Come scegliere l’illuminazione LED per la coltivazione: watt, PPFD e dimensione della tenda di coltivazione

Per scegliere la giusta illuminazione LED, consideri la superficie da illuminare, non solo i watt indicati sulla confezione. In questo articolo scoprirà che cosa significano PPF, PPFD, µmol/J e DLI, quanta luce serve a pomodori, peperoncini o insalate, quale potenza è adatta alla Sua tenda e come valutare spettro, altezza di sospensione e dimmerazione. Alla fine troverà una tabella comparativa di specifici apparecchi LED in base alle dimensioni della tenda.

Cominci dalle dimensioni della tenda

I produttori di LED per la coltivazione indicano per ogni apparecchio la superficie consigliata, ad esempio 80 × 80 cm o 1,2 × 1,2 m. La superficie è il primo dato da considerare:

• Misuri le dimensioni interne della tenda o della superficie che desidera illuminare.
• Scelga un apparecchio che il produttore consiglia per quella superficie. Un apparecchio troppo piccolo potrebbe illuminare in modo insufficiente i bordi; se necessario, è possibile ridurre la potenza di un modello più potente. Sono determinanti la distribuzione del PPFD e il DLI desiderato.
• Solo dopo confronti efficienza, spettro e dotazioni (dimmerazione, controllo, grado di protezione).

Per gli apparecchi della nostra tabella comparativa qui sotto, la potenza a pieno regime è generalmente compresa tra 280 e 420 W per m² di superficie di coltivazione. Per la tenda più piccola, da 60 × 60 cm, è maggiore: ad esempio, il SANlight EVO LED Set 60 ha una potenza di 200 W su 0,36 m². Per questo piccolo set, il produttore consiglia la dimmerazione, perché la piena potenza potrebbe essere eccessiva, soprattutto per le piantine. I watt sono però solo un’indicazione approssimativa. La quantità di luce prodotta dall’apparecchio a partire dai watt dipende dalla sua efficienza.

PPF, PPFD, µmol/J e DLI: che cosa significano

La tradizionale banda della radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) è compresa tra 400 e 700 nm. Anche lunghezze d’onda maggiori possono essere utili per la fotosintesi se combinate con questa luce: consulti la sezione sul far-red. Per le luci da coltivazione, quindi, non cerchi lumen o lux, ma questi dati:

Per un PPFD costante o medio nel tempo durante l’illuminazione, la conversione è: DLI = PPFD × numero di ore di illuminazione × 3600 / 1.000.000. Inversamente, può calcolare il PPFD medio necessario: PPFD = DLI × 1.000.000 / (ore × 3600).

Quanta luce serve alle piante

Le raccomandazioni delle università sono di solito espresse come DLI. Nella tabella abbiamo calcolato da questi dati il PPFD medio per 16 ore di illuminazione al giorno. Consideri i valori come indicativi: variano in base alla varietà, alla temperatura e ad altre condizioni.

Per la lattuga, Cornell raccomanda un DLI di 17 solo in presenza di una buona circolazione dell’aria tra le foglie in crescita. In caso contrario consiglia un DLI inferiore, pari a 13–14, perché la crescita rapida può causare necrosi marginale delle foglie giovani (tipburn) dovuta a un apporto insufficiente di calcio all’apice vegetativo. Più luce, quindi, non è sempre meglio. Gli ortaggi da frutto, come pomodori e peperoncini, invece, tollerano e sfruttano più luce. Descriviamo in dettaglio la coltivazione dei peperoncini sotto lampada nell’articolo Come coltivare peperoncini sotto illuminazione artificiale.

Quanti watt LED servono per una tenda: tabella comparativa

La tabella presenta apparecchi LED della nostra offerta, ordinati in base alla superficie consigliata indicativa. Riprendiamo potenza, flusso ed efficienza dai cataloghi; per la linea Varidrive, i dati sono verificati solo nell’offerta di Higarden. La superficie consigliata, da sola, non determina l’idoneità per una specifica coltura: confronti anche PPFD, durata dell’illuminazione e DLI. Per SANlight, l’asterisco indica il flusso nella banda più ampia 400–780 nm e l’efficienza calcolata dividendo il flusso per la potenza dell’intero apparecchio. L’efficienza dei moduli superiore a 3 µmol/J indicata dal produttore si riferisce ai moduli LED, non all’intero apparecchio. Questi valori non sono quindi direttamente confrontabili con PPF ed efficienza riferiti alla banda PAR 400–700 nm.

Potenza indicativa secondo la tabella:

• Tenda 80 × 80 cm: 200–265 W
• Tenda 100 × 100 cm: 300–400 W
• Tenda 120 × 120 cm: 475–530 W
• Tenda 150 × 150 cm: 640–720 W

La colonna «Flusso per m²» indica il flusso fotonico dichiarato dell’apparecchio diviso per la superficie della tenda. Non è una misurazione del PPFD: non tiene conto della geometria dell’apparecchio, delle perdite né dei riflessi delle pareti. Per Lumatek ATS 200W PRO, il rapporto è pari a 794 µmol/m²/s, mentre il catalogo del produttore indica un PPFD medio di circa 511 µmol/m²/s a un’altezza di 40 cm, con riflessione delle pareti nulla e a piena potenza. Per ATS 300W PRO, il rapporto è 816 e il PPFD medio di catalogo è circa 572 µmol/m²/s nelle stesse condizioni. In questi due esempi si tratta di circa il 64–70% del rapporto semplice; non è un coefficiente di conversione universale per altre installazioni.

