Luzes de cultivo: posição, cobertura e PPFD

A disposição das luzes de cultivo deve avaliar em conjunto a quantidade de luminárias, o espaçamento, a altura de montagem, a dimensão da canópia, a sobreposição da cobertura e um mapa de PPFD ao nível da canópia. Uma leitura central elevada não permite determinar se as extremidades e os cantos recebem luz suficiente nem se a disposição contém pontos quentes, corredores pouco iluminados ou pouca uniformidade.

Este guia centra-se no posicionamento e na cobertura. Se estiver a escolher comprimentos de onda ou a tentar compreender as respostas das plantas à qualidade da luz, leia o nosso guia sobre a ciência do espetro das luzes LED de cultivo. Para planear o espaço em redor da iluminação, utilize o guia de disposição de uma sala de cultivo interior ou o guia de planeamento da disposição de uma estufa.

Se pretende um planeador de luzes de cultivo ou um espaço de trabalho visual para o posicionamento, consulte o Garden Architect. Utilize-o para organizar a disposição e, depois, verifique a cobertura com os dados das luminárias e um mapa de PPFD ao nível da canópia.

Utilizará duas medições de luz ao longo do processo de planeamento:

• A densidade do fluxo de fotões fotossintéticos (PPFD) mede os fotões fotossintéticos que chegam a um ponto da canópia por segundo. A sua unidade é µmol m⁻² s⁻¹.
• O integral de luz diária (DLI) totaliza os fotões fotossintéticos que chegam ao longo de um dia. A sua unidade é mol m⁻² d⁻¹.

A norma ANSI/ASABE sobre radiação para plantas define estas grandezas. A PPFD descreve o mapa num determinado momento. O DLI relaciona essa intensidade com as horas de luz. Os watts elétricos não substituem nenhuma destas medições, porque descrevem a potência elétrica de entrada, não os fotões que chegam às plantas.

Ação secundária para utilizadores atuais: Abrir o Garden Architect

Índice

• Adequar as luminárias à área da canópia
• Definir o espaçamento e a sobreposição da cobertura
• Sobreposição da cobertura das luzes de cultivo
• Ler ou criar um mapa de PPFD
• Escolher a altura de montagem
• Verificar a uniformidade e a diminuição nas extremidades

Adequar as luminárias à área da canópia

Uma disposição útil das luzes de cultivo começa pela área plantada e por um objetivo de PPFD ou DLI específico da cultura. Termina com um mapa medido. Entre estes dois pontos, estima-se a quantidade de luminárias, posicionam-se distribuições reais das luminárias a uma altura indicada, verificam-se a sobreposição e os limites e revê-se o projeto antes de o considerar um plano operacional.

Reunir os dados antes de posicionar as luminárias

Registe a largura e a profundidade da área plantada, não apenas as dimensões da sala. Um corredor, reservatório, espaço de manutenção ou troço não plantado de uma bancada não deve ter o mesmo estatuto que a canópia da cultura. Assinale cada superfície de canópia separadamente caso as estantes ou bancadas estejam a alturas diferentes.

Em seguida, defina o plano previsto do topo da canópia. A altura de montagem é a distância entre a superfície emissora de luz e esse plano. Uma medição da altura da sala não é suficiente, porque as plantas crescerão em direção à luminária. A distância planeada deve contemplar a posição mais próxima prevista da canópia, não apenas a altura de plantas recém-transplantadas.

Escolha um objetivo a partir de um registo validado da planta ou de um estudo identificado sobre a cultura. Evite um objetivo genérico para «plantas de interior». A cultura, a cultivar, a fase de crescimento, a temperatura e o objetivo de produção podem alterar o DLI ou a PPFD úteis. Gavhane e colegas verificaram que diferentes fotoperíodos com a mesma PPFD produziram resultados distintos num sistema de alface iceberg. Walters e colegas verificaram que as respostas das ervas aromáticas ao DLI também variavam consoante a cultura e a temperatura média diária. Ertle e Kubota relataram um compromisso específico da cultivar entre o DLI no final do ciclo, a queimadura das pontas da alface e o rendimento.

