Differenze nell’illuminazione a LED

I diodi a emissione luminosa hanno fatto la loro comparsa nell’intero settore dell’illuminazione. Se ne vedono in strada, nei centri commerciali, negli uffici, nelle case e nelle automobili. Questo tipo d’illuminazione offre molti vantaggi rispetto all’illuminazione tradizionale. Ecco alcuni vantaggi di notevole importanza: minori consumi energetici, minori emissioni di calore, maggiore vita utile e molte più applicazioni possibili nello spettro luminoso.

Tutto ciò ha reso la tecnologia LED una scelta diffusa nella coltivazione. Il problema maggiore per numerosi coltivatori è che i prezzi sono ancora piuttosto elevati rispetto alle classiche lampadine a scarica al sodio e agli alogenuri. Data la crescente domanda d’illuminazione a LED, anche l’offerta sta crescendo molto rapidamente. Ciononostante, la concorrenza punta spesso sui prezzi e non sulla qualità.

Personalmente ho provato un paio di soluzioni a LED e mi sono accordo che ci sono notevoli differenze, perciò ho deciso di chiedere cosa faccia tale differenza a Pascal Evers, un esperto d’illuminazione. Dopo la nostra chiacchierata, mi sono reso conto che alcune questioni relative ai LED dovrebbero essere trattate in un libro a parte. Cercherò tuttavia di riassumere le cose più importanti in un paio di paragrafi e di spiegarvi gli aspetti più rilevanti.

Raffreddamento dei LED

Anche se i moduli LED producono meno calore rispetto alle fonti a sodio o ad alogenuri, devono essere raffreddate, perché tutti i dispositivi elettronici producono calore. La resa diminuisce con l’aumento della temperatura, che abbassa inoltre la quantità di luce emessa. La temperatura ottimale dovrebbe aggirarsi attorno ai 25°C per i diodi LED. Più è alta la temperatura, più sarà inferiore la resa della fonte luminosa, come anche la sua vita utile. I 50°C rappresentano la temperatura che porta a una notevole perdita in termini di potenza.

Se non si raffreddano i diodi a sufficienza, le temperature possono arrivare fino a 80°C, il che riduce la potenza del dieci percento e diminuisce notevolmente la vita utile del LED (la durata di queste fonti è il maggior vantaggio offerto da questa tecnologia). I moduli LED per la coltivazione sono raffreddati in modo attivo o passivo. I ventilatori, come nel raffreddamento dei computer, sono la soluzione più diffusa per il raffreddamento attivo. Questo metodo di raffreddamento è più facile da costruire e non pesa molto, pertanto si adatta a un’ampia gamma di sistemi d’illuminazione. L’efficacia e l’affidabilità di questo sistema di raffreddamento dipende da due cose: il ventilatore scelto dal coltivatore e se si aggiunge anche un sistema di raffreddamento passivo.

I ventilatori più cari sono più silenziosi, hanno una vita utile più lunga e maggior resistenza alla polvere e all’umidità, il che è assolutamente auspicabile in una stanza dove si coltiva. Molti moduli LED prodotti da principianti a basso prezzo devono essere raffreddati mediante ventilatore perché il design e la produzione di altri tipi di raffreddamento potrebbero essere troppo impegnativi, non solo per le conoscenze richieste, ma anche a livello di attrezzatura tecnica. Immaginate che avete deciso di produrre l’illuminazione a LED per la vostra coltivazione, ma non avete esperienza nella creazione di dispositivi di questo genere.

Se conoscete lo spettro che dovrebbe avere la vostra fonte di luce, non dovrebbe essere molto difficile trovare i diodi adatti, con le caratteristiche luminose necessarie. Il caso più probabile è che non vogliate guadagnare dall’illuminazione a LED, quindi cercherete dei diodi, degli alimentatori, delle centraline, dei dispositivi di raffreddamento e delle scocche che non costino molto. Non appena cominciate a cercare, vi rendete conto che su internet ci sono moltissime soluzioni di questo tipo e che si possono ricevere in poco tempo.

Non avendo esperienza nella produzione di fonti d’illuminazione, non vi porrete il problema del raffreddamento dell’eventuale sistema composto da questi pezzi, né della distribuzione omogenea della luce e della durata degli stessi. Vi interesserà semplicemente che le componenti abbiano le caratteristiche dimensionali adatte. Le descrizioni dei prodotti riporteranno ovviamente quanto siano i migliori sul mercato e vi prometteranno una garanza di cinque anni. Ciononostante, la società da cui acquisterete questi prodotti probabilmente avrà cambiato nome tre volte nell’arco di questi cinque anni a venire e non avrete nessuno a cui rivolgervi in caso di reclamo. Purtroppo, molti produttori di componenti LED si comportano proprio in questo modo.

È sufficiente avere un cacciavite, un saldatore e una connessione internet e potete diventare i migliori produttori di LED, o almeno sentirvi tali. Ciononostante, con questo approccio e questa attrezzatura, probabilmente non riuscirete a produrre sistemi di raffreddamento affidabili e non riuscirete a misurare la temperatura dei chip quando le luci si trovano in ambienti diversi e per periodi di tempo diversi. Per non parlare della progettazione del raffreddamento passivo o ad acqua, o la dispendiosa misurazione della curva dello spettro a seconda della distanza fra le piante e la fonte di luce. Il sistema di raffreddamento a ventilazione potrebbe anche essere un’aspirapolvere che possa raffreddare i diodi a sufficienza perché funzionino, ma allo stesso tempo andrebbe a coprire i chip di polvere portando prima o poi alla loro rottura.

