Calculadora de iluminación LED: Potencia, PPF, PPFD y distancia del LED a tu planta

Tabla resumen de potencias LED recomendadas para armarios de cultivo

Potencia (W)

Algunos sistemas LED al igual que los HPS, se clasifican por Watts (W) pero no tienen nada que ver uno con otro, en los LED nos servirá para ver el consumo de cada sistema, pero no para saber la potencia lumínica.

Muchos cultivadores todavía confían en la potencia para estimar el tamaño de las luces de cultivo. Sin embargo, los LED de alta eficiencia ahora producen mucha más luz por vatio que las bombillas de sodio de alta presión (HPS).

Para describir con precisión la cantidad de luz que puede proporcionar una lámpara, utilizamos la medición científica del flujo de fotones fotosintéticos (PPF). PPF es un recuento de los fotones que se encuentran en las longitudes de onda de la radiación fotosintéticamente activa (PAR). Estos fotones impulsan la fotosíntesis y son la fuente de toda la energía para la planta. La cantidad de PPF producida por un dispositivo determina la cantidad de área que puede cubrir y su potencial de cosecha.

PAR

Para poder medir con mayor precisión la calidad de la luz destinada al cultivo se desarrolló el concepto de luz PAR, que responde a las siglas en ingles de radiación fotosintéticamente activa.

Lo primero que hay que entender sobre PAR es que es la parte del espectro de radiación electromagnética (luz) que es útil para que las plantas activen la fotosíntesis. Cuando medimos PAR, contamos la cantidad de fotones en las longitudes de onda de PAR. Son esos fotones los que se absorben en las hojas de la planta y potencian la fotosíntesis. De esta forma, medir PAR es muy diferente a medir Lux o Lumens.

Las lámparas más eficientes para el cultivo son aquellas que más fotones PAR emiten por cada vatio de electricidad consumido. Si las lámparas HPS más eficientes producen entre 1,4 y 1,8 umol/W, los mejores LEDs llegan casi a doblar esta eficiencia, alcanzando 2,8 µmol/W. Prácticamente hace falta la mitad de electricidad para producir la misma cantidad de fotones PAR con una LED de última generación que con una bombilla HPS.

PPF (µmol/s)

El equivalente a los lúmenes en luz PAR es el PPF o flujo de fotones fotosintéticos, que se mide en «micromoles por segundo»  µmol/s y se usa para describir el número total de fotones PAR que un dispositivo puede producir por segundo. Sin embargo, no todos los fotones alcanzarán con éxito el dosel de tu planta. Por lo tanto, hay dos valores de PPF que son importantes. El PPF total que puede producir un accesorio y el PPF utilizable, que es la cantidad de fotones que se dirigen al dosel y que se pueden usar para la fotosíntesis.

La investigación muestra que el PPF utilizable óptimo para el cultivo de cannabis en interiores es de 700 µmol (PPF utilizable) por metro cuadrado de espacio de cultivo. Para estimar la cantidad de espacio que cubrirá una lámpara de cultivo, dividimos el PPF utilizable por 700. Esto muestra el área de cobertura óptima en metros cuadrados (PPF utilizable / 700 = metros cuadrados). Por ejemplo, un accesorio que produce un PPF utilizable de 1008 µmol puede cubrir un área de aproximadamente 1.44 metros cuadrados (1008/700 = 1.44 m²).

PPF total (µmol/s)

El PPF total describe la cantidad total de luz emitida por un dispositivo. Las mediciones totales de PPF se toman en un dispositivo llamado «esfera integradora» que mide todos los fotones producidos por el accesorio. Sin embargo, incluso en entornos de cultivo ideales, entre el 10 y el 15 % de estos fotones se perderán debido a la radiación o la reflexión. Como resultado, la FPP total siempre es más alta que la FPP utilizable.

PPF calculado (µmol/s)

Los fabricantes cuando nos facilitan los datos PPF de los sistemas de iluminación LED, generalmente es un «Valor calculado» y no una medida real. Los valores calculados se determinan en función de los diodos del accesorio y suponen una eficiencia del 100%. Como resultado, los valores calculados suelen ser significativamente más altos que el PPF total o utilizable.

PPF utilizable (µmol/s)

El PPF utilizable es la medida que nos importa como cultivadores. El PPF utilizable describe el número de fotones PAR que llegan al dosel de las plantas. Es el valor que nos importa porque describe la cantidad de fotones que están disponibles para la fotosíntesis. Las investigaciones muestran que el PPF utilizable óptimo para el cultivo de cannabis en interiores es de 700 µmol/m² por metro cuadrado de espacio de cultivo.

Para muchas luminarias de cultivo no hay datos de PPF utilizables disponibles. Esto crea problemas para hacer comparaciones y cálculos precisos. Comparar el PPF calculado de un dispositivo con el PPF utilizable de un dispositivo diferente no es justo. Además, necesitamos PPF utilizable para estimar con precisión la eficiencia, la cobertura y el potencial de cosecha.

