Sistemas de iluminación: lámparas led o HPS

El cultivo de interior ha cambiado la forma en que los cultivadores cultivan todo. Los invernaderos de interior posibilitan un control total del medio de cultivo, la disponibilidad de luz, el agua, la humedad y la temperatura. Esto significa que los jardineros y botánicos aficionados pueden cultivar todo el año sin verse limitados por las estaciones.

Uno de los principales aspectos del cultivo en interior es la iluminación. A medida que ha ido aumentado la popularidad de este tipo de cultivo, cada vez preocupa más la luz. ¿Cómo se puede crear con iluminación artificial el mismo espectro de la luz natural? La industria de la iluminación ha desarrollado tecnologías para todo tipo de situaciones, incluyendo diversos colores y espectros.

Examinemos las diferentes clases de iluminación y cómo aplicarlas de forma óptima en invernaderos. También hablaremos de los diferentes momentos en que se puede usar cada espectro, y de las distintas formas en que esto puede afectar a la producción.

¿Qué son las lámparas HPS, led y de plasma (LEP)?

• Las lámparas HPS emiten luz al enviar un impulso de energía de alto voltaje a través de un tubo de cuarzo presurizado lleno de vapor de sodio, junto con otros elementos como xenón y mercurio.

Cuando se calientan los gases, emiten luz. El sodio produce una luz de intenso color naranja amarillento, cosa que se puede matizar con el xenón y el mercurio, ya que ambos emiten luz en el extremo azul del espectro visible. El resultado final es una luz más blanca.

• Las lámparas led (diodo emisor de luz) son semiconductores que permiten que la energía eléctrica pase con poca resistencia en una dirección y con una resistencia enorme en la otra, a través de una «unión PN».

En un extsremo de la unión hay un material que ha sido tratado para tener un exceso de electrones, mientras que, en el otro lado, el material ha sido tratado para que le falten. Al aplicar voltaje, los electrones excesivos se mueven a través de la unión para llenar los «agujeros de electrones» del otro lado.

Esto provoca la emisión de luz, cuyo color varía en función del material utilizado. Fosfuros y nitruros de galio, aluminio, zinc y silicona son los materiales más utilizados.

• Las lámparas de plasma (LEP) funcionan de un modo bastante similar a las HPS, pero en vez de pasar una descarga de alto voltaje a través de una cámara de cuarzo rellena de gas, se conduce la energía eléctrica a través de un magnetrón para ser convertida en un campo de radiofrecuencia. A continuación es conducida a través de la cámara. Se usan mezclas de gases similares a las utilizadas para las lámparas HPS y LEP.

La eficacia de los diferentes sistemas de iluminación

La eficiencia (o «eficacia luminosa») de los sistemas de iluminación se puede expresar con una ecuación básica: flujo luminoso (lúmenes) dividido por el total de unidades de potencia consumida (vatios). En general se considera que una iluminación de alta eficiencia tiene un rendimiento de al menos 90 lúmenes por vatio (lm/W), y algunas bombillas alcanzan los 150 lm/W o incluso más. Las luces de cultivo también se clasifican cada vez con más frecuencia en términos de PAR (radiación fotosintéticamente activa), medida en µmol/s (el número de fotones por segundo que incide en 1 m² de materia vegetal).

En general, los mmol/s se consideran mejores para la iluminación hortícola, ya que miden la cantidad de luz utilizable por las plantas. Los lm/W miden lo que es visible para el ojo humano. Por tanto, es aconsejable aprender a calcular la medida de la emisión PAR. Puedes encontrar una guía sobre el concepto de la PAR aquí.

Actualmente, las bombillas HPS de más rendimiento producen aproximadamente 150 lm/W. Por ejemplo, las bombillas GE Lucalox de 600 W producen 90.000 lúmenes iniciales («lúmenes iniciales» se refiere al rendimiento medio en las primeras cien horas), mientras que las lámparas HPS de alto PAR de Lumatek de 600 W producen 92.000. Antes casi nunca ocurría, pero ahora las nuevas lámparas HPS están empezando a incluir clasificaciones PAR. Por ejemplo, las bombillas de Lumatek de 600 W tienen una emisión PAR de 1.030 µmol/s.

