En el mundo de la agricultura comercial de interior, existe un asesino silencioso del rendimiento que ni siquiera el espectro más avanzado puede resolver por completo: la física de la interceptación de la luz. Cuando analizo los diseños de las instalaciones en nuestro laboratorio de ingeniería, a menudo veo una desconexión masiva entre las lecturas PAR del laboratorio y el rendimiento real de la planta en un entorno denso y de múltiples niveles. Un productor podría comprar un-nivel superiorbarra de luz de crecimiento led de espectro completo, cuélguelo a la altura recomendada y aún descubrirá que los nudos inferiores de sus cultivos están amarillentos o poco desarrollados.
Como ingeniero, no veo esto como un fracaso biológico; Yo lo veo como óptico. El problema es el "sombreado intra-dosel". En una granja vertical de alta-densidad, las hojas superiores de un cultivo actúan como escudos biológicos. Debido a que la luz viaja en línea recta, una fuente de luz centralizada-sin importar cuán poderosa sea-creará inevitablemente "sombras duras" debajo del follaje principal. Aquí es donde la lógica de ingeniería delluces de cultivo de tubos LEDofrece una alternativa superior al sistema tradicional de barras de alto-vataje.
La trampa de fuente puntual frente a la fuente de línea distribuida
Para entender por qué un diseño denso sufre bajo un diseño tradicionalbarra de luz LED de cultivo, tenemos que observar la diferencia entre una "Fuente puntual" y una "Fuente lineal". Una potente barra o tablero de LED concentrado en una sola carcasa actúa como una fuente puntual cuando se ve desde la perspectiva de una bandeja para plantas a 10 pulgadas de distancia. Esto crea un cono de luz con una dirección de viaje singular. Cuando las hojas se superponen en un dosel denso, bloquean esta luz de dirección única-, creando lo que llamamos "desiertos de fotones" en el dosel inferior.
Por el contrario, una serie deluces de cultivo de tubos LEDFunciona como una fuente de línea distribuida. Al distribuir los diodos en tres, cuatro o incluso cinco tubos delgados en un solo estante, atacamos efectivamente la cubierta desde una multitud de ángulos. En nuestro laboratorio SMT, hemos modelado cómo los rayos de luz del Tubo A pueden llegar debajo de las hojas que actualmente están a la sombra del Tubo B. Esta entrega de fotones multi-direccional es lo que los ingenieros llaman "interceptación similar a la-difusión". Imita la forma en que rebota la luz ambiental en un invernadero, asegurando que los estomas en la parte inferior y media de la planta permanezcan activos. Esta es la única manera de mantener una tasa metabólica alta en todo el cuerpo de la planta, no sólo en la corona superior.
La flotabilidad térmica y el fracaso del "micro-clima"
Un aspecto de ingeniería que muchas empresas comerciales ignoran al vender unbarra de luz de crecimiento led de espectro completoes el impacto del tamaño físico del accesorio en el flujo de aire. En un rack vertical denso, el espacio es un bien escaso. Una barra voluminosa y de perfil-ancho actúa como un enorme deflector térmico. Atrapa el aire caliente que se eleva entre el dosel y la luz, creando un microclima estancado.
En mi experiencia al solucionar problemas de arranques verticales fallidos, este aire estancado provoca dos desastres: deficiencia de calcio (debido a la baja transpiración) y un aumento en la temperatura de las hojas. Cuando la temperatura de la superficie de la hoja supera los 28-30 grados, la planta entra en un estado de estrés.
El perfil delgado de untubo de luz de crecimiento LED de espectro completoproporciona una importante ventaja de ingeniería aquí. Debido a que la "huella óptica" del tubo es tan pequeña, permite una flotabilidad térmica natural. El aire puede fluir libremente alrededor y entre los tubos, evitando la formación de bolsas de calor. EnJTGL, nuestros ingenieros han refinado el proceso de extrusión de nuestras carcasas de aluminio para maximizar la superficie y minimizar el ancho físico. Esto garantiza que el dispositivo en sí no se convierta en un obstáculo para los sistemas de control ambiental (HVAC) por los que el productor paga miles de dólares para operar.
Transmisión óptica: el costo oculto de las cubiertas de PC baratas
Cuando estamos fabricando unTubo de luces LED de cultivo, una de las decisiones más críticas que tomamos es la elección de la lente de policarbonato (PC). En un diseño denso, la luz debe "dirigirse" sin "concentrarse".
