Lampade ad alogenuri metallici in ceramica

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C’è sempre qualcosa che bolle in pentola nel mondo della coltivazione con fonti di luce artificiale. Di tanto in tanto, viene scoperto qualcosa di nuovo e speciale, che cambia le regole del gioco e riapre domande a cui non è ancora stata data risposta. Nell’articolo che segue, vi mostrerò una tecnologia che si adatta a tutti i suddetti parametri: le lampade ad alogenuri metallici in ceramica. Questa novità di quasi trent’anni diventerà forse il futuro delle piante coltivate con luce artificiale?

La ceramica nelle lampade

Chi di noi credeva che la tecnologia a LED avrebbe in poco tempo avuto la meglio sulle tradizionali lampade HID nell’ambito della coltivazione delle piante con fonti di luce artificiale dovrà aspettare ancora un po’, perché le lampade a scarica ad alta intensità (HID) non si sono arrese così facilmente. Attualmente, si parla molto delle fonti CMH, che sono state per così dire riscoperte. Questa tecnologia è stata sviluppata già nei primi anni ottanta da Philips. Le lampade CMH utilizzano la stessa tecnologia delle lampade ad alogenuri metallici, con la differenza che il tubo ad arco al quarzo viene sostituito dl tubo ad arco in ceramica, che viene utilizzato anche nelle lampade al sodio. Le lampade ad alogenuri metallici, come indica il nome, contengono alogenuri o sali di metallo e il loro contenuto e composizione incidono sul colore dello spettro di luce emessa. Quando si utilizza il tubo ad arco in ceramica, è possibile raggiungere temperature molto più elevate rispetto al vetro al quarzo. In effetti, le temperature sono così elevate che il vetro al quarzo inizierebbe a sciogliersi in tali condizioni.

Poiché le normali lampade ad alogenuri metallici non potevano raggiungere temperature più elevate, gli sviluppatori si sono trovati di fronte a possibilità limitate in termini di scelta dello spettro luminoso. Le lampade ad alogenuri metallici (MH), ad esempio, erano più efficaci nello spettro blu rispetto alle lampade al sodio ad alta pressione (HPS), ma presentavano delle carenze nello spettro rosso. Ciò significa che per la coltivazione della cannabis, le lampade MH sono adatte solo alla fase di crescita oppure come integrazione luminosa. Se usati per la fioritura, i germogli crescono radi e il raccolto è inferiore. Ecco perché usiamo lampade al sodio per la fase di fioritura. Per molti anni, le lampade CMH non sono state adatte alla coltivazione delle piante, poiché non erano abbastanza potenti. Solo all’inizio del nuovo secolo gli sviluppatori sono riusciti a costruire una lampada CMH con una potenza maggiore di 150 W, spianando così la strada a molti nuovi utilizzi.

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Curva spettrale di una lampadina ad alogenuri metallici Osram Powerstar da 400W.

Attualmente, sul mercato ci sono numerose lampade CMH, ma non tutte sono adatte alla coltivazione delle piante e non tutte sono costruite in modo da consentire la coltivazione delle stesse. Tuttavia, si basano tutte su uno dei tre tipi di lampade Philips con una potenza di 315 W: CMD Elite Agro, CMD Elite 930 e CMD Elite 942. Per la coltivazione delle piante, la più efficace è la prima perché può trasformare la maggior parte dell’elettricità in luce nell’area della radiazione fotosinteticamente attiva. La CDM Elite Agro può essere utilizzata durante l’intero ciclo di coltivazione. La seconda più efficace è l’Elite 942, che ha una temperatura di colore correlata di 4200 K: è particolarmente adatta alla fase di crescita e ha più luce blu delle altre due. La migliore per la fioritura è la CDM Elite 930, ma può essere utilizzata anche per la fase di crescita. Molte aziende producono imitazioni di lampade CDM Elite 930 di diversi livelli di qualità e diverse regolazioni dello spettro luminoso. Nel caso vogliate investire denaro nelle CMH, prestate particolare attenzione quando si tratta di prodotti cinesi sospettosamente economici. Sceglietene solo con tubo ceramico protetto da due strati di vetro. In questo modo una parte della radiazione UV viene filtrata, inoltre questo garantisce maggiore sicurezza nel caso in cui il tubo in ceramica installato in un riflettore aperto sia danneggiato. I modelli con un solo strato di vetro sono progettati per essere utilizzati con riflettori chiusi che hanno il proprio vetro. Le luci in ceramica sono contrassegnate come CMH (alogenuri metallici in ceramica), CDM (etichetta di Philips) o LEC (ceramica a emissione di luce).