Se a sua fonte indicar o DLI e a luz funcionar com uma emissão constante, converta o DLI em PPFD média:

PPFD média = DLI objetivo ÷ (horas de luz × 0.0036)

O cálculo inverso é:

DLI = PPFD média × horas de luz × 0.0036

A constante converte micromoles por segundo em moles por dia. Estas equações relacionam a PPFD e o fotoperíodo, mas não demonstram que quaisquer duas combinações com o mesmo DLI produzam a mesma cultura. A resposta da cultura também pode depender da temperatura, da cultivar, da fase e do momento de aplicação da luz.

Por exemplo, uma PPFD média de 240 µmol m⁻² s⁻¹ durante um fotoperíodo de 16 horas resulta em 13.82 mol m⁻² d⁻¹, valor que se arredonda para um DLI de 14 mol m⁻² d⁻¹. Um valor de 300 µmol m⁻² s⁻¹ durante as mesmas 16 horas resulta em 17.28 mol m⁻² d⁻¹, não 15. É por isso que a PPFD, o DLI e o fotoperíodo devem ser verificados em conjunto antes de serem incorporados na disposição.

Estimar a quantidade de luminárias

Os dados necessários sobre a luminária são o fluxo de fotões fotossintéticos (PPF), expresso em µmol s⁻¹, juntamente com uma distribuição espacial da intensidade ou um mapa da canópia a uma altura indicada. Uma designação comercial de cobertura sem a respetiva altura, área mapeada e PPFD objetivo não fornece informação suficiente para elaborar a disposição.

Comece por estimar o fluxo de fotões necessário para a área plantada:

fluxo de fotões recebido necessário =
PPFD média objetivo × área plantada

Em seguida, tenha em conta a utilização dos fotões, ou seja, a fração dos fotões emitidos pelas luminárias que chega à superfície-alvo:

quantidade inicial de luminárias =
fluxo de fotões recebido necessário
÷ (PPF da luminária × utilização estimada dos fotões)

Arredonde o resultado por excesso para uma luminária inteira. Balasus e colegas definem a utilização dos fotões como o fluxo de fotões recebido dividido pelo fluxo de fotões emitido pelo sistema de iluminação. O cálculo constitui uma primeira estimativa baseada nessa relação e nas grandezas normalizadas de PPFD e PPF. Não é uma disposição fotométrica, e o pressuposto de utilização deve permanecer visível junto do resultado.

Considere uma superfície plantada de 2 m² com uma PPFD média objetivo de 220 µmol m⁻² s⁻¹. A canópia necessita de 440 µmol s⁻¹ de fluxo de fotões recebido. Se cada luminária emitir 300 µmol s⁻¹ e se assumir uma utilização dos fotões de 0.70, a estimativa será 440 ÷ 210 = 2.10 luminárias, pelo que a primeira proposta utiliza três. O exemplo não demonstra que três luminárias atinjam o objetivo em todos os pontos. As suas distribuições ainda podem criar um centro muito iluminado e extremidades pouco iluminadas.

Transformar a estimativa numa disposição

Posicione as luminárias estimadas sobre o contorno real da canópia. Utilize a distribuição de intensidade, o ficheiro IES ou o mapa de PPFD do fabricante para a altura de montagem proposta, quando estiver disponível. Mantenha todos os modelos de luminária, óticas, definições de regulação e orientações associados ao plano. Um mapa de outro modelo ou de outra altura não é equivalente.

