Uno de los aspectos más críticos a tener en cuenta al diseñar una sala interior de cultivo de cannabis es la correcta colocación de luminarias para garantizar la mejor cobertura de iluminación posible. Si se hace incorrectamente, la luz puede ser inconsistente en intensidad en toda la zona de cultivo o incluso desperdiciada innecesariamente. Afortunadamente, hay programas de software que pueden modelar la intensidad de la luz en toda una habitación para generar un mapa virtual de intensidad de la luz. La mayoría de estos programas fueron escritos para su uso en diseño arquitectónico para necesidades de iluminación humana y han sido reutilizados para el modelado de luz de crecimiento, a menudo sin modificaciones para tener en cuenta el diferente uso previsto.
Mientras que el software de mapeo de luz arquitectónica puede dar una idea aproximada de las variaciones de intensidad de la luz en una habitación, hay algunas limitaciones significativas. Los ojos humanos son en realidad bastante pobres en la detección de ligeras diferencias en la intensidad de la luz; nuestro iris se contrae automáticamente cuando se expone a niveles de luz más brillantes, dejando entrar menos luz y alterando nuestra percepción de lo intensa que es realmente la luz. Por lo tanto, el software de mapeo de luz arquitectónica puede permitirse el lujo de ser bastante "descuidado" en la forma en que calcula la intensidad real de la luz, ya que nuestros ojos no serán capaces de notar la diferencia. Múltiples accesos directos son empleados por el software de iluminación arquitectónica para reducir el tiempo que se tarda en generar un mapa de luz. Pero, ¿por qué es necesario atajos? La respuesta está en la forma en que el software tiene en cuenta varios valores para llegar a la intensidad de la luz.
Cómo se mapea la luz
Ayuda a tener una comprensión básica de cómo funciona realmente el software. Para calcular la intensidad de la luz para un solo punto en una habitación, sólo tiene que saber cuánta luz ese punto "ve" de cada accesorio de luz en una habitación. Este es un cálculo simple que tiene en cuenta la distancia desde la fuente de luz, así como el ángulo desde la luz hasta el punto que se está calculando. La luz se extiende o disminuye en intensidad cuanto más lejos se aleja de una fuente de luz, proporcional al cuadrado de la distancia. El ángulo es importante porque las luminarias suelen tratar de dirigir la luz donde se quiere, y por lo tanto incluso a la misma distancia de una luminaria puede haber intensidades de luz dramáticamente diferentes. Al conocer la intensidad absoluta (flujo total) de un accesorio de luz, la intensidad relativa un ángulo particular de la luminaria en particular, y la distancia de la luminaria, es posible calcular fácilmente la intensidad de la luz en cualquier punto dado que viene directamente del accesorio.
Sin embargo, esto no tiene en cuenta la luz reflejada, que es un componente mucho mayor de intensidad de la luz de lo que la mayoría de la gente se da cuenta. Para tener en cuenta la luz reflejada en una sala de cuatro paredes, el software de mapeo de luz tiene que calcular cuánto de la luz se reflejará fuera de cada una de las cuatro paredes hasta el lugar en particular para el que está calculando la intensidad. Esto se hace calculando cuánta luz está golpeando cada pared desde el accesorio de iluminación, y luego cuánto de esa luz se reflejará en el lugar que está tratando de modelar. Sólo la adición de cuatro paredes a la simulación ha convertido un cálculo simple en nueve - uno para la luz golpeando el punto modelado directamente desde el accesorio, uno cada uno para la luz golpeando las cuatro paredes en el punto apropiado para ser en ángulo para reflejar la luz al punto modelado, y luego uno cada uno para esas cuatro paredes al punto modelado.
FIG. 2. Se muestran dos archivos de salida de software de mapeo de luz que pueden demostrar las diferentes necesidades en la planificación de una sala de cultivo de cannabis que está optimizado para la floración (superior) en comparación con una operación de cultivo de verduras en interiores (inferior). Los cálculos de software pueden ayudar a determinar el espaciado y el número de accesorios, y la densidad de flujo de los accesorios requeridos, así como la estimación del uso de energía y los rendimientos potenciales de los cultivos.
Así que para una habitación "simple" de cuatro paredes con un accesorio de iluminación, se necesitan nueve cálculos para determinar la intensidad de la luz en un lugar dado. Si añade una segunda luminaria al modelo, se necesitan 18 cálculos por punto; 10 luminarias toma 90 cálculos por punto. Si agrega objetos en la habitación que reflejan o absorben la luz, agregará otros dos cálculos por luminaria para cada objeto. Este procedimiento algorítmico se conoce como seguimiento de rayos, ya que básicamente está rastreando cada rayo de luz desde su origen hasta un punto modelado.
