Uno degli aspetti più critici da considerare quando si progetta una stanza di coltivazione di cannabis per interni è il corretto posizionamento degli apparecchi di illuminazione per garantire la migliore copertura luminosa possibile. Se eseguita in modo errato, la luce può essere incoerente nell'intensità in tutta l'area di crescita o addirittura sprecata inutilmente. Fortunatamente, ci sono programmi software in grado di modellare l'intensità della luce in una stanza per generare una mappa virtuale dell'intensità della luce. La maggior parte di questi programmi sono stati scritti per l'uso nella progettazione architettonica per esigenze di illuminazione umana e sono stati riutilizzati per la modellazione della luce di crescita, spesso senza modifiche per tenere conto del diverso uso previsto.
Mentre il software architettonico di mappatura della luce può dare un'idea approssimativa delle variazioni di intensità della luce in una stanza, ci sono alcune limitazioni significative. Gli occhi umani sono in realtà piuttosto poveri nel rilevare lievi differenze nell'intensità della luce; il nostro iride si contrae automaticamente quando esposto a livelli di luce più luminosi, lasciando entrare meno luce e alterando la nostra percezione di quanto sia intensa la luce. Il software di mappatura della luce architettonica può quindi permettersi di essere abbastanza "sciatto" nel modo in cui calcola l'intensità della luce effettiva in quanto i nostri occhi non saranno in grado di distinguere. Più scorciatoie vengono utilizzate dal software di illuminazione architettonica per ridurre il tempo necessario per generare una mappa luminosa. Ma perché c'è bisogno di scorciatoie? La risposta sta nel modo in cui il software fattoria in vari valori di arrivare all'intensità della luce.
Come viene mappata la luce
Aiuta ad avere una comprensione di base di come funziona effettivamente il software. Per calcolare l'intensità della luce per un singolo punto in una stanza, devi solo sapere quanta luce quel punto "vede" da ogni apparecchio luminoso in una stanza. Questo è un semplice calcolo che tiene conto della distanza dalla sorgente luminosa e dell'angolo dalla luce al punto da calcolare. La luce si diffonde o diminuisce di intensità più ci si allontana da una sorgente luminosa, proporzionata al quadrato della distanza. L'angolo è importante perché gli apparecchi di illuminazione di solito cercano di dirigere la luce dove si desidera, e quindi anche alla stessa distanza da un apparecchio di illuminazione ci possono essere intensità di luce drammaticamente diverse. Conoscendo l'intensità assoluta (flusso totale) di un apparecchio di illuminazione, l'intensità relativa di un particolare angolo dal particolare apparecchio di illuminazione e la distanza dall'apparecchio di illuminazione, è possibile calcolare facilmente l'intensità della luce in un dato punto che proviene direttamente dall'apparecchio.
Tuttavia, questo non tiene conto della luce riflessa, che è una componente molto più grande dell'intensità della luce di quanto la maggior parte delle persone si renda conto. Per tenere conto della luce riflessa in una stanza a quattro pareti, il software di mappatura della luce deve calcolare quanta parte della luce verrà riflessa da ciascuna delle quattro pareti nel punto particolare per il quale sta calcolando l'intensità. Questo viene fatto calcolando quanta luce sta colpendo ogni parete dall'apparecchio di illuminazione, e quindi quanta di quella luce verrà riflessa nel punto che sta cercando di modellare. La semplice aggiunta di quattro pareti alla simulazione ha trasformato un semplice calcolo in nove: uno per la luce che colpisce il punto modellato direttamente dall'apparecchio, uno ciascuno per la luce che colpisce le quattro pareti nel punto appropriato da inclinare per riflettere la luce al punto modellato, e poi uno ciascuno per quelle quattro pareti al punto modellato.
Fig. 2. Sono mostrati due file di output software di mappatura della luce in grado di dimostrare le diverse esigenze nella pianificazione di una stanza di coltivazione della cannabis ottimizzata per la fioritura (in alto) rispetto a un'operazione di coltivazione di ortaggi indoor (in basso). I calcoli software possono aiutare a determinare la spaziatura e il numero di apparecchi e la densità di flusso degli apparecchi richiesti, oltre a stimare il consumo energetico e le potenziali rese delle colture.
Quindi, per una "semplice" stanza a quattro pareti con un apparecchio di illuminazione, ci vogliono nove calcoli per determinare l'intensità della luce in un dato punto. Se aggiungete una seconda lampada al modello, ci vogliono 18 calcoli per punto; 10 apparecchi di illuminazione impiegano 90 calcoli per punto. Se aggiungete oggetti nella stanza che riflettono o assorbono la luce, aggiungete altri due calcoli per apparecchio di illuminazione per ogni oggetto. Questa procedura algoritmica è nota come ray tracing, poiché stai essenzialmente tracciando ogni raggio di luce dalla sua sorgente a un punto modellato.
