Lámparas LED

Ésta es la primera parte de un artículo doble sobre lámparas LED. El segundo artículo aparecerá en el número siguiente de Soft Secrets.

Ésta es la primera parte de un artículo doble sobre lámparas LED. El segundo artículo aparecerá en el número siguiente de Soft Secrets.

Puede verse cada bombilla LED soldada al panel de plástico blanco. Los diodos han de estar cubiertos para proteger la circuitería de la humedad y evitar fallos en el funcionamiento.

Las lámparas LED están por todas partes. Puedes verlas en los semáforos, las linternas y la iluminación doméstica o para el árbol de Navidad, etc. Esta tecnología ha recorrido un largo camino desde que fue desarrollada, a principios de la década de 1960. Por aquel entonces, las luces LED solían encontrarse en aparatos y apenas generaban 0,001 lm/W. La nueva tecnología LED está avanzando rápidamente, volviéndose mucho más brillante y más eficiente desde el punto de vista de la electricidad. Hay lámparas LED disponibles de todo el espectro visible, y desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. Los jardineros están utilizando con éxito luces LED para cultivar cannabis médico, pero hay tantos tipos distintos y tanta información destinada a la venta  de lámparas LED que resulta difícil saber cuáles funcionan mejor como fuente de luz para el cultivo de cannabis médico.

Las lámparas LED (diodo emisor de luz) emplean energía semiconductora de estado sólido para producir luz. La tecnología es similar a la que se encuentra en los circuitos de los ordenadores. No utilizan filamentos, como los de las bombillas incandescentes o las halógenas de tungsteno; tampoco gas, como es el caso de la luz DAI, los fluorescentes y las bombillas fluorescentes compactas. Las lámparas LED generan muy poco calor y están preparadas para funcionar con la corriente normal de las casas: 120 V y 240 V.

Una empresa, Hydro Grow LED, protege los diodos con cristales de aumento que concentran la luz en un esquema compacto.

La potencia de salida de las luces LED no para de aumentar gracias a materiales mejorados y avances tecnológicos, al tiempo que se mantiene la eficiencia y la fiabilidad del estado sólido. Los componentes de estado sólido son difíciles de dañar por choques externos. 

Las lámparas LED desfasadas, que producen menos de un vatio, no son tan brillantes como los nuevos diodos de 1, 2 y 3 vatios. Además, hay bombillas del mismo vataje que son más brillantes que otras. Véase “Brillo” más adelante.

En lugar de un balasto, se necesita una serie de resistencias o fuentes de alimentación de corriente regulada para suministrar la corriente y el voltaje precisos para lograr un funcionamiento más eficiente. La fuente de alimentación puede ajustarse para reducir la intensidad de la luz. Algunas bombillas tienen un rango de atenuación del 20 al 100%. El equipamiento necesario está cableado y soldado a un pequeño panel de circuito, el cual va conectado a la fuente de alimentación. Al comprar una luminaria de este tipo, ten en cuenta la forma de sustitución de los diodos. Los grupos individuales de bombillas que pueden sustituirse dentro de la luminaria son los más prácticos y económicos. 

Este pequeño jardín LED está en floración y tiene tan buen aspecto como si estuviera creciendo bajo lámparas fluorescentes compactas.

Al encender un LED, los electrones se recombinan con los espacios para electrones en la bombilla y liberan fotones (energía luminosa) en el proceso conocido como electroluminiscencia. El máximo rendimiento depende de la temperatura de funcionamiento. Hasta la fecha, el LED más eficiente es de 1 vatio. Los vatajes más altos funcionan a mayor temperatura y son menos eficientes, por lo que producen menos lm/W. Por ejemplo, un LED de 3 vatios sólo produce un 35% más de lúmenes que una diodo de 1 vatio. La energía eléctrica extra se convierte en calor en vez de en luz.

Si la temperatura ambiente en el entorno de funcionamiento sube demasiado, los LED se sobrecalientan y producen menos luz. De forma parecida a los chips de estado sólido de los ordenadores, los LED fallan antes cuando el recalentamiento persiste.

Las bombillas LED funcionan en miliamperios (mA). Algunos LED se hacen funcionar a menos mA para aumentar la eficiencia. La ciencia y los datos que hay tras los circuitos son más complejos que el alcance de este artículo. Para el cultivador medio de cannabis médico, la mejor manera de discernir el brillo de los diodos o de una luminaria consiste en medir la potencia lumínica con un medidor de luz.

Hay mucha información en internet acerca de las luces LED. Puedes ir a www.google.com y hacer una búsqueda sobre “lámparas LED de cultivo”, y tendrás horas y horas de lectura. A mí, personalmente, me gustan los vídeos que se encuentran en www.youtube.com. Hay mucha inspiración por ahí.

Las lámparas LED se usan para la propagación, el crecimiento vegetativo y la floración en la horticultura del cannabis, así como en algunos experimentos de interiluminación en invernaderos. No sirven para sustituir las lámparas APS en los invernaderos.