Per superfici più grandi è possibile usare più apparecchi piccoli oppure un modello da un kilowatt, ad esempio Lumatek Zeus 1000W PRO EVO 3.1 (1025 W, PPF 3125 µmol/s) per una superficie di 1,5 × 2,0 m. Altri modelli sono disponibili nelle categorie LED Lumatek, LED SANlight, LED Maxibright e nell’intera categoria illuminazione LED per coltivazione.

I set SANlight EVO della tabella destinati a superfici da 1 × 1 m in su utilizzano due apparecchi. Secondo il produttore, la loro disposizione e inclinazione consentono un’illuminazione più uniforme; il risultato specifico dipende dall’installazione.

Efficienza µmol/J: perché conviene

L’efficienza determina quanto pagherà per l’elettricità a parità di quantità di luce. Ecco un confronto:

• Lampade HPS: le lampade HPS più efficienti con attacco a doppia estremità (double-ended), nei test di Nelson e Bugbee del 2014, raggiungevano circa 1,7 µmol/J. Un apparecchio di riferimento più datato, con grande attacco a vite e alimentatore magnetico, aveva un’efficienza di 1,02 µmol/J: non è un valore valido per tutte le lampade HPS.
• Requisito minimo per la certificazione: la versione 4.0 del programma DesignLights Consortium (DLC) richiede un’efficienza dichiarata di almeno 2,5 µmol/J nella banda 400–700 nm. La versione 3.0 prevedeva una soglia di 2,3 µmol/J. Si tratta di un requisito per l’inclusione nell’elenco DLC, non di un obbligo generale per gli apparecchi venduti nella Repubblica Ceca.
• Efficienza LED di catalogo: per Lumatek, Maxibright Daylight PRO e Varidrive, la tabella indica 2,5–3,1 µmol/J secondo i dati dei fornitori. I valori di catalogo potrebbero non corrispondere esattamente al rapporto tra PPF indicato e potenza, ad esempio per ATS 200W PRO il calcolo 508 / 208 dà circa 2,44 µmol/J. Per SANlight è riportato un calcolo riferito a una banda più ampia, contrassegnato con un asterisco.
• Stima tecnologica del 2020: Kusuma, Pattison e Bugbee hanno stimato che, per la tecnologia dell’epoca, il limite raggiungibile dagli apparecchi con diodi bianchi e rossi fosse di circa 3,4 µmol/J. Secondo gli autori, l’ottica protettiva contro acqua e umidità lo riduce di circa il 10%. Non è un limite fisico universale per tutti i LED.

Ad esempio, per un flusso di 1990 µmol/s, come quello del Lumatek Zeus 600W PRO 3.1, un apparecchio con efficienza di 3,1 µmol/J richiede circa 642 W. Con 2,5 µmol/J sarebbero circa 796 W e con 1,7 µmol/J circa 1171 W. La differenza si paga ogni giorno di illuminazione e una potenza maggiore comporta anche più calore nella tenda. Trova un confronto tra le vecchie lampade a scarica e i LED nell’articolo Coltivazione con illuminazione artificiale: HPS vs. LED.

Spettro: spettro completo, luce rossa e far-red

I dati di catalogo degli apparecchi della tabella indicano uno spettro completo per la crescita e la fioritura. Di solito, quindi, non è necessario sostituire la sorgente luminosa tra queste fasi. Ad esempio, Lumatek ATS PRO combina diodi bianchi, rossi e far-red.

• Far-red (700–750 nm): si trova appena oltre il limite della banda PAR. Secondo il lavoro di Zhen, van Iersel e Bugbee (2021), i fotoni far-red, se combinati con la luce ordinaria, contribuiscono alla fotosintesi della coltura tanto quanto i fotoni PAR, fino a una quota di circa il 30% dei fotoni. Gli autori propongono quindi la banda estesa 400–750 nm (ePAR). Il far-red è presente, ad esempio, negli apparecchi Maxibright Daylight PRO e Lumatek ATS PRO.
• Barre supplementari: per gli apparecchi Zeus, Lumatek offre barre separate far-red e UV. Secondo il produttore, la barra far-red si usa durante la fase vegetativa e all’inizio della fioritura, mentre quella UV si usa verso la fine della fioritura.
• Illuminazione supplementare dei livelli inferiori: si ottiene con barre separate sotto la chioma delle piante; consulti l’articolo Come scegliere i LED under canopy e inter-canopy.

