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05.12.2012

Lampade a LED

Questa è la prima di due parti che compongono un articolo sulle lampade a LED. Il secondo articolo sarà presentato nel prossimo numero di Soft Secrets.

Sì può vedere che ogni lampadina a LED è attaccata al pannello di plastica. Le lampadine devono essere ricoperte per proteggere i circuiti dall’umidità ed evitare malfunzionamento.
Le lampade a LED sono ovunque. Si vedono ai semafori, nei lampioni e nell’illuminazione domestica, le lucine dell’albero di Natale, ecc. La tecnologia ha fatto passi da gigante da quando sono state sviluppate inizialmente all’inizio degli anni Sessanta, quando i LED si trovavano negli elettrodomestici e generavano una debole potenza di 0.001 lm/W. La nuova tecnologia a LED sta progredendo rapidamente e stanno diventando molto più luminose e più produttive. I LED sono disponibili nello spettro visibile e dagli ultravioletti agli infrarossi. I coltivatori usano con successo le fonti a LED per coltivare cannabis a uso medico. Tuttavia ce ne sono così tanti tipi e così tante informazioni di “vendita” sono disponibili sulle fonti a LED che è difficile capire quali LED in particolare funzionino meglio come fonte per coltivare la cannabis a uso medico.

Le fonti a LED (light-emitting diode: diodo che emette luce) utilizzano energia a semiconduzione allo stato solido per produrre luce. Questa tecnologia è simile a quella che troviamo nei circuiti dei computer. Non utilizzano i filamenti che si trovano nelle lampadine incandescenti e alogene con tungsteno, o il gas utilizzato nelle HID, nelle fluorescenti e nelle lampadine fluorescenti compatte. Le fonti a LED generano molto poco calore e sono settate per essere utilizzate in ambiente domestico: 120 V e 240 V.

Una società, Hydro Grow LED, protegge le lampadine a LED con strumenti di ottica a ingrandimento che concentrano la luce in un pattern ristretto.
La produzione di luce a LED continua ad aumentare con materiali migliori e con i progressi tecnologici, mantenendo l’efficienza e l’affidabilità dello stato solido. Le componenti allo stato solido sono difficilmente danneggiabili da urti esterni.

Le vecchie fonti a LED che producono meno di un watt non sono luminose come quelle da 1, 2 e 3 watt. Inoltre, alcune lampadine che producono altrettanti watt sono più luminose di altre. Vedi la sezione “Brillanza” che segue.

Anziché usare un regolatore di corrente, sono necessari una serie di resistor o strumenti di regolazione della corrente per garantire un voltaggio preciso e la corrente per avere un’operatività corretta. L’elettricità fornita può essere ridotta mediante regolatori di luce. Alcune lampadine hanno una gamma di regolazione del 20-100 percento. La strumentazione necessaria è collegata mediante cavi e saldata in un piccolo dispositivo (centralina circuiti) collegato all’alimentazione. Quando acquistate un dispositivo, tenete in considerazione come sostituire le lampadine. I singoli gruppi di lampadine che possono essere sostituiti all’interno dei dispositivi  sono i più economici e pratici.

Questa piccola coltivazione a LED sta passando in fioritura e sembra andare bene, come se stesse crescendo sotto fonti CFL.
Accendendo un LED, gli elettroni si ricombinano con i fori degli elettroni nella lampadina e rilasciano fotoni (energia luminosa) nel processo dell’elettroluminescenza. I risultati più elevati dipendono dalla temperatura operativa. Attualmente il LED più efficiente è da 1 watt. Quelli che producono più watt diventano più caldi e meno efficienti, producendo meno lm/W. Per esempio, un LED da 3 watt produce solo il 35 percento in meno di lumen rispetto a una lampadina da 1 watt. L’energia elettrica in più è convertita in calore e non in luce.

Se la temperatura ambiente diventa troppo alta, i LED si surriscaldano e si “afflosciano”, producendo meno luce. In maniera analoga ai chip di computer allo stato solido, le fonti a LED durano meno se si surriscaldano eccessivamente.

Le lampadine a LED sono settate a milliampere (mA). Alcuni LED hanno meno mA per aumentarne l’efficienza. La scienza e i dati alla base di tutti i circuiti sono più complessi di quanto possa descrivere questo testo. Il modo migliore perché i coltivatori di cannabis a uso medico possano discernere la brillanza delle lampadine o di un dispositivo luminoso è quello di misurare la produzione di luce con un esposimetro.

Su internet si trovano molte informazioni sulle luci a LED. Entrate in www.google.com e cercate “luci di coltura a LED”: avrete dinanzi a voi ore di lettura. A me personalmente piacciono i video su www.youtube.com . Si può trarre molta ispirazione!

Le fonti a LED si usano per la propagazione, lo stadio vegetativo e la fioritura nella coltivazione della cannabis, come anche negli esperimenti condotti sull’illuminazione interna alle serre. NON sostituiscono le fonti HPS nelle serre. 

