Se il chip fosse 30mm x 30mm, genererebbe oltre 1.000 watt di calore! Un LED di bassa qualità che trasforma solo il 20 per cento dell’elettricità in luce, genera circa 1,92 watt di calore.

Il calore deve essere eliminato altrimenti il chip si surriscalda e non funziona. Più rimane freddo il LED, più sarà efficiente (produrrà più luce) e più a lungo durerà. Il dispositivo di emissione (chip LED) dei LED di alta gamma è assemblato su una base di ceramica speciale ad alta conducibilità di calore. I LED più economici utilizzando un piccolo pezzo di metallo noto come “slug”.

Il LED viene poi saldato su una scheda elettronica speciale progettata per trasferire il calore. La scheda elettronica in metallo (MCPCB) è composta da uno strato di alluminio ricoperta da un sottile strato di materiale che conduce bene il calore, ma non l’elettricità. Si tratta dello strato dielettrico. Più è elevata la conducibilità termica (misurata in watt per kelvin W/K), meglio è. Le schede più economiche hanno una conducibilità di circa 0,5 W/K, mentre quelle di miglior qualità hanno una conducibilità di 1 W/K e le schede di qualità più elevata ne hanno una di 2,2 W/K.

Sullo strato dielettrico viene posto del rame per condurre elettricità e fornire cuscinetti di saldatura per montare i LED e uno strato protettivo. Queste schede elettroniche sono spesso assemblate a un dissipatore di calore possibilmente dotato di ventilatore.

Alcune fonti dono dotate di LED assemblati su schede elettroniche convenzionali in plastica per risparmiare sui costi. Queste schede elettroniche in plastica non conducono bene il calore e porteranno i LED a surriscaldarsi e a smettere di funzionare in poco tempo.

POTENZA DEI LED

C’è molta confusione riguardo la potenza dei LED. I LED sono classificati in watt, ciononostante questa classificazione non indica il reale consumo di elettricità dei LED in watt. La classificazione in watt dei LED (1, 3, 5, 10 watt, ecc.) è una classe o famiglia e non ha a che vedere con l’elettricità consumata dai LED.

I LED da 1 watt funzionano a 350 mA

I LED da 3 watt funzionano a 700 mA

I LED da 5 watt funzionano a 1000 mA

I LED da 10 watt funzionano a 1500 mA

Nota: i LED più grandi richiedono un voltaggio maggiore e sono meno efficienti.

Le “classi di watt” sono state stabilite per standardizzare la potenza e per fare in modo che i LED prodotti da aziende diverse potessero essere utilizzati nello stesso dispositivo. Gli standard sono stati stabiliti solo per i LED bianchi e blu. Il nome di ogni classificazione (classe) era piuttosto preciso: un LED da 3 watt consumava circa 3 watt, ma l’efficienza dei LED è aumentata notevolmente e il voltaggio richiesto perché funzionassero a 700 mA è diminuito molto.

Oggigiorno, in media, un LED bianco o blu da 3 watt consuma circa 2,4 watt. Vari colori di LED della stessa classe consumano quantità diverse di elettricità, perché i vari colori utilizzano materiali diversi e richiedono voltaggi diversi. Il numero di watt viene calcolato seguendo la legge di Ohm. La formula è: watt= volt x ampere (W = V x A). Ecco il calcolo dell’elettricità consumata dai LED di colori diversi da 3 watt. Rosso/hyper rosso: 2,4 volt. Il numero di watt a 700 mA è 2,4 volt x 0,7 watt = 1,68 watt. Blu/royal blu/bianco: 3,4 volt. Il numero di watt a 700 mA è 3,4 volt x 0,7 watt = 2,38 watt.

LED nanometersBRILLANZA

Quando i LED sono raggruppati o “accorpati”, possono produrre luce a sufficienza per coltivare cannabis medica. Un dispositivo LED deve essere posto ad una distanza di 30,5 cm o meno dalle piante affinché sia efficace per la coltivazione della cannabis. A seconda del produttore, i moderni LED producono da 40 a 70 lumen per watt (lm/W).

I LED nuovi e sperimentali producono oltre 200 lm/W. Nel 2014, Cree Incorporated ha cominciato a vendere un LED che produce 152 lm§/W, ma vedrete come i lumen per watt sono solo una parte del tutto. La luminosità dei LED è classificata in due modi, a seconda della lunghezza d’onda.

I LED fra 640 nm o inferiori a 460 nm sono classificati in base all’energia radiante (flusso radiante) in mW (milliwatt). I lumen non sono un buon sistema per la misurazione dei LED. Non è un sistema di misurazione lineare, il che significa che non misura tutte le lunghezze d’onda/ i colori allo stesso modo. È stato sviluppato come sistema di misurazione della luce visibile e la luminosità apparente, ossia quanto appare chiara all’occhio umano. I lumen sono stati sviluppati per classificare le fonti di luce e non per misurare le fonti LED monocromatiche. Inoltre, la risposta dell’occhio umano alla luce è estremamente varia. I colori al centro dello spettro visibile come il verde appaiono molto più luminosi di una luce altrettanto chiara o rossa o blu. I lumen possono essere utilizzati solo per paragonare le fonti di luce (LED) alla stessa lunghezza d’onda. Questo spiega perché alcuni LED con lunghezze d’onda di 660 nm hyper, vicino agli estremi della visione umana, siano spesso classificati come “640 nm a lunghezza d’onda dominante”.