Planeie para toda a canópia, em vez de dispor os centros das luminárias numa grelha visualmente ordenada. Os pontos interiores recebem frequentemente luz de mais luminárias adjacentes do que os pontos periféricos. Harbick e Mattson descreveram este efeito como um padrão em alvo: o centro torna-se mais luminoso, enquanto as extremidades e os cantos permanecem mais escuros. A disposição otimizada que testaram deslocou a luz para a periferia e alterou a altura das luminárias no centro. Utilizou 16 luminárias em vez de 20, aumentando simultaneamente a uniformidade mínima-média de 79% para 95%. Estes valores pertencem ao sistema testado, mas o resultado demonstra por que motivo um posicionamento baseado em medições pode superar uma grelha regular.

Utilize a primeira disposição para responder a quatro perguntas práticas:

1. A PPFD média estimada atinge o objetivo da cultura?
2. A PPFD mínima deixa alguma área plantada muito abaixo desse objetivo?
3. A PPFD máxima revela um ponto quente ocultado pela média?
4. As extremidades e os cantos estão incluídos no cálculo?

Se alguma resposta for incerta, o plano não está concluído. Ajuste a quantidade, a posição, a altura, a orientação ou a regulação das luminárias e volte a mapear.

Ponto de decisão: Consulte o Garden Architect para posicionar as luzes no plano geral do jardim. Utilize a cena para organizar as luminárias, as estantes e as áreas plantadas e, depois, confirme a cobertura com os dados das luminárias e medições na canópia.

Definir o espaçamento e a sobreposição da cobertura

Defina o espaçamento das luzes de cultivo comparando as respetivas distribuições de intensidade ao nível da canópia à altura de montagem planeada. Desloque as luminárias adjacentes até a sua sobreposição preencher o corredor de PPFD baixa entre elas, sem criar uma faixa excessivamente quente. Inclua as extremidades e os cantos e, depois, verifique o espaçamento com um mapa de PPFD completo. Não existe um valor de espaçamento independente da luminária.

Começar pelo padrão do feixe, não pela estrutura

A distância entre as estruturas das luminárias, por si só, diz muito pouco. Duas luminárias de barras podem apresentar diferentes espaçamentos entre LED, óticas, potências, comprimentos e distribuições de intensidade. Por conseguinte, o seu espaçamento útil pode diferir, mesmo quando as dimensões exteriores parecem semelhantes.

Comece por uma secção transversal de dois mapas de luminárias adjacentes. Observe a PPFD diretamente sob cada luminária e no ponto médio entre ambas. Se o ponto médio estiver muito abaixo do objetivo local, aproxime as luminárias, eleve-as para misturar as suas distribuições, altere a orientação ou escolha uma distribuição adequada à área. Se o ponto médio se tornar a faixa mais luminosa, afaste, baixe ou regule as luminárias, ou reveja a quantidade.

Utilize o contorno da canópia como limite do teste de espaçamento. A primeira luminária não deve ficar, por hábito, a metade de um espaçamento entre centros da parede. Deve ficar onde a sua distribuição real sustente a extremidade plantada sem enviar uma proporção excessiva da sua emissão para fora da superfície-alvo.

Tratar a altura e o espaçamento como uma única decisão

Elevar uma luminária geralmente distribui a sua emissão por uma área maior, mas também pode permitir que mais fotões escapem para além do limite plantado. Baixá-la pode melhorar a captação de fotões e a intensidade, mas uma luminária com LED muito espaçados ou feixes locais estreitos pode revelar faixas ou lacunas antes de esses feixes se misturarem.

Sheibani e colegas testaram uma luminária densa e regulável a 45, 35, 25 e 15 cm acima de uma canópia de alface. Com uma PPFD constante de 160 µmol m⁻² s⁻¹, o consumo de energia durante os 15 dias de cultivo diminuiu de 40 kWh a 45 cm para 20 kWh a 15 cm, sem diferença significativa na biomassa nesse ensaio. Sem regulação, a PPFD aumentou de 160 para 480 µmol m⁻² s⁻¹ quando a luminária passou de 45 para 15 cm. Uma luminária anterior, com espaçamento mais disperso, não pôde ser utilizada tão perto porque os seus feixes não se misturavam uniformemente.

