Et af de mest kritiske aspekter, der skal overvejes, når man designer et indendørs cannabis-dyrkningsrum, er den korrekte placering af lysarmaturer for at sikre den bedst mulige belysningsdækning. Hvis det gøres forkert, kan lys være inkonsekvent i intensitet i hele vækstområdet eller endda unødigt spildt. Heldigvis er der softwareprogrammer, der kan modellere lysintensitet i et rum for at generere et virtuelt kort over lysintensitet. De fleste af disse programmer er skrevet til brug i arkitektonisk design til menneskelige belysningsbehov og er blevet genbrugt til modellering af vækstlys ofte uden ændringer for at tage højde for den forskellige tilsigtede anvendelse.
Mens arkitektonisk software til kortlægning af lys kan give en grov ide om lysintensitetsvariationer i et rum, er der nogle væsentlige begrænsninger. Menneskelige øjne er faktisk ret dårlige til at opdage små forskelle i lysintensitet; vores iris trækker sig automatisk sammen, når den udsættes for lysere lysniveauer, slipper mindre lys ind og ændrer vores opfattelse af, hvor intens lyset virkelig er. Arkitektonisk software til kortlægning af lys kan derfor tillade sig at være temmelig ”sjusket” i den måde, det beregner den faktiske lysintensitet, da vores øjne ikke kan se forskellen. Flere genveje anvendes af arkitektonisk belysningssoftware for at reducere den tid, det tager at generere et lyskort. Men hvorfor er der behov for genveje? Svaret ligger i den måde, hvorpå software påvirker forskellige værdier for at nå frem til lysintensitet.
Hvordan kort kortlægges
Det hjælper med at have en grundlæggende forståelse af, hvordan softwaren rent faktisk fungerer. For at beregne lysintensiteten for et enkelt sted i et rum, skal du bare vide, hvor meget lys det sted "ser" fra hver lysarmatur i et rum. Dette er en simpel beregning, der tager højde for afstanden fra lyskilden såvel som vinklen fra lyset til stedet, der beregnes. Lys spreder sig eller formindskes i intensitet jo længere du kommer væk fra en lyskilde, proportional med afstandens firkant. Vinklen er vigtig, fordi lysarmaturer normalt forsøger at rette lyset dit, hvor det ønskes, og der kan således selv i samme afstand fra en lysarmatur være dramatisk forskellige lysintensiteter. Ved at kende den absolutte intensitet (total flux) af en lysarmatur, den relative intensitet en bestemt vinkel fra den bestemte lysarmatur og afstanden fra lysarmaturet, er det let at beregne lysintensiteten på et givet sted, der er kommer direkte fra armaturet.
Dette tegner sig dog ikke for reflekteret lys, som er en meget større komponent i lysintensitet end de fleste mennesker er klar over. For at tage højde for det reflekterede lys i et rum med fire vægge skal softwarekort til lyskortlægning beregne, hvor meget af lyset der reflekteres fra hver af de fire vægge til det bestemte sted, som det beregner intensiteten for. Dette gøres ved at beregne, hvor meget lys der rammer hver væg fra lysarmaturet, og derefter hvor meget af dette lys, der reflekteres til det sted, det forsøger at modellere. Bare at tilføje fire vægge til simuleringen har forvandlet en simpel beregning til ni - en for lyset, der rammer det modellerede sted direkte fra armaturet, en hver for lyset, der rammer de fire vægge på det rette sted for at blive vinklet for at reflektere lys til den modellerede plet, og derefter en hver for de fire vægge til det modellerede sted.
Fig. 2. Vist er to outputfiler til let kortlægningssoftware, der kan demonstrere de forskellige behov i planlægningen af et cannabisvækstrum, der er optimeret til blomstring (øverst) sammenlignet med en indendørs grøntsagsdyrkning (bund). Softwareberegningerne kan hjælpe med at bestemme afstand og antal armaturer samt fluxdensitet af krævede armaturer samt estimere energiforbruget og potentielt afgrødeudbytte.
Så til et "simpelt" værelse med fire vægge med en lysarmatur tager det ni beregninger at bestemme lysintensiteten på et givet sted. Hvis du tilføjer en anden lysarmatur til modellen, tager det 18 beregninger pr. Spot; 10 lysarmaturer tager 90 beregninger pr. Spot. Hvis du tilføjer objekter i rummet, der reflekterer eller absorberer lys, tilføjer du yderligere to beregninger pr. Lysarmatur for hvert objekt. Denne algoritmiske procedure er kendt som strålesporing, da du i det væsentlige sporer hver lysstråle fra dens kilde til et modelleret sted.