La potenza di 315 W non è diffusa nelle luci HID, ma ha un certo vantaggio: la fonte può essere appesa più in prossimità alle piante e diffondere la luce in modo più uniforme. Tuttavia, il costo di due luci CMH da 315 W è molto più elevato di una fonte HPS da 600 W e quasi lo stesso di un modulo LED di buona qualità da 400 W. Potete anche imbattervi in luci CMH con una potenza di 630 W o 945 W. In questo caso si tratta di due o tre fonti CMH da 315 W racchiuse in un tubo.

Perché provare le CMH?

Nel caso in cui abbiate appena sentito parlare delle lampade CMH per la prima volta, potreste chiedervi perché sostituire le ormai consolidate lampade al sodio (HPS) con queste. La risposta è questa: maggiore efficacia rispetto alle fonti luminose al plasma, maggiore contenuto di luce blu e anche una dose moderata di radiazioni UV-A e UV-B. Le aree in cui le lampade al sodio sono carenti sono quelle del blu e dei raggi UV. La presenza di luce blu e radiazioni UV incide notevolmente sulla morfologia delle piante, migliora la loro stabilità e la produzione di metaboliti secondari, cioè cannabinoidi e terpeni. Gli steli e i rami sono più forti, le piante sono più solide e il raccolto è più ricco a livello di sostanze attive, il che ovviamente è proprio ciò che ricerca la maggior parte dei coltivatori. Le lampade CMH sono ottime nel replicare la luce solare, sono più efficaci delle lampade MH, ma comunque un po’ meno efficaci delle fonti HPS.

E cosa dire delle lampade CMH rispetto alle fonti a LED? Le opinioni variano molto in questo senso. Se si tiene in considerazione l’investimento monetario, le lampade CMH sono una scelta un po’ più economica delle fonti a LED di buona qualità. D’altra parte, l’efficacia della trasformazione dell’elettricità in radiazione fotosinteticamente attiva è maggiore nella tecnologia a LED. Questo significa che non sarà possibile ridurre la quantità e il costo dell’elettricità utilizzata con le fonti CMH, come si farebbe con i LED. Ciononostante, i sostenitori della tecnologia CMH hanno anche alcune argomentazioni contro i LED: nel caso in cui qualcosa si rompa nella fonte a LED, ci si può aspettare che si verifichino problemi con la semplice modifica o riparazione del pezzo danneggiato; molto probabilmente l’intera fonte dovrà essere sostituita. Quando si rompe qualcosa nel sistema CMH, è facile sostituire la lampada, il riflettore o il ballast, il che ridurrà notevolmente i costi di riparazione. Si potrebbe comunque aggiungere che sul mercato esistono svariati moduli LED con diodi suddivisi in sezioni intercambiabili, il che rende la riparazione di tale modulo piuttosto semplice ed economica.

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Curva spettrale di una fonte CMD Elite Agro 315W.

Al fine di mantenere una prestazione stabile della fonte di luce, è consigliabile sostituire la lampada CMH una volta l’anno. La lampada CMH costa da due a tre volte in più di una fonte HPS equivalente e dal punto di vista dell’aspettativa di vita, la scelta migliore è sicuramente la tecnologia a LED. I prodotti ben fabbricati con un adeguato dissipatore di calore, che elimina il calore dai microchip, hanno una durata di almeno 50.000 ore. Si tratta di quasi sei anni di utilizzo costante, quasi sette anni e mezzo se usati 18 ore al giorno e più di undici anni se usati dodici ore al giorno. Le lampade al sodio arrivano a funzionare in modo efficace per circa 25.000 ore, ovvero più o meno tre anni, ma per ottenere risultati ottimali devono essere sostituite ogni due anni.