Esse estudo sustenta a iluminação próxima da canópia quando a geometria e os controlos da luminária o permitem. Não estabelece 15 cm como uma altura de suspensão geral. Um painel diferente, estudado por Wong e Zhou, tornou-se mais uniforme à medida que a distância aumentava, exceto quando os refletores e as lentes alteravam a distribuição. As duas conclusões são compatíveis, porque o espaçamento entre elementos da luminária, as óticas, os refletores, as dimensões e a altura funcionam em conjunto.

Um método de espaçamento que pode repetir

1. Desenhe o contorno plantado e a altura prevista da canópia.
2. Escolha uma altura de montagem candidata dentro das condições de utilização documentadas da luminária.
3. Importe ou meça a distribuição da luminária a essa altura.
4. Posicione as primeiras luminárias e examine a PPFD no ponto médio entre elas.
5. Adicione os pontos periféricos e os cantos ao mesmo mapa.
6. Desloque as luminárias em incrementos pequenos e documentados.
7. Compare o mínimo, o máximo, a média e a uniformidade após cada alteração.
8. Mantenha a disposição que atinge o objetivo em toda a área plantada, com um compromisso aceitável entre a quantidade de luminárias, a emissão e o escape de fotões.
9. Meça a disposição instalada antes de confiar nela.

Não copie o espaçamento entre centros de um estudo como regra. Gavhane e colegas utilizaram quatro tubos espaçados 15 cm na sua própria estrutura vertical de cultivo hidropónico. Zou e colegas utilizaram 12 tubos com um espaçamento de 20 cm e, depois, ajustaram os ângulos dos tubos com base num mapa de PPFD. Essas dimensões descrevem sistemas de ensaio específicos. A lição que pode ser repetida consiste em mapear, ajustar e medir.

Ação prática: Consulte o Garden Architect para posicionar as luminárias candidatas e registar a sua relação com a área plantada. Os utilizadores atuais podem, depois, abrir a configuração, mas a disposição visual continua a necessitar de uma verificação da cobertura ao nível da canópia.

Sobreposição da cobertura das luzes de cultivo

A sobreposição da cobertura é a área onde a luz de duas ou mais luminárias chega aos mesmos pontos da canópia. Uma sobreposição útil eleva os valores mínimos entre luminárias na direção do objetivo da cultura. Uma sobreposição deficiente deixa faixas ou corredores pouco iluminados. Uma sobreposição excessiva pode produzir uma faixa central luminosa enquanto o limite continua a receber luz insuficiente.

Interpretar a sobreposição como uma soma ao longo da canópia

Em qualquer ponto do mapa, a PPFD corresponde à soma dos contributos que aí chegam provenientes das luminárias próximas. Harbick e Mattson modelaram esta soma com dados de intensidade das luminárias ao nível da canópia. Wong e Zhou também somaram os contributos de fotões ao longo da superfície-alvo mapeada. Isto torna a sobreposição uma questão mensurável de distribuição, em vez de uma percentagem escolhida antecipadamente.

Imagine duas áreas de incidência de luminárias idênticas. Diretamente sob cada luminária, uma área de incidência pode predominar. Perto do ponto médio, ambas contribuem. Numa extremidade exterior, apenas uma luminária pode contribuir de forma significativa, e parte da sua distribuição pode ficar fora da área plantada. Por conseguinte, o centro pode atingir ou ultrapassar o objetivo enquanto a extremidade permanece pouco iluminada.

Distinga quatro termos no plano:

• A área de incidência da luminária é a distribuição de PPFD de uma luminária a uma altura e regulação indicadas.
• A sobreposição da cobertura é a área onde se somam as distribuições das luminárias adjacentes.
• A diminuição nas extremidades é a PPFD mais baixa junto de um limite, porque contribuem menos luminárias e alguns fotões saem da área plantada.
• A uniformidade é uma estatística calculada a partir do mapa completo. Não é uma avaliação visual baseada na simetria das luminárias.

