Illuminazione

Da Wikiplants.

La luce:

Un fattore di primaria importanza per la vita di ogni essere vivente, è senza dubbio il sole. Cosa rende questo corpo celeste, così maledettamente indispensabile per la vita? Sostanzialmente la luce che emana. Grazie a lei è nata la vita, grazie a lei l’uomo regola i suoi bisogni biologici e le piante svolgono i loro processi fotosintetici (fondamentali non solo per la respirazione del nostro pianeta, ma anche perché i vegetali sono alla base della catena alimentare di ogni essere vivente.). E’ facile capire, come la luce non sia solo un “must” per il mondo verde, ma sia la colonna della vita sulla Terra. Per comprenderla al meglio dobbiamo, però, spostare la discussione in ambiti più complessi, parlando di fisica ottica, essenziale per capire l’azione dell’illuminazione.

Innanzitutto definiamo il concetto di luce: la luce è un fenomeno ottico, energetico, ossia un movimento di energia sotto forma di fotoni, particelle di pura energia che si muovono ad una velocità costante di 300.000 km/s. La fonte primaria di luce è, come detto prima, quella solare, ma come per tutte le necessità, l'uomo ha saputo adattarsi ed escogitare ogni espediente per migliorare la sua vita, quindi fanno comparsa le luci artificiali. La luce si propaga nello spazio (inteso come spazio fisico, non l'esterno dei pianeti) per radiazioni, ossia come raggi che attraversano corpi trasparenti ad essi. Esiste una teoria scientifica, chiamata teoria ondulatoria, che assegna alle radiazioni, una natura di onda elettromagnetica, ossia un susseguirsi di onde che tagliano trasversalmente il piano di propagazione, con un'ampiezza e una frequenza definita da due grandezze fisiche:

  • lunghezza d'onda (che da ora in poi chiameremo lambda), espressa in nanometri (nm)
  • la frequenza, espressa in hertz

La lunghezza d'onda è la misura del percorso effettuato dall'onda per svolgere un'intera oscillazione. La frequenza è il numero completo di oscillazioni eseguite in un secondo.

Il concetto che adesso è più urgente capire, per la sua importanza sia a livello ottico, che a livello fotosintetico, è la lunghezza d'onda. Essa è il fattore discriminante della vista: ossia, ad una determinata lambda corrisponde un colore, o meglio una radiazione percepita o meno dai sensori visivi, gli occhi. Ogni corpo a temperatura maggiore dello zero assoluto (0 Kelvin, ossia -273,15°C), produce un'onda elettromagnetica, riportabile in uno spettro, ossia in una porzione, o totalità di colori, relazionati alla lunghezza d'onda. Un assurdo groviglio di parole per indicare la più che nota immagine qui sotto:

Spettroluce.jpg


Spieghiamo meglio l'immagine: rappresentato in figura c'è lo spettro visibile dall'occhio umano, ossia una piccola porzione di spettro, con lunghezze d'onda che vanno dagli 780 nm, ai 380 nm. Questo è l'intervallo che percepiamo noi, ristretto se consideriamo che la lunghezza d'onda dello spettro completo va dai 5 nm ai 1015 nm. Esaminiamo lo spettro visibile dall'occhio umano: una maggiore lunghezza d'onda significa una minore energia, una minore lunghezza d'onda significa maggiore energia: quindi il rosso, avente lambda di 700 nm, possiede una bassa energia; al contrario, il viola, avente una lambda di all'incirca 400 nm, possiede una maggiore energia. Le radiazioni che vanno al di là dei 700 nm sono dette infrarosse, quelle che vanno oltre i 400 nm, sono dette radiazioni ultraviolette. Entrambe sono invisibili all'occhio umano. La radiazione solare possiede l'intero spettro, quindi ha radiazioni che vanno dall'infrarosso all'ultravioletto, passando per lo spettro intermedio, ossia quello visibile.

