Un dels aspectes més crítics a tenir en compte a l’hora de dissenyar una sala de cultiu interior de cànnabis és la col·locació correcta de llums per garantir la millor cobertura d’il·luminació possible. Si es fa incorrectament, la llum pot ser inconsistent en intensitat a tota la zona de creixement o fins i tot malgastar-se innecessàriament. Afortunadament, hi ha programes que poden modelar la intensitat de la llum en una habitació per generar un mapa virtual d’intensitat de llum. La majoria d'aquests programes van ser escrits per al seu ús en el disseny arquitectònic per a les necessitats d'il·luminació humana i s'han reutilitzat per modelar la llum de cultiu, sovint sense modificacions per tenir en compte els diferents usos previstos.
Tot i que el programari arquitectònic de mapatge de la llum pot donar una idea aproximada de les variacions d’intensitat de la llum en una habitació, hi ha algunes limitacions significatives. Els ulls humans són realment bastant pobres en detectar lleugeres diferències en la intensitat de la llum; el nostre iris es contrau automàticament quan s’exposa a nivells de llum més brillants, deixant entrar menys llum i alterant la nostra percepció de la intensitat de la llum. Per tant, el programari arquitectònic de mapatge de la llum es pot permetre el luxe de ser força "descuidat" en la forma en què calcula la intensitat de llum real, ja que els nostres ulls no seran capaços de diferenciar. El programari d'il·luminació arquitectònica utilitza diverses dreceres per reduir el temps que es necessita per generar un mapa de llum. Però, per què cal fer dreceres? La resposta rau en la forma en què el programari té en compte diversos valors per arribar a la intensitat de la llum.
Com es mapeja la llum
Ajuda a tenir una comprensió bàsica de com funciona realment el programari. Per calcular la intensitat de la llum per a un sol punt d’una habitació, només cal saber quanta llum “veu” aquest punt de cada aparell de llum d’una habitació. Es tracta d’un càlcul senzill que té en compte la distància des de la font de llum, així com l’angle de la llum al punt que es calcula. La llum s’estén o disminueix en intensitat quan més s’allunya d’una font de llum, proporcional al quadrat de la distància. L'angle és important perquè els accessoris de llum solen intentar dirigir la llum on es vol i, per tant, fins i tot a la mateixa distància d'un aparell de llum pot haver-hi intensitats de llum dramàticament diferents. En conèixer l’intensitat absoluta (flux total) d’un aparell de llum, la intensitat relativa d’un angle particular de l’aparell de llum particular i la distància de l’aparell de llum, és possible calcular fàcilment la intensitat de la llum en qualsevol punt determinat que sigui venint directament del dispositiu.
Tot i això, això no té en compte la llum reflectida, que és un component d’intensitat de llum molt més gran del que la majoria de la gent s’adona. Per tenir en compte la llum reflectida en una habitació de quatre parets, el programari de mapatge de la llum ha de calcular la quantitat de llum que es reflectirà de cadascuna de les quatre parets al punt concret per al qual calcula la intensitat. Això es fa calculant la quantitat de llum que colpeja cada paret des del dispositiu de llum i, a continuació, la quantitat d'aquesta llum es reflectirà al punt que intenta modelar. Només afegir quatre parets a la simulació ha convertit un simple càlcul en nou: una per a la llum que colpeja el punt modelat directament des de l’aparell, una per a la llum que colpeja les quatre parets al lloc adequat per ser inclinada per reflectir la llum al model i, a continuació, una cadascuna per a aquestes quatre parets fins al punt modelat.
FIG. 2. Es mostren dos fitxers de sortida de programari de mapatge de llum que poden demostrar les diferents necessitats en la planificació d’una sala de cultiu de cànnabis que està optimitzada per a la floració (superior) en comparació amb una operació de cultiu d’hortalisses d’interior (inferior). Els càlculs de programari poden ajudar a determinar l’espaiat i el nombre d’accessoris i la densitat de flux dels accessoris necessaris, així com a estimar l’ús d’energia i els rendiments potencials del cultiu.
Per tant, per a una habitació "senzilla" de quatre parets amb un llum, es necessiten nou càlculs per determinar la intensitat de la llum en un punt determinat. Si afegiu un segon llum al model, es necessiten 18 càlculs per punt; 10 llums necessiten 90 càlculs per punt. Si afegiu objectes a la sala que reflecteixen o absorbeixen la llum, afegireu dos càlculs més per aparell de llum per a cada objecte. Aquest procediment algorítmic es coneix com a traçat de raigs, ja que bàsicament traqueu tots els raigs de llum des de la seva font fins a un punt modelat.