He visto innumerables tubos "económicos" de comerciantes no-fabricantes que utilizan cubiertas de PC lechosas o esmeriladas para ocultar diodos parpadeantes de baja-calidad. Desde el punto de vista de la ingeniería, estas cubiertas heladas son una catástrofe. Dispersan la luz en direcciones ineficientes, a menudo golpeando las paredes del estante en lugar de la cubierta. Peor aún, las cubiertas de PC de baja-calidad se degradan con la exposición a los rayos UV y a la luz azul, volviéndose amarillas en unos meses.
En JTGL, utilizamos lentes ópticos de alta transmitancia-estabilizados contra los rayos UV-que garantizan que el 94-96% de los fotones generados por los chips realmente lleguen a la cubierta vegetal. En una instalación de 2000-luz, una ganancia del 10% en la eficiencia de transmisión no es solo una especificación técnica: es una reducción directa en el costo operativo del productor. Al diseñar la lente para proporcionar un ángulo de haz de 120 grados, permitimos que la luz de los tubos vecinos se superponga perfectamente, creando un efecto de "fuego cruzado" que penetra las partes más profundas de una densa bandeja de hojas verdes.
La geometría de la luz reflejada
En un cultivo vertical estrecho, las paredes del rack o los revestimientos reflectantes del cuarto de cultivo forman parte del sistema de iluminación. Un perfil grande y amplio-barra de luz de crecimiento led de espectro completoa menudo bloquea la luz que debería reflejarse en el dosel. Es una ironía del mal diseño: cuanto más masiva es la luz, más ensombrece sus propios reflejos.
Linealluces de cultivo de tubos LEDpermitir el "reciclaje reflectante". Debido a que hay un espacio abierto significativo entre los tubos, la luz que rebota en el piso, los montantes del estante o las bandejas de plástico blanco puede viajar hacia arriba y a través del conjunto de iluminación, golpeando el techo o la parte inferior del estante de arriba y reflejándose hacia abajo nuevamente. Este "rebote de fotones" es esencial para llenar los huecos oscuros en un cultivo denso. Nuestros ingenieros diseñan el acabado de nuestras carcasas de tubos para que también sean reflectantes, lo que garantiza que el dispositivo en sí contribuya a dispersar la luz-en lugar de absorberla.
Fiabilidad en entornos de alta-humedad densa
Las densas marquesinas transpiran una enorme cantidad de humedad. En un estante vertical con cuatro o cinco capas, los niveles de humedad pueden alcanzar el 80-90% cerca de la superficie de la hoja. Este es un entorno brutal para la electrónica.
Cuando reviso las tasas de fracaso de variosTubo de luces LED de cultivoEn estos diseños, el punto de falla más común es el sello entre la tapa-del extremo y la carcasa de aluminio. La mayoría de los tubos "estándar" utilizan pegamento simple o una tapa de ajuste por fricción. En un diseño de alta-humedad densa, la humedad penetra estos sellos, lo que provoca "empañamiento de vapor" dentro de la lente o, peor aún, un cortocircuito-en la PCB.
Diseñamos nuestros tubos hortícolas con juntas de silicona con clasificación IP65 y conectores de cable integrados o G13 impermeables. No sólo los construimos para emitir luz; Los construimos para sobrevivir a la "tormenta biológica" creada por miles de plantas en transpiración. Para un ingeniero, la confiabilidad es la forma definitiva de eficiencia. Si un productor tiene que reemplazar el 5% de sus luces cada año debido a la entrada de humedad, sus cálculos de retorno de la inversión no tienen sentido.
Conclusión: ingeniería para el dosel, no para el catálogo
La decisión de alejarse de una concentraciónbarra de luz LED de cultivoa una matriz distribuida deluces de cultivo de tubos LEDEs una transición de la "iluminación simple" a la "entrega de fotones diseñada". Se trata de reconocer que en una granja densa y de escala-industrial, la forma en que la luz interactúa con el espacio es tan importante como la luz misma.
Al reducir las sombras a través de la diversidad geométrica, garantizar la estabilidad espectral a través de una gestión térmica superior y maximizar la transmisión a través de ópticas de alto-grado, brindamos al productor una herramienta que funciona con la biología de la planta en lugar de ir en contra de las leyes de la física. Al final del día, mi trabajo como ingeniero es asegurar que la última hoja en el estante inferior tenga las mismas oportunidades de prosperar que la que está en lo más alto. Cuando eliminas las sombras, eliminas los límites de tu rendimiento.
