Sistemas de iluminación: lámparas led o HPS

Las lámparas de vapor de sodio a alta presión (HPS) llevan décadas siendo el campeón absoluto del mundo de la iluminación, y los demás sistemas solo han desafiado su supremacía de forma anecdótica. En este artículo analizamos las diferencias y vemos qué pueden esperar de cada tipo los cultivadores.

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.

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.