Corrigir valores mínimos sem criar um ponto quente

Quando o mapa apresentar um corredor de valores baixos entre luminárias, verifique se a causa é o espaçamento entre centros, a altura de montagem, a orientação das luminárias ou uma distribuição estreita. Altere uma variável de cada vez para conseguir identificar qual alteração melhorou o mapa.

Mais luminárias podem preencher o corredor, mas a quantidade não é a única opção. Harbick e Mattson melhoraram a sua disposição de ensaio alterando o posicionamento e a altura, com menos luminárias do que na disposição regular. Zou e colegas alteraram os ângulos dos tubos e repetiram as medições da grelha. Estes exemplos favorecem o ajuste baseado em medições em detrimento da adição de luminárias até a média parecer suficientemente elevada.

A regulação pode ajudar quando toda a região central apresenta valores altos, enquanto a periferia permanece perto do objetivo. Se regular todas as luminárias também reduzir a periferia para um valor inferior ao objetivo, altere primeiro a geometria. Poderá ser necessário deslocar as luminárias exteriores em direção ao limite, alterar a altura das luminárias centrais, utilizar zonas controladas de forma independente ou escolher uma distribuição mais adequada à canópia.

As superfícies laterais refletoras constituem outro possível tratamento dos limites. Na matriz personalizada modelada por Wong e Zhou, os refletores laterais redirecionaram a luz que escapava e alteraram tanto a irradiância média como a uniformidade. Os refletores não criam fotões. Redirecionam alguma da luz que, de outro modo, não atingiria o alvo. A melhoria observada no estudo estava associada ao respetivo refletor, lente, painel e distância, pelo que não deve ser reproduzida como um ganho de desempenho universal.

Se adicionar material refletor em torno de uma área de cultivo real, integre no projeto o fluxo de ar, a humidade, a temperatura, a higienização, o acesso e a segurança contra incêndios. Sheibani e colegas verificaram que as cortinas refletoras não produziam a mesma resposta da cultura em todas as condições de PPFD testadas e que podiam obstruir o fluxo de ar. Trate os limites refletores como uma variável do sistema, não como uma solução gratuita para um espaçamento deficiente.

Verificar a sobreposição a mais do que uma altura da canópia

Um plano de luminárias pode parecer uniforme à altura do transplante e tornar-se estriado quando a canópia cresce e se aproxima. O intervalo utilizável depende da geometria da luminária e da altura prevista da cultura.

Antes da instalação, faça o mapeamento à distância mínima prevista entre a luminária e a canópia, caso o software ou os dados da luminária o permitam. Após a instalação, volte a verificar quando a altura da canópia mudar o suficiente para alterar a distribuição. A investigação sobre iluminação próxima da canópia e sobre matrizes a curta distância demonstra que a relação entre a altura, o espaçamento entre elementos, as óticas e os limites determina se as distribuições se misturam uniformemente.

Ação prática: Consulte o Garden Architect para comparar posições candidatas das luminárias na disposição completa. Assinale quaisquer zonas de sobreposição planeadas, correções periféricas e pressupostos de altura, para que possam ser testados após a instalação.

Ler ou criar um mapa de PPFD

Um mapa de PPFD regista a intensidade luminosa num conjunto regular de pontos ao nível da canópia em toda a área plantada. Deve incluir a periferia e os cantos e, depois, indicar o mínimo, o máximo, a média e uma métrica de uniformidade identificada. Utilize o mapa para detetar pontos quentes e zonas pouco iluminadas, ajustar a disposição e repetir a medição.

Criar a grelha de medição

Faça todas as leituras do sensor no mesmo plano de referência. Numa cultura viva, esse plano é o topo da canópia. Numa instalação vazia, apoie o sensor à altura planeada da canópia. Registe a distância vertical entre a superfície emissora de luz da luminária e esse plano.