Per cert, és així com es fan les imatges generades per ordinador de la més alta qualitat: el traçat de raigs de totes les fonts de llum de tots els objectes modelats d’una escena pot produir imatges realment detallades i realistes. Tanmateix, el nombre de càlculs necessaris augmenta dràsticament amb cada font de llum i cada objecte de l'escena que es modela, fins al punt que els ordinadors poden trigar hores o dies a representar una sola imatge.
El programari arquitectònic de mapatge de la llum pot aprofitar molts supòsits simplificadors per generar un mapa d’intensitat de llum molt més ràpid. En lloc de modelar cada centímetre quadrat d’una habitació, la majoria només modelarà punts de mostra cada pocs metres i, a continuació, faran suposicions sobre els punts intermedis com a valors intermedis: un sol càlcul de mitjana en lloc de centenars o milers de càlculs per a cada lloc. Atès que els ulls humans no són gens precisos per determinar la intensitat de la llum real, aquestes simplificacions són prou bones per generar un mapa de llum arquitectònic. Això pot reduir el temps que es triga a generar un mapa de llum d’unes hores a uns segons, en funció de la freqüència de mostreig.
Una altra inexactitud en el programari de mapes de llum arquitectònica prové de la informació que té el programari sobre la intensitat relativa de la llum en diferents angles de la fixació. La Illuminating Engineering Society (IES) va crear un format de fitxer estàndard per emmagatzemar informació sobre la intensitat de la llum i la intensitat relativa en diferents angles; aquests fitxers IES s’introdueixen en programes de mapes de llum arquitectònics per poder modelar diferents accessoris de llum. Els fitxers IES es generen provant instal·lacions que posen un aparell de llum sobre una plataforma que gira (o gira al voltant del propi aparell) i mesura la intensitat de la llum en diversos angles. Per a dispositius petits sota prova (DUT), com ara un sol LED, aquests equips de prova són fàcilment capaços de mesurar ràpidament la intensitat en un gran nombre d’angles diferents. Per a accessoris més grans, com ara la majoria de llums de cultiu LED, l’equip de proves costa molt, ja que ha de ser força gran. En lloc de mesurar la intensitat de la llum a tots els graus de rotació, és molt més barat mesurar només amb alguns angles. Com més gran sigui el llum, més precisa és la prova i el fitxer IES resultant, més car es fa. La majoria dels aparells de llum de cultiu LED són relativament grans i, per tant, costen de modelar amb precisió mitjançant aquest mètode.
Si un fitxer IES només té mesures des d’uns pocs angles, el programari de mapatge de llum arquitectònic ha de fer més supòsits sobre quina intensitat de llum relativa real serà en angles que no s’inclouen al fitxer IES, generalment simplement prenent una mitjana ponderada entre els dos angles més propers inclosos al fitxer IES.
Resolució de problemes de plantes
La combinació del mostreig d’angles escassos en fitxers IES i el mostreig espacial escàs pel propi model pot conduir a desviacions significatives entre el model i la realitat. Una vegada més, per als ulls humans que ni tan sols són capaços de distingir un 10% de diferència d’intensitat de llum, això no és un problema, però per a les plantes d’una sala de cultiu aquestes desviacions poden tenir un impacte significatiu. Els punts calents d’una sala de cultiu poden estressar les plantes i reduir el rendiment, mentre que les zones amb un nivell de llum inferior al desitjat també poden reduir el rendiment.
Les plantes de cànnabis tenen requisits mínims de llum diferents en diferents etapes de creixement, i els nivells màxims de llum varien segons la soca. Utilitzar models de mapatge de la llum per determinar amb precisió el tipus, el nombre i la ubicació exacta i l’alçada de les lluminàries per garantir uns nivells de llum òptims a tot el dosser pot garantir que totes les plantes rebin una il·luminació ideal. Un modelatge de llum precís també pot ajudar a impulsar el disseny de la sala de cultiu per optimitzar la utilització de la llum, minimitzant l’espai malgastat i maximitzant l’àrea de la marquesina disponible.
Black Dog LED ha desenvolupat el seu propi programari de mapatge de llum de sala de cultiu per eliminar aquests problemes. En lloc d’utilitzar informació de prova angular poc mostrejada, el programari pren la informació de la prova d’intensitat angular per a cada LED emprat als nostres equipaments per modelar amb precisió la intensitat angular a cada grau. El programari també modela tots els punts (fins a cada polzada quadrada) en lloc d’utilitzar un mostreig espacial escàs i fer una mitjana de les lectures entremig. Això ens permet modelar amb molta més precisió la il·luminació d’una sala de cultiu, identificant possibles punts calents i taques fosques que mai no apareixeran en un mapa de llum generat pel programari d’il·luminació arquitectònica.
Les plantes tenen necessitats espectrals i d’intensitat lumínica diferents a les dels ulls humans; per què utilitzar un programari dissenyat per a les necessitats dels ulls humans per modelar la sala de cultiu de la vostra planta?