Para las lámparas de cultivo led, los lm/W se consideran en general menos significativos que la emisión PAR. Esto se debe al hecho de que, comúnmente, los sistemas rojo/azul tienen una relación lm/W total mucho más baja, ya que solo proporcionan las bandas más necesarias para la fotosíntesis, por lo que se puede evitar gastar energía lumínica «innecesaria»

Sin embargo, las nuevas lámparas led utilizan varias bandas para crear un espectro de luz más complejo y completo. Se cree que esto es beneficioso para el crecimiento de la planta, y los ledes modernos suelen incorporar blancos además de rojos y violetas del espectro visible. Estos nuevos ledes de espectro completo pueden incluir la clasificación lm/W, pero en general se considera que los proveedores más prestigiosos indican tanto los lm/W como la emisión PAR.

Por ejemplo, Kind LED, con sede en California, indica los valores PAR en diferentes puntos de una sala de cultivo para todos sus productos. Cuando hay solo una lámpara, el valor PAR puede variar considerablemente entre el espacio que está justo debajo de la bombilla y el perímetro del alcance de la luz. Con la lámpara led Kind LumiGrow, la PAR medida es de un total de 1856 µmol/s, siendo la cifra más alta la que se registra justo en el centro del metro cuadrado medido.

En teoría, la eficacia luminosa de las luces de plasma debería superar a una fuente HPS en un 15-20%, ya que no se gasta potencia en calentar electrodos. En la práctica, la eficacia luminosa de la fuente de las lámparas de cultivo de plasma, también llamadas LEP o HEP («plasma de alta eficiencia», por sus siglas en inglés), está entre los 80 y los 100 lm/W.

El espectro lumínico y la imitación de la luz natural

Aunque se ha mejorado la tecnología de la iluminación HPS, en general se sigue considerando peor que otros sistemas de iluminación modernos a la hora de imitar la luz natural. Sin añadir xenón ni mercurio, el vapor de sodio da una luz intensamente amarilla rojiza.

Sin embargo, ahora existen nuevas bombillas «de espectro completo», que suelen consistir en un sistema de doble arco que incluye tanto un haluro metálico como un componente HPS. Por ejemplo, la lámpara Hortilux Super Blue HPS/MH incluye un arco de vapor de sodio de 600 W y otro de haluro metálico de 400 W, aportando 110.000 lúmenes iniciales y una representación de la luz del día mucho más precisa que el vapor de sodio por sí solo.

Los ledes 

Las luces de plasma

Ahora, ajustando con precisión variables como los gases utilizados, los recubrimientos (como sales de haluros metálicos) e incluso la presión de la cámara, se pueden crear réplicas de la luz natural mucho más precisas. También tienen la ventaja de emitir algo de luz en el espectro ultravioleta. Pero aún hay debate sobre si realmente son mejores que los sistemas led «de espectro completo».

Como afecta la iluminación a la producción

Como la luz es uno de los dos alimentos más básicos para cualquier planta (el otro es el agua), es lógico que tenga un gran impacto en la producción final. Las especies anuales siguen patrones muy estrictos de temperatura, horas de noche y día y espectro lumínico.

A medida que la estación pasa del verano al otoño, el espectro de luz cambia, y también lo hacen los otros factores que afectan a la floración. Por este motivo, para conseguir rendimientos máximos, las plantas anuales deben exponerse a luces diferentes en cada una de las fases de su ciclo de crecimiento.

La mejor forma de aplicar la iluminación HPS es durante la fase de floración del ciclo de crecimiento de una planta. El motivo es que el espectro de luz emitido propicia la producción floral. La iluminación led también es ideal para la fase de floración, ya que produce muchos lúmenes. Para la mayoría de las especies anuales, el verano inicia la floración, un periodo del año rico en luz solar. La tecnología de plasma aún va muy por detrás del HPS y los ledes, y no genera producciones tan grandes como otros sistemas de iluminación.