Para resolver estos problemas, se analizaron más de 60 luminarias LED diferentes. Se encontraron patrones en los datos que sugieren que la relación entre los tres tipos de FPP es ampliamente predecible. El análisis revela que la FPP calculada suele ser un 18 % más alta que la FPP total medida en una esfera integradora y el PPF total suele ser un 15 % más alto que el PPF utilizable.

PPFD (µmol/s/m²)

PPFD o densidad de flujo de fotones fotosintéticos, se refiere a la cantidad de fotones PAR que aterrizan en una superficie determinada cada segundo. Cuando conoces el PPFD, sabes la cantidad de luz PAR que llega a tu cultivo en cada punto medido. Este número se mide en micromoles por metro cuadrado por segundo, expresado como µmol/s/m².

¿Qué es exactamente un fotón fotosintético?. Un fotón es una sola partícula de luz y puede adoptar una variedad de longitudes de onda. Aquellos que son capaces de contribuir a la fotosíntesis son considerados fotones fotosintéticos. Específicamente, esto incluye fotones con longitudes de onda entre 400 nm y 700 nm.

PPF y PPFD miden la cantidad de dichos fotones. La diferencia crítica es que PPFD mide la densidad de estos fotones que caen sobre una superficie particular, mientras que PPF es el número total de fotones liberados por una fuente de luz.

Las plantas no necesitan el mismo PPFD durante toda su vida. Las semillas en germinación y las plántulas jóvenes tienen suficiente con 200 a 400 µmol/s/m², mientras que las plantas en crecimiento requieren más luz, entre 400 y 600 µmol/s/m². La floración es la fase durante la cual pueden aprovechar mayor cantidad de luz, entre 600 y 1.000 µmol/s/m². Ciertas variedades, principalmente sativas, pueden usar hasta 1.200 µmol/s/m². Si el cuarto de cultivo se enriquece con CO2, los niveles de PPFD máximos suben hasta 1.000 µmol/s/m² en crecimiento y 1.500 µmol/s/m2 en floración, siempre que las variedades lo resistan. De todos modos, no suele compensar cultivar con niveles tan altos de PPFD; a partir de 1.000 µmol/s/m² en floración resulta más eficiente ampliar un poco el espacio que subir la intensidad de luz.

Estimación del tamaño de la cosecha con el PPF utilizable

Siempre que los productores utilicen luces HPS o CMH, la antigua regla del gramo por vatio proporciona una estimación adecuada para un rendimiento de cosecha de referencia. Sin embargo, las luces de cultivo LED ahora pueden obtener hasta el doble de PPF utilizable con la misma cantidad de vataje. Por lo tanto, la regla del gramo por vatio ya no se aplica a los LED de alta eficiencia. Necesitamos estimar el potencial de cosecha y evaluar el éxito de la cosecha en base a gramos por PPF utilizable en lugar de gramos por vatio.

Convertimos la antigua regla del gramo por vatio a PPF y utilizaremos 0,75 g por µmol (PPF utilizable) como nuevo punto de referencia para evaluar el éxito de un cultivo. Esta conversión se basa en luces HPS que tienen una eficiencia fotónica promedio de 1,3 µmol (PPF utilizable)/vatio. Si consideramos un HPS de 600 vatios que funciona con una eficiencia de 1,3 µmol/vatio, generaría 780 µmol (PPF utilizable). De acuerdo con la regla del gramo por vatio, esperaríamos que los buenos productores cosechen 600 gramos. Eso es 600 gramos por 780 µmol (PPF utilizable) = 0,77 g/µmol.

El objetivo de cosecha de 0,75 g/µmol (PPF utilizable) es un buen objetivo, pero es una estimación muy alta. Este valor óptimo de rendimiento se dará si cosechas cepas de alto rendimiento en un cultivo bien administrado. Para hacer una estimación más realista, usamos un rango de 0,55 g/µmol

Altura a la que deberían colgarse las luces de cultivo LED

La mayoría de fabricantes de luces LED de cultivo proporcionan recomendaciones de altura entre la luz y las plantas, asegúrate primero de que te facilitan estos datos para tomarlos como referencia. Ten en cuenta que la distancia del LED a la planta, varia según las especificaciones de los diodos LED y de la tecnología utilizada por el equipo, no existe una altura universal óptima para todas las luces LED de cultivo. Lo que si debes tener en cuenta, son las siguientes recomendaciones, según la fase de cultivo en que se encuentre tu planta:

• Etapa de Plántulas/Esquejes: Durante la etapa inicial como plántulas, las luces de cultivo LED deben colocarse bastante separadas de las plantas que son muy vulnerables en esta etapa temprana y requieren un luz más suave.
• Etapa de crecimiento: Durante esta etapa las plantas responden bien a la luz intensa; es cuando maduran y usan la fotosíntesis para crecer rápidamente. Para aumentar la intensidad de la luz, las luces de cultivo LED deben ubicarse más cerca del dosel de la planta. Tallos y raíces fuertes y saludables son clave para un rendimiento exitoso.
• Etapa de floración: durante este etapa, la producción de frutos y el crecimiento del tallo se aceleran. A medida que el crecimiento de la planta pasa de la etapa de crecimiento a floración, lo recomendable es ir acercando progresivamente la lámpara LED durante toda la fase de floración.