A che cosa ci servono queste informazioni di natura puramente fisica? Ovviamente dobbiamo rapportare questi discorsi al sistema piante. Bene, un'informazione preziosa è quella che le piante, attraverso dei recettori, assorbono delle determinate lunghezze d'onda, essenziali per lo svolgimento della fotosintesi. Il grafico sotto riportato ci aiuterà a capire le radiazioni fondamentali per lo sviluppo delle piante. Le radiazioni fondamentali sono quelle aventi come picchi 662 e 642 nm, ossia radiazioni con spettro rosso, giallo-rosso e quelle con picchi 430 - 453 nm ossia con spettro ultravioletto, blu. Esse colpiscono i pigmenti della pianta i quali assorbono l’ energia luminosa, che verrà passata, attraverso il cloroplasto, alla molecola di clorofilla che trasformerà i fotoni ricevuti in molecole chimiche per proseguire il ciclo. Non di meno importanza per il processo di crescita delle piante sono i carotenoidi, ossia un gruppo di pigmenti accessori contenuti in tutte le forme di vita vegetali fotosintetici, sono chimicamente diversi dalla clorofilla e assorbono radiazioni con picchi 450nm 480-485nm.

  • Clorofilla a 430nm 662nm doppio picco
  • Clorofilla b 453nm 642nm doppio picco
  • Carotenoidi 450nm 480-485nm doppio picco
Onde.jpg

Per garantire queste lunghezze d’onda, sarà necessario allora offrire alla pianta il più ampio spettro possibile. Ma quando si capirà che la lampada (o le lampade) che abbiamo scelto, ha lo spettro di emissione desiderato. Per rispondere a questa domanda, dobbiamo considerare altri due fattori:

  • la temperatura di colore, espressa in kelvin (K)
  • l'indice di resa cromatica (RA)

Per temperatura di colore intendiamo la colorazione della luce paragonata ad un corpo nero, freddo, che, riscaldato ad alte temperature, assume colorazioni che vanno dal rosso al blu. Ma prima di cominciare a parlare, dobbiamo comprendere un concetto fondamentale della fisica dei colori: una temperatura (relativamente) bassa, come potrebbe essere 1.500 K, ha un colore rosso fuoco, mentre una temperatura molto alta, come 18.000 K, ha un colore bianco-azzurrognolo. La logica comune ci porterebbe ad interpretare le temperature in maniera opposta, ma la realtà dei fatti è che scaldando un corpo (ad esempio un metallo) a temperature altissime, esso diverrà prima rosso, poi giallo, poi bianco, infine azzurro chiaro.

Una volta compreso ciò, possiamo cominciare a parlare di lampade e di indice di resa cromatica. Chi ha un'infarinatura generale di quello che significa coltivazione delle piante, sa che una buona temperatura di colore delle lampade è 6500 K (spesso definite DAYLIGHT, per la loro somiglianza con la luce diurna prodotta dal sole), magari mischiata ad un'altra lampada sui 3000K-4000K. Bene, è corretto, ma per sapere ciò che si dice, bisogna parlare del secondo concetto indicato prima, ossia l'indice di resa cromatica. Esso altro non è che la relazione tra il colore della sorgente e l'oggetto illuminato. In termini più semplici è la capacità della luce, di illuminare l'oggetto, restituendo in maniera precisa, il colore dell'oggetto illuminato.

Tutti i corpi hanno una capacità di restituire un colore, perchè di per sè non posseggono colori propri, tutti i corpi sono bui. Difatti è la luce che, colpendoli, ne esalta la colorazione. Quindi, se colpissimo con una radiazione luminosa con solo un lambda a 400 nm, un corpo rosso, esso apparirà smorto, privo di colorazione, grigiastro. Se invece lo colpissimo con la lunghezza d'onda che gli appartiene, il suo colore sarà vivo, intenso. L'indice di resa cromatica è un indicatore della qualità della luce, e si misura attraverso una serie di 8 esperimenti con lampade diverse, alla fine dei quali si assegna un punteggio che va da 0 a 100. Valori che vanno da 80 a 100 sono ottimali. Una lampada con RA sotto gli 80, o peggio, sotto i 60, a parità di condizione con una lampada con gli stessi kelvin, ma con RA superiore, illuminerà un oggetto peggio della seconda lampada. Quindi, oltre che a valutare le temperature di colore di una lampada, per avere un'illuminazione ottimale, bisogna considerare la qualità della luce. Difatti la temperatura di colore è un'indicazione estetica della luce, mentre l'indice di resa cromatica è l'essenza stessa della lampada, ci dice che a temperatura definita, corrisponde un'altrettanta definita lunghezza d'onda, relativa al colore.