Per inciso, è così che vengono realizzate le immagini generate al computer di altissima qualità: il ray-tracing di tutte le sorgenti luminose di tutti gli oggetti modellati in una scena può produrre immagini notevolmente dettagliate e simili alla vita. Tuttavia, il numero di calcoli richiesti aumenta notevolmente con ogni sorgente luminosa e ogni oggetto nella scena da modellare, al punto che possono essere necessarie ore o giorni ai computer per eseguire il rendering di una singola immagine.
Il software di mappatura della luce architettonica può sfruttare molte ipotesi semplificanti per generare una mappa dell'intensità della luce molto più velocemente. Invece di modellare ogni centimetro quadrato di una stanza, la maggior parte modellerà le macchie campione ogni pochi piedi e quindi farà ipotesi sui punti intermedi come valori intermedi - un singolo calcolo medio invece di centinaia o migliaia di calcoli per ogni punto. Poiché gli occhi umani non sono affatto molto precisi nel determinare l'effettiva intensità della luce, queste semplificazioni sono abbastanza buone da generare una mappa della luce architettonica. Ciò può ridurre il tempo impiegato per generare una mappa luminosa da ore a pochi secondi, a seconda della frequenza di campionamento.
Un'altra imprecisione nel software di mappatura della luce architettonica proviene dalle informazioni che il software ha sull'intensità relativa della luce a diverse angolazioni dall'apparecchio. La Illuminating Engineering Society (IES) ha esorciato un formato di file standard per memorizzare informazioni sull'intensità degli apparecchi di illuminazione e sull'intensità relativa a diverse angolazioni; questi file IES vengono inseriti nel software di mappatura della luce architettonica per essere in grado di modellare diversi apparecchi di illuminazione. I file IES sono generati da strutture di test che mettono un apparecchio di illuminazione su un rig che ruota (o ruota intorno all'apparecchio stesso) e misura l'intensità della luce a vari angoli. Per i piccoli dispositivi in fase di test (DTT), come un singolo LED, questi banchi di prova sono facilmente in grado di misurare rapidamente l'intensità con un gran numero di angolazioni diverse. Per gli apparecchi più grandi, come la maggior parte delle luci di coltivazione a LED, il banco di prova diventa molto costoso in quanto deve essere piuttosto grande. Invece di misurare l'intensità della luce ad ogni grado di rotazione, è molto più economico misurare solo a pochi angoli. Più grande è l'apparecchio di illuminazione, più accurato è il test e il file IES risultante, più costoso diventa. La maggior parte degli apparecchi di illuminazione a LED sono relativamente grandi e quindi costosi da modellare con precisione utilizzando questo metodo.
Se un file IES ha solo misurazioni da poche angolazioni, il software di mappatura della luce architettonica deve fare più ipotesi su quale sarà l'intensità della luce relativa effettiva ad angoli che non sono inclusi nel file IES, di solito semplicemente prendendo una media ponderata tra i due angoli più vicini inclusi nel file IES.
Risolvere i problemi dell'impianto
La combinazione del campionamento ad angolo sparso nei file IES e del campionamento spaziale sparso da parte del modello stesso può portare a deviazioni significative tra il modello e la realtà. Ancora una volta, per gli occhi umani che potrebbero anche non essere in grado di distinguere una differenza del 10% nell'intensità della luce, questo non è un problema, ma per le piante in una stanza di coltivazione queste deviazioni possono avere un impatto significativo. I punti caldi in una stanza di coltivazione possono stressare le piante e ridurre la resa, mentre le aree con livelli di luce inferiori a quelli desiderati possono anche ridurre la resa.
Le piante di cannabis hanno requisiti minimi di luce diversi nelle diverse fasi di crescita e i livelli massimi di luce variano a seconda dello sforzo. L'utilizzo di modelli di mappatura della luce per determinare con precisione il tipo, il numero e il posizionamento e l'altezza esatti degli apparecchi di illuminazione per garantire livelli di luce ottimali in tutto il baldacchino può garantire che tutte le piante ricevano un'illuminazione ideale. Una modellazione accurata della luce può anche aiutare a far crescere il layout della stanza per ottimizzare l'utilizzo della luce, riducendo al minimo lo spazio sprecato e massimizzando l'area del baldacchino disponibile.
Black Dog LED ha sviluppato un proprio software di mappatura della luce della stanza di coltivazione per eliminare questi problemi. Invece di utilizzare informazioni di test angolari campionare scarsamente, il software prende le informazioni di test di intensità angolare per ogni LED impiegato nei nostri apparecchi per modellare con precisione l'intensità angolare in ogni grado. Il software modella anche ogni punto - fino a ogni singolo pollice quadrato - piuttosto che utilizzare il campionamento spaziale sparso e la media delle letture nel mezzo. Questo ci consente di modellare in modo molto più accurato l'illuminazione di una stanza di coltivazione, identificando potenziali punti caldi e macchie scure che potrebbero non essere mai mostrati su una mappa luminosa generata dal software di illuminazione architettonica.
Le piante hanno esigenze di intensità spettrale e luminosa diverse rispetto agli occhi umani; perché utilizzare un software progettato per le esigenze degli occhi umani per modellare la tua stanza di coltivazione delle piante?