Per piccole superfici con piantine, erbe aromatiche e Microgreens possono bastare barre e pannelli meno potenti, se garantiscono il PPFD e il DLI necessari. Ne parliamo più in dettaglio nell’articolo Come scegliere l’illuminazione per coltivare Microgreens.

Altezza di sospensione e uniformità

Più in alto è sospeso l’apparecchio, maggiore è la superficie illuminata, ma minore è l’intensità sulle piante. Scelga la distanza e la dimmerazione in base alle raccomandazioni del produttore e alle misurazioni del PPFD; nella fase successiva non è detto che per aumentare l’intensità basti abbassare il pannello.

• Cominci seguendo il manuale del produttore. Le distanze consigliate variano in base al modello e alla fase.
• Verifichi con una misurazione. Il PPFD effettivo all’altezza delle foglie si misura con un misuratore PAR, ad esempio Apogee SQ-520 o Maxibright PAR Meter. Misuri al centro e agli angoli.

L’articolo A quale altezza sospendere le luci per la coltivazione approfondisce le distanze specifiche.

Dimmerazione e controllo

La dimmerazione consente di utilizzare lo stesso apparecchio per le piantine e per le piante adulte e di risparmiare elettricità quando le piante non sfruttano la piena potenza.

• Dimmerazione a livelli: Lumatek ATS e Zeus sono dotati di un dimmer 0–10 V con livelli spento, 25, 50, 75 e 100%. Maxibright Daylight PRO ha un dimmer remoto 25/50/75/100%, mentre Varidrive ha un dimmer integrato dal 25 al 100%.
• Unità di controllo: tramite un’interfaccia di controllo compatibile, può collegare un’unità, ad esempio Maxibright Universal Lighting Controller 0-10V. Secondo la descrizione del prodotto, programma l’illuminazione, simula alba e tramonto e può ridurre la potenza degli apparecchi in caso di surriscaldamento. La forma del connettore RJ, da sola, non garantisce la compatibilità; la linea Daylight utilizza il sistema iLink e il controller Daylight corrispondente. Altri modelli sono disponibili nella categoria unità di controllo.
• Timer: per i LED ad alta potenza con driver integrato, consigliamo di controllare l’illuminazione tramite controller (si veda la descrizione degli apparecchi Lumatek Zeus). Se utilizza un timer, il suo cablaggio e la sua capacità di commutazione devono essere conformi al manuale e alla corrente di spunto del driver. È necessario verificare la corrente di spunto anche per gli apparecchi sotto i 600 W: il solo dato della potenza non è sufficiente.

I LED più potenti riscaldano la tenda. Quando sceglie la luce, tenga conto anche della ventilazione; consulti l’articolo Temperature elevate nella coltivazione indoor.

Domande frequenti

Quanti watt LED mi servono per una tenda da 100 × 100 cm?

Gli apparecchi che i produttori consigliano per una superficie di 1 × 1 m hanno nella nostra tabella una potenza di 300–400 W, ad esempio Maxibright Daylight PRO 300W (750 µmol/s) o SANlight EVO LED Set 100 (1090 µmol/s). Confronti soprattutto PPF ed efficienza, non solo i watt.

È meglio una luce potente o due più piccole?

Entrambe le soluzioni funzionano, se l’apparecchio copre tutta la superficie. Secondo il produttore SANlight, due apparecchi posizionati e inclinati in modo adeguato possono migliorare l’uniformità. Di solito, un solo apparecchio semplifica la sospensione e il cablaggio.

Lo spettro completo è sufficiente per la crescita e la fioritura?

Sì. Secondo i dati di catalogo, gli apparecchi della tabella sono destinati alla crescita e alla fioritura; adatti l’intensità alla coltura e alla fase di sviluppo. Le barre supplementari far-red o UV sono opzionali.

Come posso sapere quanta luce ricevono davvero le piante?

Misuri il PPFD con un misuratore PAR all’altezza delle foglie superiori, al centro e agli angoli della tenda. Con la media e il numero di ore di illuminazione può calcolare il DLI e confrontarlo con la raccomandazione per la Sua coltura.

Conviene acquistare un LED più costoso e più efficiente?

Una maggiore efficienza riduce i consumi durante il funzionamento, ma il tempo di ammortamento dipende anche dal prezzo d’acquisto, dalla durata dell’illuminazione e dal costo dell’elettricità. A parità di banda spettrale e di quantità di fotoni fornita, un apparecchio da 3,1 µmol/J consuma circa un quinto di elettricità in meno rispetto a uno da 2,5 µmol/J e, con la stessa posizione della sorgente, di solito produce meno calore.

Scelga il LED per la Sua tenda

Misuri la superficie, scelga un apparecchio nella riga corrispondente della tabella e controlli l’efficienza e la dimmerazione. Trova l’intera offerta nella categoria illuminazione LED per coltivazione, mentre i modelli più potenti sono disponibili nelle categorie Lumatek Zeus, SANlight EVO e Maxibright Varidrive. Se ha dubbi, ci scriva o venga a trovarci in uno dei nostri negozi: saremo lieti di consigliarLa sulla configurazione.