Introduciamo un ultimo concetto in maniera veloce, perchè ha una portata prettamente economica e funzionale: il lumen. Il lumen è l'unità di misura che indica la quantità di energia sotto forma di luce che viene emessa dalla fonte luminosa in un'unità di tempo. Ossia, potremmo chiamarla resa energetica, o quantitativo di luce emessa. Solitamente la si rapporta ai watt (quantità di energia), per confrontare la quantità di luce al consumo di energia (volendo usare termini che chiunque è in grado di comprendere, il rapporto qualità/soldi).

Molti sono i tipi di lampada in commercio per uso acquariofilo: dalle ormai superatissime lampade ad incandescenza, con bulbo in vetro e filo di tungsteno, alle HQL ai vapori di mercurio. Ma essenzialmente, quali sono le migliori lampade per la coltivazione delle piante?

Abbiamo citate le ormai antiquate lampade ad incandescenza col bulbo, ormai fuori produzione anche per l'illuminazione domestica. Esse avevano il vantaggio di avere una temperatura di colore sui 3000 K, e un indice di resa cromatica 100, quindi il massimo, però avevano un rapporto lumen/watt molto basso, per cui, sempre per restare in ambito luce, il gioco non valeva la candela. Inoltre parte della radiazione luminosa si trasformava in energia termica. Poi il loro consumo era davvero spropositato, paragonato a lampade simili a risparmio energetico.

Sostituite le lampade ad incandescenza col bulbo, si è passati alle lampade a fluorescenza tubolari (dette erroneamente NEON, ma come vedremo, all'interno di questi tubi non è presente questo gas ma una miscela di gas), si tratta essenzialmente di un tubo in vetro, all'interno del quale è contenuta una miscela di gas inerti e atomi di mercurio, il rivestimento interno è costituito da una pellicola di materiale fluorescente, alle due estremità sono presenti due contatti corrispondenti agli elettrodi. Il principio di funzionamento è abbastanza semplice, gli elettrodi sottoposti a tensione emanano elettroni che eccitano gli atomi di mercurio presenti nel tubo, tale eccitazione crea fotoni con lunghezza d'onda ultravioletta, i fotoni si propagano all'interno del tubo "bombardando" la pellicola di materiale fluorescente che a sua volta emana la luce da noi visibile. E' la composizine del materiale fluorescente che determina la resa e la tonalità della luce emessa dal tubo. Da un punto di vista del colore, le gradazioni vanno dai 3000 K agli 8000 K, con un indice di resa accettabile, da 60 a 85. Inoltre il rapporto lumen/watt è molto maggiore rispetto alle lampade ad incandescenza, sui 30/60 lm/W. Spaccato di una lampada fluorescente lineare:

Fonte: Philips

Come collegare le lampade: Lo schema presente è quello classico monolampada con reattore e starter:

Schema1.jpg

È anche possibile alimentare 2 lampade con unico reattore e 2 starter:

Schema2.jpg

I moderni alimentatori elettronici ad alta frequenza (ballast), sostituiscono i reattori e gli starter convenzionali, con i seguenti vantaggi:

  • Emissione di calore limitata
  • Assenza di starter (quindi assenza di disturbi elettrici sulla rete durante l’accensione)
  • Assenza di reattori (Maggiore economia di esercizio)
  • Luce con assenza di sfarfallio (in realtà lo sfarfallio è ad alta frequenza e dall’occhio umano non viene percepito).
  • Durata della lampada maggiore
  • Migliore efficienza della lampada
  • Possibilità di regolare la luminosità (solo alimentatori con dimmer)

Di seguito lo schema:

Schema3.jpg

Dato l’elevato costo dei ballast è possibile, con un po’ di manualità, ricavarli dalle lampade a basso consumo, è sufficiente smontare una lampada esaurita o nuova e prendere la parte elettronica.

Sul mercato ci sono pure le lampade a fluorescenza tubolari compatte, ossia le lampade a risparmio energetico, quelle che adesso stanno rimpiazzando i bulbi nelle case. Sono un'alternativa molto economica alle migliori lampade, ma non offrono la vastità di temperature di colore che si ha per le moderne tecnologie in fatto di illuminazione.Un capitolo a parte sarà dedicato prossimamente all’ultima tecnologia di illuminazione led.