SPETTRO

Nota: Lo spettro di ogni LED potrebbe indicare la brillanza e la produzione di luce. I LED sono monocromatici, a differenza delle comuni CFL, fluorescenti, ecc. I LED producono un unico colore di una ridotta gamma di lunghezze d’onda. I LED bianchi in realtà sono blu o a volte ultravioletti. Alcuni LED hanno un rivestimento di fosforo (downshift phosphor), che assorbe la luce blu e la riemette a lunghezze d’onda superiori. Il rivestimento di fosforo contiene una miscela di composti di fosforo diversi, ciascuno dei quali emette un colore diverso, che si uniscono per creare luce bianca.

La miscela giusta di colori porta a temperature diverse e questo crea luce bianca. Più luce rossa o meno blu creano un bianco più caldo. Più luce blu e meno rossa creano un bianco più freddo.

Nota: l’occhio umano percepisce i bianchi più freddi come più luminosi rispetto ai bianchi più caldi.

Questo è il motivo per cui hanno una classificazione in lumen più elevata anche se non producono più fotoni.

La luce bianca è categorizzata secondo la temperatura di colore. Si tratta della temperatura di un “corpo nero” (un oggetto che non riflette luce) riscaldato finché la luce che produce rispecchia la sfumatura della fonte di luce bianca. La temperatura di colore della luce bianca è uguale alla temperatura in kelvin della superficie di un corpo nero brillante.

Le luci di coltura LED sfruttano la disponibilità dei LED di lunghezza d’onda diversa per produrre fonti che creano luce solo alle lunghezze d’onda che la pianta può utilizzare nel modo più efficiente. In altre parole, le lunghezze d’onda corrispondono ai picchi di assorbimento fotosintetico delle piante.

La tecnologia LED consente ai produttori di modulare letteralmente lo spettro dei dispostivi per un PAR estremamene elevato. Solo per questo sono di gran lunga più efficienti per watt.

Coltivare con lampade a LED parte 2 giardinaggio indoor 1LAMPADINE E TUBI A LED

Si può inserire un’ampia gamma di LED modificati in una lampadina più grande che possa essere assemblata in un sistema domestico a vite d’incandescenti. Una lampadina di questo tipo costa fra i 15 e i 30 dollari e in genere non è sufficientemente brillante per essere utilizzata per coltivare piante. Queste lampadine vengono classificate in termini di sostituzione di una lampadina incandescente. Per esempio, una fonte LED da 15,5 watt sostituisce un’incandescente da 75 watt.

I tubi a LED hanno la forma delle fluorescenti T12, T8 e T5, ma i tubi sono riempiti con LED. In un tubo T12 di 121,9 cm sono contenuti oltre 200 LED, ma non tutti sono creati allo stesso modo. I tubi a LED contengono molti piccoli LED: un tubo a LED T8 di 121,9 cm produce 1.248 lumen. Non sono adatti per i sistemi fluorescenti T8 esistenti. I tubi senza sfarfallio hanno una durata di oltre 50.000 ore.

I tubi T8 rossi sono 660 nm e contengono 288 lampadine LED. Gli spettri possono essere suddivisi in blu e bianchi con una divisione 50/50 fra i LED da 420 nm/5500 K che contengono 144 LED rossi e 144 LED bianchi. Alcuni sistemi consentono di unire i tubi a LED con i tubi T8 fluorescenti per migliorarne lo spettro. I tubi sono freddi e possono essere posizionati a poca distanza dalle piante.

Coltivare con lampade a LED parte 2 giardinaggio indoor 3STISTEMI A LED

In genere, si uniscono LED diversi in un sistema per raggiungere un determinato spettro luminoso. Si può assemblare una serie di LED singoli e la si può collegare direttamente in un unico sistema quadrato, rettangolare o rotondo, o il sistema può contenere lunghi tubi di vetro T12 o T8, carichi di LED.

I sistemi più pratici consentono di inserire gruppi di singoli LED in una lampadina affinché possano essere facilmente sostituiti. Questi sistemi permettono inoltre il potenziamento dei LED a un costo ragionevole.

LED contro HID

Possiamo paragonare facilmente LED e HID in termini di watt, lumen e lm/W, ma i milliwatt per metro quadrato (mW/m2) e i watt PAR sono la vera misurazione della luce di cui hanno bisogno le piante per la fotosintesi. Paragonare i watt PAR è il metodo migliore. Ciononostante, i LED hanno varie qualità che le HID non hanno. I LED producono pochissimo calore e possono essere posizionati a minor distanza dal canopo della coltivazione, il che permette alle piante di ricevere più luce chiara. *La luce LED può essere inoltre concentrata e diretta mediante una lente, il che intensifica la luce. Questo fattore può essere paragonato se si considera solo la brillanza dell’intero sistema.

Devono essere affrontati anche alcuni dettagli sullo spettro. I sistemi a LED possono contenere da alcuni a centinaia di LED. I LED possono essere di spettri diversi. I sistemi vengono prodotti per includere LED di spettri diversi che forniscano intensità più elevate per la crescita della pianta.

FINE VITA

I LED hanno una vita che va da 25.000 a 50.000 ore e a volte di più. Avvicinandosi alla fine della vita, l’intensità si riduce gradatamente. I LED sono così nuovi per i coltivatori che non esistono informazioni specifiche sul momento in cui vanno sostituiti. Molti LED con una seri di spettri diversi possono essere uniti nei sistemi. Un unico LED non funzionante o meno luminoso degli altri non incide sufficientemente sulla resa globale del sistema da richiederne la sostituzione.

Nel complesso consiglio di sostituire un sistema quando arriva all’85-95% della resa. Non preoccupatevi di eventuali sostanze pericolose quando smaltite i LED. Non contengono mercurio che possa inquinare l’ambiente. I LED e i sistemi possono essere riciclati.

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Fonte: Soft Secrets 2016 n.3 Traduzione de “capitolo 17 “Light, Lamps & Electricity” della Cannabis Encyclopedia di Jeorge Cervantes

Redazione – Giardinaggio Indoor.it

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