Normalmente, los cultivadores inician los ciclos de crecimiento con menos lámparas. Así se asegura que no se quemen las plántulas y las plantas jóvenes por un exceso de luz y calor. Los cultivadores pueden aumentar la cantidad de bombillas a medida que avanza el proceso de cultivo. Esto también garantiza que haya suficiente luz una vez que la planta ha incrementado su tamaño.

El coste de la iluminación

Aparte del gasto inicial de adquisición de lámparas, los cultivadores también deben tener en cuenta el coste de la electricidad. La cuestión de si son mejores las luces led o las HPS puede estar influenciada por el continente en el que vivas. En Europa, la electricidad es mucho más cara que en los Estados Unidos. Esto tiende a provocar que los jardineros de este país cultiven con bombillas de 1000 W, mientras que sus homólogos europeos se inclinan por las de 600 W o incluso las de 400 W.

Las lámparas led y HPS son las que emiten mayor cantidad de lúmenes, pero también son las de funcionamiento más caro. Por este motivo, muchos cultivadores no las utilizan en las primeras fases del crecimiento de la planta. Las lámparas fluorescentes son suficientes durante el crecimiento inicial como plántulas, y las plantas jóvenes no consumen tanta luz como las plantas completamente maduras. Otra forma de reducir el coste de la iluminación, como ya se ha dicho, es empezar con unas pocas lámparas e ir aumentándolas a medida que maduran las plantas.

Los cultivadores que combinan diferentes sistemas de iluminación generan más complejidades en sus salas de cultivo, un mayor margen de error y muchas más variables con las que lidiar. Esto es algo importante a tener en cuenta a la hora de elegir una iluminación. Para que «no haya líos», se debería elegir un único sistema de iluminación. A medida que aumenten los conocimientos sobre los diferentes sistemas de iluminación y sus efectos, estos podrán irse combinando.

Los resultados de nuestra encuesta en Twitter: Led o HPS

Hemos hecho una encuesta en Twitter para comprender cómo utilizan nuestros seguidores las diferentes luces. ¡Mira abajo los resultados!

1. ¿Has cultivado alguna vez con luces led? 

• Sí – 36%
• No – 39%
• No, pero lo haría – 21%
• No, y no lo haría – 4%

2. ¿Has cultivado alguna vez con luces HPS? 

• Sí – 73%
• No – 18%
• No, pero lo haría – 5%
• No, y no lo haría – 4%

3. ¿Has cultivado alguna vez con una combinación de luces led y HPS?

• Sí – 11%
• No – 74%
• No, pero lo haría – 11%
• No, y no lo haría – 4%

4. ¿Estuviste satisfecho con los resultados de los ledes?

• Sí, mucho – 43%
• Sí – 21%
• Sí, pero podrían haber sido mejores – 21%
• No – 15%

5. ¿Estuviste satisfecho con los resultados de las HPS? 

• Sí, mucho – 32%
• Sí – 32%
• Sí, pero podrían haber sido mejores – 21%
• No – 15%

6. Si te fueses a comprar un nuevo sistema de iluminación, ¿cuál sería el factor más importante para ti? 

• Producción – 40%
• Coste – 20%
• Consumo eléctrico – 25%
• Otros – 15%

7. Si te fueses a comprar un nuevo sistema de iluminación, ¿cuál sería el factor menos importante para ti?

• Producción – 22%
• Coste – 11%
• Consumo eléctrico – 50%
• Otros – 17%

8. Si los ledes costasen lo mismo que una HPS, ¿escogerías led?

• Sí – 68%
• No – 23%
• No sé – 9%

¿Cuál ha sido tu experiencia con los sistemas de iluminación y cuál prefieres? Nos encantaría saber lo que opinas en los comentarios aquí abajo.