Costo

Attualmente le lampadine a LED e i dispositivi sono troppo cari per la maggior parte dei coltivatori. I prezzi scendono e la tecnologia migliora.
Le nuove tecnologie sono care e il costo è stato uno dei maggiori ostacoli all’utilizzo delle fonti a LED nelle colture. Sono troppo care, in termini di euro per lumen. Le lampadine nel 2010 producevano da 40 a 60 lm/W. Quest’anno, nel 2012, producono oltre il 10 percento in più a livello di lm/W. La tecnologia cambia di mese in mese ed è difficile tenere il passo!

I prezzi variano da $40 per una lampadina retrofit incandescente da 15 watt a $600 per un dispositivo da 300 watt. Nel 2009 un dispositivo a LED costava $600, circa il triplo del 2012. Oggi una piccola lampadina costa circa $2,50 per watt e un dispositivo grande costa circa $2,00 per watt. Si possono acquistare fonti HID a circa $0,35 per watt. La buona notizia è che la tecnologia a LED migliora e i costi di produzione scendono rapidamente.

I LED Hydro Grow sono prodotti con lenti che aumentano la produzione di luce fino al ??? percento. (vedi grafico). La tecnologia si ripaga da sé con i risparmi di energia elettrica a lungo termine, dopo l’investimento iniziale del dispositivo di $2.199.

Le CFL che producono 800 lumen usano meno di 15 watt e costano circa $75 in elettricità ogni anno. Secondo i produttori, le lampadine a LED che producono 800 lumen consumano meno di 8 watt di elettricità e costano circa $30 l’anno e durano 50.000 ore o più.

I LED che producono luce UV sono troppo cari da produrre per essere pratici da utilizzare nelle colture.

Brillanza e spettro

Il modo migliore per decifrare la produzione di una lampadina a LED è utilizzare l’equazione seguente: ampere x voltaggio = watt (Legge di Ohm), altrimenti il calcolo della produzione di luce può essere piuttosto complicato e creare confusione. Per esempio, un LED da 3 watt che funziona a 350 mA (mA = milliampere)  rende 1 (un) watt di luce.

Ricordate che le lampade a LED convertono la luce in calore con l’aumentare dei watt della lampadina. Un numero superiore di watt non significa necessariamente che la lampadina sia più efficiente.
A seconda del produttore, le lampadine moderne a LED producono fra i 40 e i 60 lm/W (lumen per watt). Le nuove lampadine producono oltre 200 lm/W. La Cree Incorporated ha annunciato che una fonte a LED che nel 2011 generava 208 lm/W, all’inizio del 2012 non era ancora sul mercato. Continuano a essere sviluppate lampadine a LED sempre più luminose.

Tuttavia, le fonti a LED piccole si surriscaldano velocemente e perdono efficienza, il che è energia luminosa convertita in calore al di sopra di una temperatura operativa specifica. La temperatura operativa è una funzione dell’input di corrente elettrica (mA).

L’umidità è dannosa per i circuiti. I circuiti a LED sono esposti (vedi foto) e devono essere protetti dall’umidità per evitare la corrosione. I LED devono essere ricoperti perché vengano isolati dall’umidità esterna.

La temperatura ottimale di ogni colore di LED assicura una resa precisa dello spettro cromatico.

Alla temperatura massima o a una temperatura troppo elevata, la lampada non funzionerà più. Questo significa che, se passa troppa corrente in questi piccoli LED, diventano troppo caldi, perdono efficienza (l’energia luminosa è trasformata in calore) e bruciano.

È difficile abituarsi allo spettro monocromatico! Vedere le piante verdi che assumono toni di rosso è assolutamente strano!

Le lampadine a LED sono progettate per concentrare la luce. Una società innovativa, Hydro Grow LED, sfrutta la capacità di concentrare la luce emessa e la dirige con una lente, come un fascio di luce “proiettato” da un proiettore cinematografico. La produzione di luce non sono si concentra ed è intensificata, bensì incrementata. I dispositivi uniscono piccole lenti speciali affinché si aumenti la produzione di luce nei LED.

Una volta prodotti, i LED sono testati a livello di brillantezza e sono divisi in categorie diverse. Alcuni LED sono più luminosi di altri e hanno un prezzo più elevato. Per esempio, i LED sono divisi nelle categorie 1, 2, 3. I LED di categoria 1 sono più luminosi e più cari di quelli un po’ meno luminosi di categoria 2. Quelli di categoria 3 sono i meno luminosi.

I LED si trovano in una varietà di spettri e sono unici in quanto sono disponibili in lunghezze d’onda monocromatiche che producono lunghezze d’onda e colori specifici. I LED con spettri diversi possono essere raggruppati nella stessa categoria, per formare uno spettro che è permesso per la crescita delle piante.

La tecnologia a LED consente ai produttori di giocare letteralmente con lo spettro disponibile e produrre PAE incredibilmente elevati. Già di per sé questo li rende più efficienti per watt, ma l’efficienza PAE non è valutata in lumen, dato che le fonti sono progettate per la visione umana.
NOTA: Lo spettro di ogni lampadina a LED può inoltre dettare la brillanza, la produzione di luce.

Edizione: Soft Secrets 2012 - 6
 
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