Divida a área plantada numa grelha regular. A grelha deve ser suficientemente fina para revelar alterações entre luminárias e junto aos limites. Não existe uma quantidade universal de pontos, porque um painel pequeno, uma luminária de barras comprida, uma sala e uma estante de vários níveis têm escalas espaciais diferentes.

As grelhas de investigação mostram como os métodos se adaptam ao sistema. Zou e colegas mediram 63 pontos numa grelha de nove por sete, 30 cm abaixo de 12 tubos LED. Wong e Zhou mediram um painel de 88 cm por 54 cm numa grelha de 32 por 28, a uma distância de 15 cm. Harbick e Mattson calcularam pontos ao nível da canópia a partir de dados IES e, depois, verificaram a previsão com um sensor quântico. Estes são métodos de estudos, não modelos obrigatórios para todas as salas de cultivo.

Inclua sempre:

• Os quatro cantos de cada retângulo plantado
• Pontos ao longo de todas as extremidades plantadas
• Pontos diretamente sob luminárias representativas
• Pontos médios entre luminárias adjacentes
• Qualquer junção, faixa, sombra ou alteração visível da geometria de montagem

Não elimine um canto com um valor baixo por este reduzir a média. As leituras nas extremidades e nos cantos revelam frequentemente o problema de cobertura que uma leitura central não deteta. Harbick e Mattson, Sheibani e colegas e Zou e colegas relataram perdas nos limites ou valores inferiores nas extremidades dos respetivos sistemas.

Medir em condições controladas

Utilize um sensor quântico para recolher as leituras de PPFD ao nível da canópia, tal como nos estudos de Gavhane e colegas, Harbick e Mattson e Zou e colegas. Mantenha constantes a posição do sensor e a emissão das luminárias em toda a grelha, para que cada ponto pertença ao mesmo mapa.

Registe juntamente com as leituras o modelo da luminária, a altura de montagem, a orientação, a regulação da emissão, o espaçamento da grelha, a data e o estado da canópia. Estes dados permitem reproduzir o mapa depois de alterar a disposição ou a altura da canópia.

Se o software gerar o mapa a partir dos dados do fabricante, identifique-o como calculado. Continua a ser necessário um mapa da instalação, porque as posições reais das luminárias, as tolerâncias de montagem, as paredes, as estantes e a altura da canópia podem diferir do projeto. Harbick e Mattson relataram que as leituras dos sensores quânticos coincidiam com a PPFD calculada para a canópia dentro de 2 µmol m⁻² s⁻¹, mas essa concordância resultou de um método fotométrico e de medição específico.

Calcular as estatísticas do mapa

Some todos os valores da grelha e divida pelo número de pontos para obter a PPFD média. Registe separadamente as leituras mais baixa e mais elevada. Em seguida, identifique a equação utilizada para a uniformidade.

Para uma verificação da disposição adequada a principiantes, utilize a uniformidade mínima-média:

uniformidade mínima-média =
PPFD mínima ÷ PPFD média

Se a mínima for 170 µmol m⁻² s⁻¹ e a média for 200 µmol m⁻² s⁻¹, a uniformidade mínima-média será 0.85, ou 85%. Uma segunda disposição com a mesma média poderia apresentar um mínimo de 100 e um máximo de 300. A média, por si só, ocultaria tanto a zona pouco iluminada como o ponto quente.

«Uniformidade» é um termo ambíguo sem a fórmula. Harbick e Mattson apresentaram várias medidas, incluindo mínima-média, mínima-máxima, média-máxima, desvio absoluto médio e desvio-padrão. Wong e Zhou definiram a uniformidade no seu trabalho como o mínimo dividido pela média. Indique a métrica escolhida sempre que comparar mapas.