Nonostante la tecnologia LED sia in continua evoluzione e il suo utilizzo per la coltivazione delle piante sia sempre più diffuso ed efficace, le lampade HID sono ancora la prima scelta nella maggior parte delle coltivazioni indoor. In questo senso, le lampade CMH sono particolari, in quanto la composizione dello spettro luminoso è più adatta alla coltivazione delle piante rispetto alle lampade HPS, mentre l’efficacia e la durata della vita sono molto più elevate rispetto alle fonti MH. Le lampade CMH possono essere più costose delle fonti HPS e MH, ma sono comunque meno care di un sistema a LED di buona qualità. Per molti coltivatori, le lampade HID hanno caratteristiche che non sono state ancora raggiunte da altre tecnologie. Le cime sono davvero grandi e dure e le lampade stesse riescono a riscaldare la stanza di coltura anche in zone con temperature medie inferiori (dove è necessario utilizzare il riscaldamento esterno durante l’inverno): in queste aree, i moduli a LED a risparmio energetico non fanno certo risparmiare energia, perché non producono quasi calore. Tuttavia, il passaggio dalle lampade HPS alle fonti CMH non è così semplice. Si può utilizzare solo il riflettore della configurazione originale (e anche il riflettore dev’essere dotato di una nuova riduzione per un tappo a vite speciale). Le lampade a doppia estremità hanno gli stessi tappi a vite. Quando si lavora con lampade CMH, è necessario utilizzare un tipo diverso di ballast rispetto a quanto non si faccia con le fonti HPS e MH.

Alcuni esperti ritengono che la tecnologia CMH sia comoda per integrare gli attuali sistemi d’illuminazione MH e HPS, e non un’adeguata sostituzione. La differenza di prezzo tra le fonti HPS e le lampade CMH è piuttosto importante e le grandi coltivazioni difficilmente trarrebbero profitto dall’utilizzo esclusivo delle lampade CMH, anche a causa della loro durata relativamente breve. Sono pienamente d’accordo su questo punto. Nelle coltivazioni più piccole e domestiche, tuttavia, l’investimento non dev’essere elevato e ci sono più vantaggi che svantaggi.

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Fonte CMH con due strati di vetro per riflettori aperti.

CMH o LED?

Le lampade CMH sono apprezzate da molti come qualcosa di straordinario. In una certa misura, direi che questo è un po’ tirata come affermazione, diciamo una tendenza tipica, insomma. Attualmente, la massima efficacia della trasformazione dell’elettricità in luce è di circa 2 μmol/joule nelle fonti HPS e CMH. Per quanto ne sappia, l’efficacia calcolata nella tecnologia a LED varia da 4,6 a 5,1 μmol/joule; la sua efficacia operativa si avvicina ai 3 μmol/joule. Ciononostante, offre una gamma molto più ampia di spettri luminosi e solo una lieve emissione di calore. Inoltre, gli esperti ritengono che i moduli a LED raggiungeranno 3,5 μmol/joule in pochi anni, il che è improbabile e direi quasi impossibile per le fonti HID. I prezzi dei sistemi a LED sono in costante calo e le differenze tra le fonti HID e a LED saranno sempre più esigue. Inoltre, se si fanno bene i conti, si arriva alla conclusione che la lunga durata del LED compensa già di per sé le differenze a livello d’investimento iniziale rispetto all’acquisto di una fonte HID. Un altro vantaggio del LED è la pressione sempre crescente sulla riduzione dell’utilizzo di elettricità nella coltivazione delle piante in ogni tipo di zona. Tuttavia, ci vorranno almeno altri dieci anni prima che la tecnologia a LED conquisti il settore del giardinaggio. Sì, le lampade HID dovranno ancora lavorare intensamente nelle nostre stanze di coltivazione e le lampade ad alogenuri metallici in ceramica le dovranno senz’altro aiutare.

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