Por cierto, así es como se hacen las imágenes generadas por computadora de la más alta calidad: rastrear todos los orígenes de luz en todos los objetos modelados de una escena puede producir imágenes notablemente detalladas y similares a la vida. Sin embargo, el número de cálculos necesarios aumenta drásticamente con cada fuente de luz y cada objeto de la escena que se está modelando, hasta el punto de que los equipos pueden tardar horas o días en representar una sola imagen.
El software de mapeo de luz arquitectónica puede aprovechar muchas suposiciones simplificantes para generar un mapa de intensidad de luz mucho más rápido. En lugar de modelar cada pulgada cuadrada de una habitación, la mayoría solo modelará puntos de muestra cada pocos pies y luego hará suposiciones sobre los puntos intermedios en el medio como valores intermedios, un solo cálculo promedio en lugar de cientos o miles de cálculos para cada punto. Dado que los ojos humanos no son muy precisos en absoluto para determinar la intensidad real de la luz, estas simplificaciones son lo suficientemente buenas para generar un mapa de luz arquitectónica. Esto puede reducir el tiempo que se tarda en generar un mapa de luz de horas a unos segundos, dependiendo de la frecuencia de muestreo.
Otra inexactitud en el software de mapeo de luz arquitectónica proviene de la información que el software tiene sobre la intensidad relativa de la luz en diferentes ángulos del accesorio. La Illuminating Engineering Society (IES) ingó un formato de archivo estándar para almacenar información sobre la intensidad de los accesorios de iluminación y la intensidad relativa en diferentes ángulos; estos archivos IES se introducen en el software de mapeo de luz arquitectónica para poder modelar diferentes luminarias. Los archivos IES son generados por instalaciones de prueba que ponen un accesorio de luz en una plataforma que gira (o gira alrededor del propio accesorio) y mide la intensidad de la luz en varios ángulos. Para dispositivos pequeños bajo prueba (DUT), como un solo LED, estos equipos de prueba son fácilmente capaces de medir rápidamente la intensidad en un gran número de ángulos diferentes. Para accesorios más grandes, como la mayoría de las luces de crecimiento LED, el equipo de pruebas se vuelve muy caro, ya que tiene que ser bastante grande. En lugar de medir la intensidad de la luz en cada grado de rotación, es mucho más barato medir en sólo unos pocos ángulos. Cuanto más grande sea la luminaria, más precisa será la prueba y el archivo IES resultante, más caro será. La mayoría de los accesorios de luz de cultivo LED son relativamente grandes y, por lo tanto, caros de modelar con precisión utilizando este método.
Si un archivo IES sólo tiene mediciones desde unos pocos ángulos, el software de mapeo de luz arquitectónica tiene que hacer más suposiciones en cuanto a cuál será la intensidad de luz relativa real en ángulos que no se incluyen en el archivo IES, por lo general simplemente tomando un promedio ponderado entre los dos ángulos más cercanos incluidos en el archivo IES.
Solución de problemas en la planta
La combinación del muestreo de ángulo escaso en archivos IES y el muestreo espacial escaso por el propio modelo puede conducir a desviaciones significativas entre el modelo y la realidad. Una vez más, para los ojos humanos que ni siquiera pueden distinguir una diferencia del 10% en la intensidad de la luz, esto no es un problema, pero para las plantas en una sala de cultivo estas desviaciones pueden tener un impacto significativo. Los puntos calientes en una sala de cultivo pueden estresar las plantas y reducir el rendimiento, mientras que las áreas con niveles de luz inferiores a los deseados también pueden reducir el rendimiento.
Las plantas de cannabis tienen diferentes requisitos mínimos de luz en diferentes etapas de crecimiento, y los niveles máximos de luz varían dependiendo de la variedad. La utilización de modelos de mapeo de luz para determinar con precisión el tipo, el número y la colocación exacta y la altura de las luminarias para garantizar niveles de luz óptimos en todo el dosel puede garantizar que todas las plantas reciban una iluminación ideal. El modelado preciso de la luz también puede ayudar a impulsar el diseño de la sala de crecimiento para optimizar la utilización de la luz, minimizando el espacio desperdiciado y maximizando el área de dosel disponible.
Black Dog LED ha desarrollado su propio software de mapeo de luz de sala de cultivo para eliminar estos problemas. En lugar de utilizar información de prueba angular escasamente muestreada, el software toma la información de prueba de intensidad angular para cada LED empleado en nuestros accesorios para modelar con precisión la intensidad angular en cada grado. El software también modela cada punto , hasta cada pulgada cuadrada - en lugar de utilizar muestreo espacial escaso y promediar las lecturas en el medio. Esto nos permite modelar con mucha más precisión la iluminación de una sala de cultivo, identificando posibles puntos calientes y puntos oscuros que tal vez nunca aparezcan en un mapa de luz generado por el software de iluminación arquitectónica.
Las plantas tienen diferentes necesidades espectrales y de intensidad lumínica que los ojos humanos; ¿por qué utilizar software diseñado para las necesidades de los ojos humanos para modelar su sala de cultivo de la planta?
