Luz roja, luz azul: eficiencia LED equilibrada con rendimiento

La capacidad de la tecnología LED para manipular el espectro de iluminación debe usarse con moderación y como un medio para imitar los cambios naturales y estacionales en beneficio de las plantas, no de marketing.

Diodo emisor de luz (LED) La tecnología ofrece mejoras revolucionarias a los horticultores de interior.

Sin embargo, como ocurre con otras tecnologías emergentes, la mayor inversión inicial es un obstáculo que ralentiza la adopción a pesar de un menor costo total de propiedad.

Sin embargo, como el plantas médicas La industria ha evolucionado, los bolsillos de los productores han profundizado de tal manera que un desembolso inicial de efectivo no excluye la compra de equipos.

Los cultivadores e inversores ahora tienen una visión a largo plazo sobre la rentabilidad y se han movido hacia instalaciones más eficientes y multimillonarias.

Desde esta perspectiva más amplia, sus LEDs claros ofrecen un beneficio financiero.

Los LED aumentan drásticamente la eficiencia, crean una producción de calor mínima, ofrecen una vida útil de 50,000 horas y requieren un bajo mantenimiento, lo que los convierte en una opción obvia sobre la tradicional Descarga de alta intensidad (HID) tecnologías.

Entonces, ¿por qué la tecnología LED no ha sido ampliamente adoptada por los productores e invernaderos?

La respuesta radica en cómo los diseñadores de las nuevas luces de cultivo manipularon el espectro de luz y cómo cambiaron las convenciones de unidades fotométricas para favorecer estos nuevos productos.

Dentro de la comunidad de crecimiento, los LED tienen un historial dudoso y una reputación cuestionable.

Dado el diseño de muchos productos en el mercado, esa reputación es en gran medida merecida.

Grow Plant Industry Group Thinking sostiene que la luz producida por LED no puede igualar la calidad del producto más importante que produce la iluminación tradicional HID.

El desempeño mediocre y un puñado de malas anécdotas de los productos LED de primera generación perpetúan estas creencias.

La razón de estos problemas fue la desviación de los diseñadores de lo que funcionó, p. Sodio de alta presión (HPS) y Haluro metálico (MH) espectros, a favor de un supuestamente ideal azul/encarnado Combinación.

Este nuevo espectro estaba destinado a dar a las plantas precisamente la luz que necesitaban y nada más.

Se pensó que omitir bandas de luz “no utilizadas” de luz ahorraba energía.

Por las razones que discutiremos a continuación, el sistema existente de medición de la luz no favoreció el nuevo perfil espectral que defiende esta filosofía de diseño.

Estos fabricantes impusieron un cambio en las unidades de medición de la luz y las comparaciones de productos se complicaron.

La justificación del espectro azul/rojo

Los nuevos diseños azul/rojo estaban bien intencionados y no sin lógica.

Dos espectros de luz ligeramente definidos, azul y rojo, impulsan gran parte de la acción de fotosíntesis.

Esto es cierto. El Dr. Keith J. McCree, un investigador pionero y fundador de McCree Curve, describió estos dos espectros como alcanzando su punto máximo alrededor de 440 Nuevo Méjico y 620 nm — azul y rojo, respectivamente.

Una amplia cantidad de investigaciones ha confirmado estos datos, aunque la investigación posterior ha encontrado que los máximos de absorbancia son ligeramente diferentes.

La acción de los llamados “clorofila un” demuestra un pico a 430 nm y 662 nm, mientras que“clorofila B” está impulsado por luz de 453 nm y 642 nm.

La primera generación de diseñadores de LED salió mal al reducir con fuerza el espectro de crecimiento de la planta a solo estos dos segmentos de la Radiación fotosintéticamente activa (PAR).

Muchos diseñadores de luces también se entusiasmaron con el potencial de los LED azules/rojos, pero las filosofías han evolucionado con la experimentación.

Basado en la experiencia del mundo real, muchos ahora defienden las luces blancas de espectro completo.

Los diodos emisores de luz son a menudo más eficientes eléctricamente en longitudes de onda rojas y azules, por lo que lógicamente siguió para reducir la producción de luces hortícolas a estos dos colores si las plantas también los preferían.

Al hacerlo, no se gastaron recursos en partes “desperdiciadas” del espectro PAR.

Después de eones de luz solar, los diseñadores de luz pensaron que habían descubierto exactamente lo que las plantas necesitaban: luz rosada-púrpura.

Al excluir los greens, amarillos y naranjas ineficientes y eléctricamente derrochadores, los ingenieros de Spectrum pensaron que podrían cultivar mejores plantas y hacerlo de manera más eficiente.

Gran parte de este pensamiento surgió de la curva de McCree, el perfil espectral con respaldo de camello que muestra una respuesta metabólica de la planta alcanzando el pico en azul y rojo.

McCree estableció esta herramienta ilustrativa en su estudio de 1970 de docenas de especies de plantas en la Universidad Texas A&M.

Su trabajo ha servido como el principio central de la ciencia del espectro y la base para otras investigaciones que se basan en sus observaciones clave.

Pero la curva de McCree no es una recomendación para un espectro de iluminación hortícola ideal y, según la descripción de McCree, se orquestó para proporcionar una base para la discusión de la definición de radiación fotosintéticamente activa (PAR), no la optimización de un espectro de crecimiento.

Exploró si las plantas respondían a los diversos colores de luz y lo que era, y no era, parte del espectro par.

En consecuencia, el experimento tomó un ángulo reduccionista.

El equipo de McCree probó la respuesta de la planta a una longitud de onda de luz a la vez, aislada en intervalos de 25 nm entre 400 nm y 700 nm.

Se colocó una hoja de un solo corte en una cámara de aislamiento y se expuso a la luz coloreada, mientras que los niveles de dióxido de carbono y oxígeno se midieron para deducir la respuesta metabólica.

Por lo tanto, la curva McCree exaltada, aunque útil, no es una representación de un espectro de crecimiento ideal o una recomendación para el diseño de luz.

Es simplemente un conjunto de puntos de datos aislados unidos en una línea suave. No es holístico.

Cuando se considera un espectro unificado, es extraño para las plantas que están cableadas para la luz solar.

Un cambio de paradigma: lúmenes vs. micromoles por segundo

Antes de la introducción de los LED, los horticultores midieron la producción de luz en lúmenes y Lux, con lúmenes que representan la velocidad a la que una bombilla produce luz y lux referente a la velocidad a la que cae la luz sobre un área en particular.

En esta era de medición de la luz, las comparaciones de productos fueron sencillas.

Los productores entendieron el brillo de su iluminación y se utilizaron menos espectros de iluminación.

Pero la nueva tecnología de LED no se alineaba con el marco de medición predominante, por lo que las unidades se indicaron de manera diferente.

Los micromoles por segundo (μmols/s) se convirtieron en el estándar para evaluar la cantidad de luz, y el cambio en las unidades creó mucha confusión.

El motivo del cambio se centró en la función de luminosidad integrada en la escala de medición de lúmenes/lux. Los lúmenes tienen en cuenta la sensibilidad del ojo humano a las longitudes de onda de la luz particulares, a saber, las centradas en alrededor de 550 nm (luz verde).

Un micromol, por el contrario, es una cantidad de fotones. La ponderación del espectro por parte del sistema de lumen nos permite evaluar el brillo de una luz tal como la experimentamos en lugar de experimentarla como un medidor PAR.

Un medidor PAR registra fotones (medidos en μmols/seg) dentro del rango PAR de 400-700 nm.