Como referencia, puedes utilizar las distancias en función de la potencia de tu LED que te facilitamos en la siguiente tabla, Si ves signos de decoloración o de hojas amarillas deberás subir las luces unos 5 – 10 centímetros. Observa entonces si se detiene el proceso en los siguientes días. Si es así, has encontrado la altura óptima entre tus paneles LED y tu cultivo.

Señales de que tu LED está demasiado cerca de tus plantas

Si bien es necesario aumentar la intensidad de la luz a lo largo de la vida de una planta para facilitar un crecimiento saludable, deberá observar sus plantas cuidadosamente para asegurarse de que no ha bajado demasiado las luces LED demasiado rápido. Esté atento a los siguientes signos reveladores de angustia:

• Crecimiento irregular o atrofiado : generalmente se caracteriza porque las hojas se vuelven flácidas, rizadas o caídas.
• Blanqueamiento : típicamente indicado por manchas blancas o amarillas en las hojas más altas.
• Quemado : esto normalmente comienza con finos contornos marrones en las hojas más cercanas a la luz antes de que se manifieste la decoloración de las secciones más grandes. Tenga en cuenta que lo que a veces parece una quemadura leve en realidad puede ser una quema de nutrientes.

Señales de que tu LED está demasiado lejos de tus plantas

Dejar las luces demasiado lejos de las plantas hará que se vean estiradas y débiles, y si no se rectifica, esto provocará la pérdida de color y la muerte. A veces puede ser fácil confundir los signos de iluminación insuficiente con un crecimiento acelerado porque las plantas que están privadas de luz crecerán naturalmente hacia arriba a un ritmo más rápido. Sin embargo, este proceso, conocido como etiolación, no es una buena señal. Es el mecanismo de defensa de una planta que busca más luz en un intento por realizar la fotosíntesis.

Como utilizar un luxómetro para determinar la altura del LED a la planta

Para determinar la altura a la que debemos poner nuestro LED, debemos calcular cuanta luz recibe la planta y comparar ese número con el PPFD (µmol/s/m²) que debería recibir, según la fase en que se encuentre. Toma como referencia los valores PPFD recomendados para cada fase de cultivo:

• PPFD Etapa de Plántulas/Esquejes:  200 a 400 µmol/s/m²
• PPFD Etapa de Crecimiento 400 a 600 µmol/s/m²
• PPFD Etapa de Floración 600 a 1000 µmol/s/m²
• Si utilizas CO2: Hasta 1.000 µmol/s/m² en crecimiento y hasta 1.500 µmol/s/m2 en floración

A continuación te describimos paso a paso la forma de saber el PPFD que recibe tu planta y como utilizarlo para ajustar la altura del LED.

Al mover tu LED, ten en cuenta la «La ley del cuadrado inverso»

La ley del cuadrado inverso nos dice que cuando la distancia entre una planta y una luz se duplica, el área cubierta por la luz aumenta, pero la intensidad de la luz disminuye al 25 % de la distancia original. En el gráfico puedes ver que la intensidad a 2 metros es el 25 % de la intensidad a 1 metro. La intensidad a 4 metros es el 25% de la intensidad a 2 metros.

Por ejemplo, digamos que el valor que obtuviste con tu Luxómetro, te dio un PPDF  de 1000 µmol/s/m² a 45 cm (la distancia a la que estaba la planta del LED cuando hiciste la medición). Ahora sabes que el PPFD recomendada para la etapa en la que está tu planta es de 250 µmol/s/m² (Etapa de Plántulas/Esquejes).

Luego, según la ley del cuadrado inverso, si duplicamos la altura de suspensión de 45 a 90 cm, y la intensidad de la luz se reduciría al 25% (250 µmol/s/m²) de 1000 µmol/s/m².

Para facilitarte el trabajo, puedes utilizar la siguiente calculadora. Después de calcular el PPFD con el conversor de Lux a PPFD, solo has de introducir: (1) la distancia a la que está el LED de tu planta, (2) la nueva distancia a la que quieres mover el LED , (3) el valor de PPFD que mediste a esa distancia y te daremos el PPFD a esa nueva distancia. Ajusta la distancia hasta que tengas el PPFD recomendado.