LÚMEN: o que é e porque não usar em iluminação para cultivo

Se você já procurou informações sobre sistemas de iluminação LED para Horticultura na internet, para iniciar ou atualizar seu jardim indoor ou instalação de cultivo, muito provavelmente já se deparou com o termo Lúmen e com uma grande variedade de métricas ou medidas que os fabricantes ou revendedores destes equipamentos utilizam para divulgar seus produtos.

Alguns termos ou nomenclaturas que pode ter se deparado incluem: WATTS, Lúmen, LUX, relação Lúmen X WATTS, Fluxo Luminoso, Candela, PAR, PPF, PPFD ou Eficiência de Fótons. Embora todos estes termos se refiram direta ou indiretamente a iluminação, apenas alguns específicos entre eles são realmente aplicáveis como métricas para sistemas de iluminação em Horticultura. E, já adiantando, o Lúmen não é um deles.

O propósito deste artigo é definir o termo Lúmen, bem como os demais termos e nomenclaturas de forma correta, conforme são utilizados e convencionados no meio acadêmico e profissional, assim como corrigir possíveis equívocos comuns e ajudar cultivadores a entender a ciência presente por trás das métricas para horticultura e porque algumas outras, como o Lúmen, não são eficientes para este propósito.

LÚMEN: qual o significado?

Humanos e Plantas percebem a Luz de maneira muito diferente: humanos e muitos outros animais se utilizam de algo chamado “visão fotópica” em condições iluminadas para perceber as cores e a luz. Visão fotópica é, portanto, o nome que recebe a capacidade do olho de ter, em ambientes iluminados, sensibilidade para diferir as cores.

LÚMEN: o que é?

É  neste contexto que se define Lúmen.

O que é Lúmen

Lúmen é uma unidade de medida baseada em um modelo de sensibilidade do olho humano em condições iluminadas de um ambiente.

Este modelo é chamado de Curva de Resposta Fotópica (apresentado no gráfico acima e abaixo também).

Ou seja: LÚMEN é para humanos

Perceba no gráfico abaixo como é possível ver uma curva em formato de sino muito mais abrangente na cor verde do que nas cores vermelho e azul (área denotada pela flecha Lúmens no gráfico), que são as principais utilizadas pelas plantas para a fotossíntese.

Esta curva, na qual colocamos a palavra “LÚMENS” para facilitar sua visualização, representa o espectro de cores da Luz mensurado pela medida LÚMEN.

unidade de medida LUX ou FLUX Lúmen mede a intensidade da luz dentro deste espectro demarcado pela forma de sino no gráfico abaixo. São unidades de medida mais eficientes para ambientes residenciais, comerciais ou iluminação pública, já que se relacionam à percepção do olho humano. Jamais para horticultura, pois plantas percebem de maneira diferente a luz.

LÚMEN: o que é?
Lúmen: medida que sub-representa a percepção da Luz pelas plantas (PAR)

LÚMEN: medida que não serve para horticultura

Perceba, pelo mesmo gráfico acima, que o problema fundamental de utilizar Lúmen como medida de luz em sistemas de horticultura é a sub-representação das cores Azul (400 – 500 nm) e Vermelha (600 – 700 nm) no Espectro de luz (azul e vermelho são espectros fundamentais para o desenvolvimento de plantas). As plantas são muito mais sensíveis à estas faixas de comprimento de onda (azul e vermelho), e utilizam justamente esta Luz para a realização da Fotossíntese.

Por conta disso, ao utilizar LUX ou FLUX Lúmen para medir a intensidade luminosa em um cultivo indoor, você irá obter medidas variáveis dependendo do Espectro da fonte de luz, mesmo que estiver medindo a mesma intensidade PAR (caso não saiba o que é isso, continue lendo pois já chegaremos neste conceito).

Este é motivo principal para se evitar as medidas Lúmen, LUX ou FLUX Lúmen para aplicação em horticultura: elas simplesmente não alcançam faixas fundamentais efetivas para a fotossíntese das plantas.

Mas então qual definição utilizar? Vamos ver abaixo o conceito de LUZ PAR.

Lúmen X PAR: o que é Luz PAR?

Na física/biologia, chama-se “Luz PAR” uma faixa bem específica do Espectro de Luz, que abrange as medidas de comprimento de onda que são realmente eficientes para a Fotossíntese das plantas.

PAR é a sigla para “Photossintetic Active Radiation” (Radiação Ativa para Fotossíntese). Esta Faixa vai de 400nm até 700nm.