La soluzione migliore, in termini di qualità, costi e gestione, sono senza dubbio le nuove lampade tubolari a fluorescenza T5, che hanno il vantaggio rispetto ai neon T8, di avere un minor spessore (e quindi minor ingombro). Hanno inoltre il vantaggio di avere un'ampia scelta di gradazioni, un indice di resa cromatica che varia da 80 a 90, e un rapporto 60/90 lm/W.

Le regine incontrastate dell'illuminazione sono senza dubbio le HQL, le lampade ad alogenuri metallici, ossia veri e propri faretti ad ampio spettro. Offrono gradazioni sui 4500 K, un indice di resa cromatica altissimo (95-100) e un rapporto lumen watt di 70/100 lm/W. L'unico svantaggio è l'eccessivo costo iniziale, che arriva ad aggirarsi anche ai 500€ per 150W.

La soluzione più indicata, è senza dubbio il tubolare T5. Ma quando un cliente entra in un negozio, si trova davanti un enorme mole di numeri nelle scatole, come orientarsi? Bene, i produttori hanno introdotto un codice a 3 cifre, dove, interpretandolo, si possono intendere i dettagli della lampada. Il primo codice indica il tipo di lampada: 6 sta per standard, 7 sta per standard extra 8 sta per lampada al trifosforo 9 sta per lampada al penta fosforo

I primi due tipi di lampade sono ormai superati, hanno un’efficienza davvero bassa, con l’aggravante di avere un rapporto lumen/watt davvero basso. Gli ultimi due tipi, ossia l’8 e il 9, sono le lampade maggiormente usate, e sono quelli che offrono il miglior rapporto qualità/prezzo. La prima cifra sta ad indicare inoltre, l’indice di resa cromatica (RA): escludendo il 6 e il 7, concentriamoci sull’8 e il 9. Il primo ha un indice di resa cromatica variabile tra 80 e 89, mentre il secondo ha un RA tra 91 e 99.

Comprensibile, quindi, escludere il 6 e il 7 dalla lista di lampade da utilizzare per la coltivazione di piante esigenti in termini di luce, come sono le carnivore, in particolare quelle attivate dal tigmotropismo.

Gli ultimi due numeri del codice, indicano la temperatura in kelvin della lampada: ipotizziamo una serie di lampade: Partiamo con le lampade con RA +80, dette al trifosforo. Le troviamo in diverse temperature di colore: 827, 830, 835, 840, 845, 850, 860, 865, 880. Sono tutte con RA maggiore o uguale ad 80, ma, in ordine, con temperature di colore differenti: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, etc etc. Lo stesso discorso va fatto con la serie al pentafosforo, dove il primo numero, il 9, indica la RA, mentre il secondo la temperatura di colore. Le serie al penta fosforo comprendono: 930, 940, 950, 960, 965.

Dopo aver fatto questo discorso teorico, andiamo sulla pratica: le lampade migliori per la crescita delle carnivore sono quelle che più hanno uno spettro d’emissione completo, ossia, quelle che riescono a garantire le lunghezze d’onda sopra descritte. Possiamo ottenere questo parametro anche mescolando diverse temperature di calore, magari usando una plafoniera T5. Immaginiamo di avere un terrario lungo 60 centimetri: possiamo utilizzare una plafoniera T5 3x24 watt adoperando 3 lampade, una da 6500K per i normali pigmenti verdi, una dai 3000K ai 4000K per i pigmenti rossi, e una 10000K per i pigmenti blu.

Nel caso volessimo usare Neon T8 (per risparmiare o per avere accesso a wattaggi inferiori, non disponibili per i T5), avremo accesso anche ai cosiddetti “fitostimolanti” (o Gro-lux), che hanno 8500K (la più famosa è la Gro-lux della Sylvania, che si trova a prezzi concorrenziali).

In tal caso, potremo usare le stesse gradazioni che abbiamo scelto per le T5, sostituendo però la 10000K (quasi introvabile in T8) con la Gro-lux da 8500K.

In questo modo lo spettro garantito sarà davvero ampio.