I øvrigt er det sådan, de computergenererede billeder af højeste kvalitet fremstilles - strålesporing af alle lyskilder på tværs af alle de modellerede objekter i en scene kan give bemærkelsesværdigt detaljerede og livlignende billeder. Antallet af krævede beregninger stiger dog dramatisk med hver lyskilde og hvert objekt i scenen, der modelleres, til det punkt, hvor det kan tage computere timer eller dage at gengive et enkelt billede.
Arkitektonisk software til kortlægning af lys kan drage fordel af mange forenklende antagelser for at generere et lysintensitetskort meget hurtigere. I stedet for at modellere hver kvadratcentimeter i et rum, vil de fleste bare modellere prøvepletter hvert få meter og derefter antage antagelser om pletterne imellem som mellemværdier - en enkelt gennemsnitlig beregning i stedet for hundreder eller tusinder af beregninger for hvert sted. Da menneskelige øjne overhovedet ikke er meget præcise ved bestemmelse af den faktiske lysintensitet, er disse forenklinger gode nok til at generere et arkitektonisk lyskort. Dette kan reducere den tid, det tager at generere et lyskort fra timer til et par sekunder, afhængigt af samplingshastigheden.
En anden unøjagtighed i arkitektonisk software til lyskortlægning kommer fra de oplysninger, softwaren har om den relative intensitet af lys i forskellige vinkler fra armaturet. The Illuminating Engineering Society (IES) kom med et standardfilformat til lagring af information om lysarmaturets intensitet og relative intensitet i forskellige vinkler; disse IES-filer tilføres software til arkitektonisk lyskortlægning for at kunne modellere forskellige lysarmaturer. IES-filer genereres af testfaciliteter, der placerer en lysarmatur på en rig, der roterer (eller roterer omkring selve armaturet) og måler lysintensiteten i forskellige vinkler. For små enheder under test (DUT'er), såsom en enkelt LED, er disse testrigge let i stand til hurtigt at måle intensiteten i et stort antal forskellige vinkler. For større armaturer, som de fleste LED-vækstlys, bliver testriggen meget dyr, da den skal være ret stor. I stedet for at måle lysintensiteten ved hver grad af rotation, er det meget billigere at måle i få vinkler. Jo større lysarmaturet er, jo mere nøjagtig er testen og den resulterende IES-fil, desto dyrere bliver den. De fleste LED-vækstarmaturer er relativt store og derfor dyre at modellere nøjagtigt ved hjælp af denne metode.
Hvis en IES-fil kun har målinger fra nogle få vinkler, skal software til arkitektonisk kortlægning gøre flere antagelser om, hvad den faktiske relative lysintensitet vil være i vinkler, der ikke er inkluderet i IES-filen, normalt ved simpelthen at tage et vægtet gennemsnit mellem de nærmeste to vinkler inkluderet i IES-filen.
Løsning af planteproblemer
Kombination af den sparsomme vinkelsampling i IES-filer og sparsom rumlig sampling fra selve modellen kan føre til betydelige afvigelser mellem modellen og virkeligheden. Igen, for menneskelige øjne, der måske ikke engang kan skelne en 10% forskel i lysintensitet, er dette ikke et problem - men for planter i et dyrkningsrum kan disse afvigelser have en betydelig indvirkning. Hot spots i et dyrkningsrum kan stresse planter og reducere udbyttet, mens områder med lavere lysniveauer end ønsket også kan reducere udbyttet.
Cannabisplanter har forskellige minimumskrav til lys i forskellige vækstfaser, og maksimale lysniveauer varierer afhængigt af stamme. Brug af modeller til kortlægning til nøjagtigt at bestemme typen, antallet og den nøjagtige placering og højde af lysarmaturer for at sikre optimale lysniveauer i hele baldakinen kan sikre, at alle planter får den ideelle belysning. Nøjagtig lysmodellering kan også hjælpe med at drive vækstrumslayout for at optimere lysudnyttelsen, minimere spildt plads og maksimere det tilgængelige baldakineareal.
Black Dog LED har udviklet sin egen software til kortlægning af lysrummet til at fjerne disse problemer. I stedet for at bruge spredt samplede vinkeltestoplysninger, tager softwaren vinkelintensitetstestoplysningerne for hver LED, der anvendes i vores armaturer, for nøjagtigt at modellere vinkelintensiteten i hver grad. Softwaren modellerer også hvert sted - ned til hver eneste kvadratmeter - snarere end at bruge sparsom rumlig sampling og beregne gennemsnittet af målingerne imellem. Dette giver os mulighed for meget mere nøjagtigt at modellere et vækstrumsbelysning og identificere potentielle hot spots og mørke pletter, der måske aldrig vises på et lyskort genereret af arkitektonisk belysningssoftware.
Planter har forskellige spektral- og lysintensitetsbehov end menneskelige øjne; hvorfor bruge software designet til menneskers øjne til at modellere dit planterum?