Não aplique um único limiar de aprovação ou reprovação a todos os cultivos. Zou e colegas exigiram uma uniformidade mínima-média de, pelo menos, 80% como controlo experimental. Wong e Zhou conceberam matrizes específicas para, pelo menos, 0.70 e relataram valores superiores a 0.80 em algumas configurações. Esses limiares pertencem aos projetos dos estudos. O seu nível de aceitação deve corresponder à cultura, à luminária, à tolerância de produção, ao método de medição e à norma de projeto aplicável.

Utilizar um ciclo de mapeamento e ajuste

A cor pode facilitar a leitura rápida de um mapa, mas mantenha os valores visíveis. Um gradiente de cor suave pode ocultar um ponto baixo estreito se a grelha for demasiado grosseira. Leia primeiro os números e, depois, utilize a visualização para localizar padrões.

Classifique cada problema antes de deslocar as luminárias:

• Um ponto quente central sugere um contributo excessivo no interior relativamente ao limite.
• Um corredor pouco iluminado sugere uma mistura insuficiente entre distribuições adjacentes.
• Uma periferia pouco iluminada sugere poucos contributos nas extremidades ou um escape excessivo de fotões.
• Um mapa estriado pode indicar uma altura de montagem reduzida para o espaçamento entre LED ou a orientação da luminária.
• Um ponto baixo isolado pode corresponder a uma sombra, um erro de medição ou uma obstrução local e deve ser medido novamente.

Altere uma variável, repita toda a grelha e compare as estatísticas nas mesmas condições. Conserve o mapa anterior. O registo do antes e do depois mostra se o ajuste corrigiu a área mais fraca ou transferiu o problema para outro local.

Ação prática: Consulte o Garden Architect para manter o mapa de PPFD associado à disposição física das luzes e das superfícies plantadas. O planeador organiza a disposição; a sua grelha medida determina se a cobertura funciona.

Escolher a altura de montagem

A altura de montagem altera simultaneamente a intensidade, a mistura dos feixes, a captação de fotões e as perdas nas extremidades. Uma luminária mais baixa pode reduzir o escape e o consumo de energia quando a sua distribuição se mantém uniforme, mas também pode expor lacunas ou pontos quentes. Escolha a altura em conjunto com a disposição das luminárias e, depois, compare os mapas da canópia à menor distância prevista da cultura.

Por que motivo mais perto nem sempre é melhor

Aproximar uma luminária geralmente aumenta a PPFD nos pontos sob a mesma quando a emissão se mantém constante. O efeito em toda a canópia depende da dimensão da luminária, do espaçamento entre LED, das óticas, da orientação e dos limites. As barras e os painéis extensos a curta distância não devem ser tratados como fontes pontuais ideais, pelo que a lei do inverso do quadrado não é uma regra exata de disposição para todas as luminárias.

O estudo de Sheibani e colegas sobre alface com iluminação próxima da canópia demonstrou o potencial benefício. Com uma luminária densa regulada para manter 160 µmol m⁻² s⁻¹, a redução da distância entre a luminária e a canópia de 45 cm para 15 cm diminuiu para metade o consumo de energia de iluminação relatado durante o ciclo de 15 dias. Os mesmos investigadores rejeitaram uma primeira luminária com espaçamento disperso para utilização próxima, porque esta não produzia sobreposição suficiente dos feixes.

Wong e Zhou obtiveram uma uniformidade elevada a curta distância com uma combinação personalizada de espaçamento entre LED, lentes e refletores laterais. Um resultado do projeto ultrapassou uma uniformidade de 0.80 quando a distância entre os LED e a canópia correspondia a metade do espaçamento testado da matriz. Essa proporção aplica-se ao seu projeto de painel. Não constitui uma fórmula geral de montagem.

Estes estudos apontam para uma regra condicional: baixe a luminária apenas enquanto toda a área plantada permanecer dentro dos limites aceites do mapa. Se o mínimo diminuir, surgirem faixas ou o máximo subir demasiado acima do objetivo, a luminária está demasiado perto para essa geometria e regulação da emissão.