PAR não é uma medida. Este termo ou nomenclatura apenas define uma faixa delimitada do Espectro de Radiação Eletromagnético, mais especificamente no espectro visível de luz, que as plantas utilizam para fotossíntese.

Por que medir a Luz PAR que chega até a planta é mais importante do que a medida Lúmen?

Como explicamos no tópico anterior, PAR nada mais é do que a faixa de Luz ÚTIL para FOTOSSÍNTESE das plantas. Ou seja, é a Luz que a planta realmente vai utilizar para fazer o processo vital mais importante para seu crescimento!

Se Lúmen fosse capaz de mensurar todo o espectro de LUZ PAR, aí sim o Lúmen seria útil para horticultura. Porém, olhe abaixo o gráfico comparativo e veja como a LUZ PAR é mais ampla em termos de espectro do que o Lúmen é capaz de mensurar:

Gráfico Lúmens
Lúmen X PAR: PAR é mais amplo, abrangendo espectro azul e vermelho

No gráfico acima, a forma que se assemelha a um sino novamente representa o que o Lúmen consegue mensurar. Perceba, novamente, que o Lúmen perde muita amplitude em relação à Luz PAR.

Por isso que vale a afirmação seguinte: é a quantidade ou qualidade do espectro desta Luz PAR o que realmente importa como métricas para aferição em um cultivo.

Lúmen X WATTS: o que é WATT e por que também devo ter cuidado com ela na horticultura?

Bom, Watt é uma unidade universal para se medir a capacidade de POTÊNCIA de equipamentos ou sistemas elétricos ou eletrônicos e mais comumente utilizado para se referenciar ao consumo de energia elétrica relacionado à CORRENTE e à TENSÃO da rede de energia. No caso de ENERGIA pura e simples, utilizamos a unidade de medida Joules e nos referenciamos a 1 WATT sendo equivalente a 1 JOULE por segundo (1W=1J/s).

E por que WATT não tem a ver com horticultura? Simples!

Muitos fabricantes de equipamentos de iluminação para cultivo usam a relação Lúmen X WATTS elétricos totais ou WATTS por metro quadrado como uma métrica para descrever a intensidade da luz. No entanto, essas métricas realmente não dizem nada sobre intensidade de luz, já que os WATTS são uma medida que descreve a potência e o consumo elétrico do equipamento, porém não diz nada sobre a saída de luz do equipamento, ou seja, a quantidade de Luz que ele emite…

LÚMEN: o que é?

A relação Lúmen X WATTS não significa NADA se você quer saber a eficiência PAR de um equipamento de Iluminação para Cultivo

Uma vez que o WATT mede apenas a entrada de energia elétrica no seu equipamento, ele não tem nada a ver com a quantidade de Luz que sai dele.

É a saída de Luz PAR do equipamento e quanto desta Luz PAR que de fato chega na sua área de cultivo que importam para você saber se este equipamento é eficiente e vai te entregar bons resultados.

O consumo elétrico em WATT será útil para você saber a quantidade de energia elétrica você vai consumir mensalmente no seu set-up, porém essa informação, por si só, não diz muito para mensurar a eficiência PAR do equipamento.

Ok, entendi que Lúmen e WATT não são a referência ideal. Mas como medir a Luz PAR?

Bom, agora sim nós estamos falando sobre Luz para horticultura. Com base nas informações corretas é possível fazer as perguntas certas e transformar essa compreensão em conhecimento!

Sensores Quânticos de Luz (o nome é difícil, mas um fabricante de equipamento PRECISA TER e te fornecer estas métricas!) têm a capacidade de identificar e medir a quantidade de “pacotes de fótons”, através de um filtro ótico que cria um padrão uniforme de sensibilidade da Luz PAR.

Estes aparelhos são a principal ferramenta usada para medições de Luz em um cultivo indoor, podendo ser usados em combinação com controladores para ajuste instantâneo ou progressivo de Luz no cultivo, ou mesmo de forma a medir toda a luz acumulada em um dia (DLI). E o Lúmen, obviamente, não será uma variável relevante neste estudo.

As três questões importantes que você deve estar atento ao estudar sobre iluminação para horticultura SÃO:

  1. Quanto de Luz PAR o equipamento produz? Medido em PPF
  2. Quanto de Luz PAR o equipamento fornece às plantas na área de cultivo? Medido em PPFD
  3. Quanto de Energia o equipamento utiliza para produzir esta Luz PAR? Medido em Eficiência de Fótons.