Ma il carnivoro spesso compie scelte non ponderate o dettate da esigenze di tempo, non scegliendo il prodotto migliore. Questa guida si prepone l’obiettivo di limitare i danni in termini di scelta e di soldi spesi. Già, perché spesso di ricade su lampade ad alto prezzo, che, pur avendo una resa simili a sue gemelle, costano il doppio o addirittura il triplo, complice il marchio.

Le lampade più diffuse sono senza dubbio quelle “firmate”, ossia Askoll simili, ma ci sono alternative molto vantaggiose, offerte da aziende leader nell’illuminazione domestica, che garantiscono prodotti di pregevole fattura, due su tutte, la Osram e la Philips.

Ecco la dimostrazione: Neon Askoll T5 da 24 watt a 27€

Neon Osram T5 da 24 watt a 10€

A parità di condizioni, quasi il triplo del prezzo. E questo si verifica con ogni wattaggio o ogni temperatura di colore. Senza dubbio la Life-glo e la Power-Glo della Askoll offrono ottimi prodotti, difatti, controllando la scheda tecnica offerta dal loro sito, si notano picchi di emissione nello spettro, coincidenti con 430 nm, 530 nm e 630 nm, quelli professati come i migliori nello sviluppo delle piante.

Nonostante tutto, anche la Osram si attiene a queste lunghezze d’onda, quindi fondamentalmente, la differenza, se c’è, e dubito che ci sia, è davvero minima.

La Osram ha immesso ultimamente sul mercato una serie di lampade fluorescenti lineari adatte ai nostri scopi, si trovano facilmente nei grossi negozi garden center e fai da te, vediamone le caratteristiche principali:

BIOLUX 965 Le lampade fluorescenti BIOLUX emettono una luce bianca molto simile a quella naturale, per la sua particolare distribuzione nello spettro luminoso, la luce prodotta è ideale per i nostri terrari.

L 18 W/965 - L 30 W/965 - L 36 W/965 - L 58 W/965

Fonte: Osram


FLUORA 77 La luce prodotta dalle lampade fluorescenti FLUORA, grazie all’accentuazione dello spettro visibile nel campo del blu e del rosso, è molto adatta per favorire i processi foto-biologici delle piante, è la lampada che non dovrebbe mancare nei nostri terrari.

L 15 W/77 - L 18 W/77 - L 30 W/77 - L 36 W/77 - L 58 W/77

Fonte: Osram

LUMILUX DE LUXE Cool Daylight 965 Le lampade LUMILUX DE LUXE Cool Daylight hanno un indice di resa dei colori Ra > 95 e rispondono alle più elevate richieste di corrispondenza del colore. L 18 W/965 - L 36 W/965 - L 58 W/965

Fonte: Osram


Ultima cosa ma non meno importante: ad ogni wattaggio corrisponde una specifica lunghezza, da tenere presente per adattarle al meglio alla lunghezza del nostro terrario:


Per i T5 i wattaggi sono:

  • 24 watt - 55 centimetri
  • 39 watt - 85 centimetri
  • 54 watt - 115 centimetri
  • 80 watt - 145 centimetri

Per i T8:

  • 15 watt - 44 centimetri
  • 18 watt - 59 centimetri (anche se esistono neon da 20 watt con la stessa lunghezza)
  • 30 watt - 90 centimetri
  • 36 watt - 120 centimetri
  • 58 watt - 150 centimetri


Ci sono alcune eccezioni per le grolux, ossia le 8500K T8, che hanno i seguenti wattaggi:

  • 8 watt - 29 cm
  • 14 watt - 36 cm
  • 15 watt - 44 cm
  • 18 watt - 59 cm
  • 25 watt - 74 cm
  • 30 watt - 90 cm
  • 36 watt - 120 cm
  • 38 watt - 104 cm (è più compatta della 36W)
  • 58 watt - 150 cm


Smaltimento lampade esaurite

Le lampade a fluorescenza contengono sostanze pericolose, come il mercurio e vari tipi di fosfori, molto dannose per l’uomo e per l’ambiente. Per smaltirle regolarmente potete consegnarle integre presso l’isola ecologica più vicina a voi, depositandole negli appositi contenitori senza rompere il bulbo. Tramite il seguente link potete effettuare una ricerca delle isole ecologice predisposte alla raccolta: [isole ecologiche]

Voci correlate


Strumenti personali