Por que motivo uma maior altura nem sempre é mais uniforme

Uma maior distância pode ajudar os feixes adjacentes a misturarem-se, mas também pode espalhar fotões para além do limite da cultura. Um mapa pode parecer mais uniforme enquanto a utilização dos fotões diminui. Elevar a luz e aumentar a potência para recuperar a PPFD média pode, por conseguinte, trocar a mistura espacial por mais escape e maior consumo de energia.

O contorno da canópia é importante neste contexto. Uma área-alvo grande sob uma luminária ampla pode captar uma fração diferente dos fotões emitidos relativamente a uma bancada estreita sob a mesma luminária. Balasus e colegas demonstraram que a utilização dos fotões varia consoante a área-alvo efetiva. Sheibani e colegas observaram um maior escape de fotões junto às extremidades das bancadas com uma separação superior.

Por conseguinte, a uniformidade deve ser analisada em conjunto com o mínimo, o máximo, a média e a emissão necessária para os produzir. Uma disposição com uma boa proporção, mas uma média inferior ao objetivo da cultura, continua a fornecer luz insuficiente. Uma disposição com uma boa média, mas um mínimo fraco, continua a deixar parte da cultura para trás. Uma disposição que apenas cumpra ambos com uma regulação de potência impraticável poderá necessitar de outra geometria ou de uma luminária mais adequada.

Definir a altura instalada

Utilize esta sequência para a decisão final sobre a altura:

1. Defina as posições mais próxima e mais distante previstas da canópia.
2. Obtenha ou crie distribuições das luminárias a distâncias candidatas dentro desse intervalo.
3. Compare a PPFD média, a PPFD mínima, a PPFD máxima, a uniformidade mínima-média e a utilização estimada dos fotões.
4. Verifique a periferia quanto ao escape de fotões e o interior quanto a faixas quentes.
5. Confirme se a luminária pode ser regulada ou dividida em zonas caso a posição mais próxima da canópia eleve a PPFD acima do plano.
6. Escolha um sistema de montagem capaz de manter consistentemente a distância pretendida.
7. Meça o mapa da instalação ao nível da canópia.
8. Volte a verificar após um crescimento significativo da canópia ou uma alteração da posição das luminárias.

Mantenha a resposta da cultura separada do desempenho da disposição. Num sistema de alface iceberg, Gavhane e colegas obtiveram o maior peso fresco e a maior eficiência de utilização dos recursos com um DLI de 11.5 mol m⁻² d⁻¹ sob 200 µmol m⁻² s⁻¹ durante 16 horas. Um DLI superior de 14.4 no mesmo ensaio reduziu várias medidas de crescimento. Zou e colegas recomendaram diferentes níveis de PPFD para duas cultivares de alface testadas, com base nos compromissos entre rendimento e energia. Estes valores são exemplos de conclusões específicas das cultivares e dos sistemas, não objetivos para todas as alfaces.

Verificar a uniformidade e a diminuição nas extremidades

A verificação final deve incluir o mínimo, o máximo e a média da canópia, juntamente com uma métrica de uniformidade identificada, como a PPFD mínima dividida pela PPFD média. Examine separadamente os cantos e as extremidades plantadas, porque esses pontos recebem contributos de menos luminárias e podem permanecer pouco iluminados enquanto o centro atinge o objetivo.

A disposição final deve responder a uma pergunta simples: conseguem as luminárias instaladas manter toda a área plantada dentro do plano da cultura, desde a posição mais distante até à mais próxima prevista da canópia? Caso contrário, reveja a altura, o espaçamento, as zonas de emissão, a escolha das luminárias ou o limite plantado e volte a medir.

Ação de decisão: Consulte o Garden Architect para posicionar as luzes selecionadas, registar a altura planeada e verificar a sua compatibilidade com as estantes, as bancadas e as zonas plantadas. Os utilizadores atuais podem abrir o Garden Architect como passo secundário. Mantenha o mapa de PPFD com o projeto para que o desenho e o resultado medido permaneçam associados.