Il valore IP vi dice molto sulla qualità di una fonte LED e questo valore dovrebbe essere almeno IP54. Più è elevato, meglio è. Se il produttore non conosce il valore IP del prodotto, meglio che guardiate altrove. I moduli LED possono essere raffreddati ad acqua in modo molto affidabile. Si trovano diversi dispositivi per la coltivazione in commercio, che possono essere collegati a un sistema di raffreddamento ad acqua e che funzionano molto bene per prevenire il surriscaldamento. Tuttavia, il sistema di raffreddamento ad acqua ha bisogno di elettricità per funzionare, il che va a ridurre il risparmio consentito dalla tecnologia LED.

Ovviamente, anche i ventilatori che ho citato consumano elettricità, ma i dispositivi di raffreddamento ad acqua ne consumano di più. Lo svantaggio di un sistema di raffreddamento attivo è il rischio di rottura, che potrebbe portare al surriscaldamento del modulo LED, che potrebbe quindi smettere di funzionare. Più sono “fragili” i pezzi che compongono il dispositivo, maggiori saranno le possibilità che si rompano. Pertanto, il modo ottimale per raffreddare i LED è quello di utilizzare un sistema di raffreddamento passivo.

Non consuma elettricità e non produce rumore e se installato correttamente, garantisce la sicurezza delle componenti elettroniche, anche i diodi all’interno della fonte luminosa. Lo svantaggio principale di questi sistemi è che sono piuttosto pesanti. Bisogna utilizzare molto materiale specifico, il che incide sul prezzo finale. Costano molto anche perché vanno condotti numerosi test e calcoli per creare un sistema di raffreddamento passivo funzionale.

Tipi diversi di sistemi LED

Ci sono due tipi diversi di diodi per la coltivazione: COB e a chip singolo. La tecnologia COB (Chip On Board) prevede più di un diodo sullo stesso chip, mentre la tecnologia a chip singolo ha bisogno di un chip per ogni diodo. Si possono mettere diversi diodi nello stesso spazio mediante la tecnologia COB e quindi si può ottenere un’intensità luminosa superiore. Questa tecnologia funziona molto bene sia nell’illuminazione domestica che nell’illuminazione industriale di spazi residenziali, pubblici e di lavoro. In questi sistemi, vengono installati sullo stesso chip vari diodi aventi lo stesso spettro di luce e lo stesso voltaggio.

Se volete usare diodi che emettono luce con diverse lunghezze d’onda sullo stesso chip, potreste avere qualche problema. I diodi di colore diverso hanno bisogno di un voltaggio diverso. Ciononostante, potete mandare un solo voltaggio al chip contenente diversi diodi. In questo caso, avete tre possibilità. 1) Regolare il voltaggio a seconda del diodo che richiede il voltaggio minore. 2) Regolare il voltaggio a seconda dei diodi che richiedono il voltaggio più elevato. 3) Scegliere un voltaggio compreso fra i valori più bassi e i valori più alti richiesti dai diodi installati.

Nel primo caso, non sfruttate appieno il potenziale di tutti i diodi sul chip, ma non andate neanche a sovraccaricare i diodi. Nel secondo e nel terzo caso, andate a sovraccaricare alcuni diodi portando a un’usura accelerata degli stessi (e aumentando anche il rischio di danno). Non appena si danneggia un diodo sul chip, continua a funzionare come resistore e continua a riscaldarsi. Conoscete già gli effetti del calore sui diodi. Molti produttori che utilizzano tecnologia COB sovraccaricano i diodi per mostrare a quale potenza luminosa possano arrivare i loro prodotti.

A prima vista il risultato è eccezionale e quando li si misura, i risultati sono sorprendenti, ma potete ben immaginare per quanto tempo possa funzionare una soluzione del genere. La tecnologia COB costa meno della tecnologia a chip singolo e permette d’inserire più diodi nello stesso spazio. Queste sono le due caratteristiche principali che attirano i produttori. Ma anche la tecnologia che utilizza un chip per ogni diodo offre numerosi vantaggi, come permettere di distribuire in modo più omogeneo i diodi colorati sulla fonte luminosa.

Allo stesso tempo, non si corre il rischio di voltaggio eccessivo o insufficiente per uno o più diodi. Un altro grosso vantaggio è che quanto un diodo si spegne, non incide sul resto del sistema. Utilizzare un chip per ogni diodo è una soluzione più affidabile che offre un maggiore spazio di manovra. Tuttavia, è una soluzione che costa un po’ di più al produttore.

Potenza variabile

Uno dei vantaggi dei moduli LED è la possibilità di regolare con facilità la loro resa. Ogni modulo professionale per la coltivazione prevede questa possibilità. Si può regolare durante ogni fase della coltivazione. Le piante piccole non ha bisogno della massima intensità luminosa dall’inizio, mentre durante la fase intensiva di fioritura, ne serve il più possibile. Vi consiglio i LED con la possibilità di regolare facilmente la potenza.

Protezione dei diodi

Le parti illuminanti dei diodi dovrebbero essere protette, altrimenti possono essere danneggiate o sporcarsi, il che ne comprometterebbe il funzionamento. Nonostante ciò, sul mercato si trovano molte fonti luminose senza protezione del diodo. Qualsiasi tipo di copertura assorbe parte della luce, il che riduce la potenza effettivamente utilizzabile del sistema d’illuminazione. Anche se il prodotto è nuovo, una protezione in plastica o in silicone riduce la resa del 6-8 percento. Oltre a questo, non è molto resistente dal punto di vista meccanico.

È importante pulire la protezione di tanto in tanto nella stanza di coltivazione, ma il materiale morbido si riga facilmente ed è difficile da pulire. Anche i graffi e le strisciate riducono la quantità di luce. Il vetro sembra essere la soluzione migliore, in quanto non riflette la luce. È piuttosto caro, ma d’altro canto è di facile pulizia e resiste ai detergenti e ai prodotti usati comunemente nella coltivazione.