Coste

La tecnología nueva es cara, y el coste ha sido uno de los mayores impedimentos a la implantación de la luz LED en los jardines. La relación euro por lumen ha sido demasiado cara. En 2010, los diodos producían 40-60 lm/W. En 2012, están dando lecturas de más del 10% por encima de esos niveles. La tecnología está cambiando cada pocos meses y resulta complicado estar al tanto de todo.

Hasta la fecha, las lámparas LED han sido demasiado caras para la mayoría de cultivadores. Los precios han estado bajando y la tecnología ha mejorado al mismo tiempo.

Los precios van desde 30 € por una bombilla de 15 vatios tipo incandescente, hasta casi 500 € por una luminaria de 300 vatios. En 2009, una luminaria LED de 90 vatios costaba lo mismo que la actual de 300 vatios, alrededor del triple que en 2012. Hoy en día, una bombilla pequeña cuesta unos 2 € por vatio, y una luminaria grande cuesta alrededor de 1,5 € por vatio. Puedes comprar iluminación DAI a 0,3 € el vatio. La buena noticia es que la tecnología LED está mejorando, y los costes de producción están reduciéndose rápidamente.

La luminaria de Hydro Grow LED se fabrica con lentes que aumentan la potencia de salida (ver gráfica). La tecnología se amortiza con el ahorro en consumo eléctrico a largo plazo, tras el coste inicial de la luminaria, se pagan unos 1.700 €.

Una lámpara fluorescente compacta que produce 800 lúmenes gasta menos de 15 vatios, cuesta alrededor de 60 € en electricidad al año. Según los fabricantes, las lámparas LED que producen esos mismos 800 lúmenes consumen menos de 8 vatios de energía eléctrica, cuestan algo más de 20 € al año y duran 50.000 horas o más.

La fabricación de diodos que produzcan luz UV es demasiado cara para que su uso resulte práctico en el jardín.

Brillo y espectro

La mejor manera de descifrar la potencia de una bombilla LED es siguiendo la fórmula: amperios x voltaje = vatios (ley de Ohm). De otra forma, la potencia lumínica puede volverse demasiado complicada y confusa. Por ejemplo, un LED de 3 vatios que funciona a 350 mA produce 1 vatio de luz.

Dependiendo del fabricante, las bombillas LED modernas producen 40-60 lm/W. Las nuevas bombillas producen más de 200 lm/W. Cree Incorporated anunció una lámpara en 2011 que genera 208 lm/W, aunque esta bombilla no estaba aún en el mercado a principios de 2012. Siguen desarrollándose bombillas LED cada vez más brillantes.

Recuerda que las lámparas LED convierten la energía luminosa en calor cuanto mayor sea el vataje de la bombilla. Que una bombilla tenga más vataje no significa que sea más eficiente.

Sin embargo, los pequeños LED se calientan rápidamente y pierden eficiencia, lo cual se traduce en energía luminosa convertida en calor más allá de la temperatura específica de funcionamiento. La temperatura de funcionamiento es una función de la entrada de corriente eléctrica (mA).

La humedad es perjudicial para los circuitos. La circuitería LED está expuesta (foto) y debe protegerse de la humedad para evitar la corrosión. Los LED tienen que estar encapsulados para aislarlo de la humedad exterior.

La temperatura óptima para cada color de LED asegura una reproducción precisa del espectro de color.

Si la temperatura es demasiado elevada, la lámpara falla. Es decir, si pasa demasiada corriente por los pequeños LED, se calientan demasiado, se vuelven ineficientes (la energía luminosa se transforma en calor) y fallan, se queman.

Las bombillas LED están diseñadas para enfocar la luz. Una empresa innovadora, Hydro Grow LED, saca partido a la capacidad de enfoque de la luz emitida y la dirige con una lente, como si un rayo de luz se proyectara a través de un proyector de cine. La potencia luminosa no sólo se concentra e intensifica, sino que también aumenta. Su luminaria conjuga con los LED unas pequeñas lentes especiales para aumentar la potencia de salida.

Resulta difícil acostumbrarse al espectro monocromático. Ver que las plantas verdes adquieren tonos rojizos es simplemente raro.

Una vez completado el proceso de fabricación, se prueba el brillo de los LED para diferenciarlos. Hay diodos que son más brillantes que otros, y son más caros. Por ejemplo, los LED van poniéndose en los contenedores 1, 2 y 3. Los diodos del contenedor 1 son más brillantes y caros que los del contenedor 2, y los del contenedor 3 son los menos brillantes.

Las lámparas LED vienen en diversos espectros, y son únicas por el hecho de que están disponibles en longitudes de onda monocromáticas, de manera que producen longitudes de onda nanométricas y colores específicos. Los LED de distintos espectros pueden agruparse para formar un espectro perfecto para el desarrollo vegetal.

La tecnología LED permite a los fabricantes ajustar literalmente el espectro de las luminarias para producir unos índices PAR increíblemente altos. Sólo este punto hace que sea más eficiente. Pero los valores PAR de eficiencia no se miden en lúmenes, como sucede con las lámparas que están diseñadas para la visión humana.

NOTA: El espectro de cada bombilla LED puede también determinar el brillo, la potencia luminosa.