E as 3 métricas utilizadas para responder estas questões são:

 PPF

  • PPDF
  • Eficiência de Fótons

PPF: o que é?

PPF é o fluxo de fótons fotossintéticos (fluxo de fótons ÚTEIS para fotossíntese das plantas).

O PPF mede a quantidade total de PAR que é produzida por um sistema de iluminação a cada segundo. Esta medição é feita usando um instrumento especializado chamado esfera de integração, que captura e mede essencialmente todos os fótons emitidos por um sistema de iluminação.

A unidade usada para expressar PPF é micromols por segundo (μmol / s).

Esta é provavelmente a segunda maneira mais importante de medir um sistema de  iluminação de horticultura, mas, por qualquer motivo, a maioria das empresas de  iluminação não lista essa métrica.

É importante notar que o PPF não informa quanto da luz medida chega às plantas, mas é uma métrica importante se você quiser calcular a eficiência de um sistema de iluminação na criação do PAR. 

Exemplo de medição de PPFD da MASTER PLANTS: Quantum Board 600W PRO
Exemplo de medição de PPFD da MASTER PLANTS: Quantum Board 600W PRO

Você pode encontrar o PPFD dos nossos equipamentos acessando a página de cada produto em nosso site.

Eficiência de Fótons: o que é?

Eficiência de fótons se refere à eficiência de um sistema de iluminação de horticultura na conversão de energia elétrica em fótons de Luz PAR. Ou seja, ela também mede energia elétrica (assim como WATT), porém esta sim é relevante para medir eficiência do equipamento para a saúde da planta, pois relaciona o consumo de energia com a emissão de fótons úteis para sua fotossíntese.

Como dissemos acima, muitos fabricantes de equipamentos de iluminação usam WATTS elétricos totais, ou relação Lúmen X WATTS, ou WATTS por metro quadrado como se fosse uma métrica de eficiência para descrever intensidade da Luz. E isso é extremamente equivocado. Watt, como dissemos, só é útil, neste caso, para se referenciar sobre o consumo e os custos da conta de Luz no final do mês.

Se o PPF da luz for conhecido junto com a potência de entrada, você pode calcular a eficiência de um sistema de iluminação de horticultura na conversão de energia elétrica em Luz PAR.

Observações: a unidade para PPF é μmol / s, e a unidade para medir WATTS é Joule por segundo (J / s), portanto, os segundos no numerador e denominador se cancelam e a unidade se torna µmol / J. Quanto maior esse número, mais eficiente é o sistema de iluminação na conversão de energia elétrica em fótons de Luz PAR. 

Medição de PPF

Note também que profissionais da área de iluminação para Horticultura nunca irão citar a relação Lúmen X WATTS, mas possivelmente a relação PPFD/WATT!

O PPFD, neste caso, é um número totalmente relativo, estabelecido dentro de um cálculo de média e de acordo com o ensaio de PPFD de uma área de cultivo específica. Sim, este número sempre irá variar de caso a caso, assim como ele sempre será extremamente específico de acordo com as condições da área de cultivo, dimensionamento de Luz e altura das instalações de iluminação.

Os ensaios realizados nos equipamentos devem ser o mais padronizado possível, seguindo condições e fornecendo informações para se apresentar algum resultado útil ao jardineiro que pretende realizar um dimensionamento de luz de acordo com o equipamento em questão.

Quantum Board Master Plants

CONCLUSÃO: Lúmen e relação Lúmen X WATTS não servem para horticultura

Para investir no sistema adequado de iluminação para horticultura que irá realmente atender à suas metas de cultivo ou negócios, é interessante, inicialmente, conhecer e saber o significado das métricas PPF, PPFD e Eficiência de Fótons no sentido de se tomar uma decisão de compra bem informada.

Lúmen definitivamente não deve ser utilizado por profissionais na área de Horticultura. E, ao mesmo tempo, WATT deve ser usado apenas para mensurar os equipamentos de estruturação da rede elétrica e os custos de estruturação e da conta energia ao final do mês, porém não é uma relação que nos interessa quanto à eficiência de emissão da Luz PAR de um sistema ou equipamento.

Se uma empresa apresentar métricas distorcidas ou incorretas para horticultura, como por exemplo Lúmens ou LUX, é prudente desconfiar da capacidade deste equipamento em entregar resultados de qualidade ao seu Cultivo.

Fonte: Fluence LED by OSRAM

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