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Análisis del espectro en la iluminación Led
27-11-2017, 01:26 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 27-11-2017 03:43 PM por lf2015.)
Mensaje: #1
Análisis del espectro en la iluminación Led
Buenos días compañeros.

Quería compartir con vosotros una pequeña guía que he hecho sobre la iluminación led. Espero que os guste y ayude de forma orientativa a quien quiera hacer su propia pantalla led.


Análisis del espectro en la iluminación Led.

La nueva tecnología led nos ofrece una serie de características estéticas y de consumo que pueden ofrecer ventajas respecto a los sumamente probados tubos fluorescentes (T5, T8, LFC, etc).
Pero hay que trabajar el espectro, ya que este es mucho más limitado, y ciertamente diferente a lo que teníamos en la iluminación fluorescente.

Con los tubos fluorescentes de 6500ºK cubríamos prácticamente todo lo necesario para las plantas, siendo si acaso necesario reforzar un poco el rojo, con algún tubo grolux (o cálido) adicional.

Es de sobra conocido el espectro de absorción fotosintético:

İmage

Podemos observar que la curva de absorción del azul es un poco mayor que la del rojo.

Aunque aparentemente el infrarrojo (IR) no se usa en la fotosíntesis (si miramos el espectro de absorción), según el efecto Emmerson el rojo profundo o IR a 700nm es usado en un segundo ciclo de la fotosíntesis en la fase final donde se transforma la energía lumínica en energía química (aportando electrones extra). No es estrictamente necesario pero Emmerson demostró que aportando 700nm junto con rojo menor de 680nm la fotosíntesis es mucho mas eficiente.
Además las plantas regulan el crecimiento en base a la relación IR-Rojo, un exceso de IR respecto al rojo provocara que las plantas se espiguen. Una relación correcta será aproximadamente de 1-7 a 1-10 a favor del rojo.

En base a esto, y tomando como referencia los espectros de absorción fotosintéticos podemos aproximar la siguiente relación optima:


9% UVA (400-420nm)
3% IR (700nm)
53% Azul (440-460nm)
35% Rojo (650-670nm)


Hay que tener en cuenta que el azul (y por supuesto el UVA) fuerza el metabolismo de la planta, obligándola a generar defensas contra la foto-oxidación, por ejemplo carotenoides, ocasionando un crecimiento menos acusado.

El rojo (de la clorofila a) sin embargo tiene la longitud de onda usada en el pigmento diana, llamado así porque es el que inicia la trasformación de la energía lumínica (o de electrones excitados) en energía química usada para formar aminoácidos, el resto de pigmentos (llamado accesorios) solo ceden energía al pigmento diana. Dicho de otra forma el rojo “entra directamente“ y dada su baja energía no ocasiona problemas de foto-oxidación o degeneración de pigmentos.

Es por eso que podemos observar tanto en los fluorescentes grolux como en los led espectro completo, usados en horticultura, una mayor concentración de rojo respecto al azul, y una carencia de UVA (siempre que la tecnología lo permita como en el led). Ya que en horticultura lo único que interesa es el crecimiento, cuanto más acusado mejor.

İmage

También es de sobra conocido que el rojo potenciará el color de nuestra plantas rojas (debido a que la planta generara mas antocianinas buscando la reflexión del rojo), siendo más vivos cuanto más rojo tengamos. Y que el azul y sobre todo el UVA favorecen la foto-oxidación de las tan temidas algas (las plantas superiores sin embargo tienen defensas adicionales, como por ejemplo paredes celulares más gruesas. Ya que han evolucionado en la atmósfera, donde la concentración de oxigeno es mayor).

İmage

Analizando todos estos puntos podemos concluir en siguiente rango optimo:


9% UVA (400-420nm)
3% IR (700nm)
44%-53% Azul (440-460nm)
35%-44% Rojo (650-670nm)

Teniendo en cuenta que cuanto más rojo tengamos mejor lucirán nuestras plantas rojas y que cuanto menos azul tengamos menos oxidaremos las algas, queda a decisión del acuarista elegir su rango apropiado.


Por ultimo hay que compensar visualmente el espectro, para que nuestros ojos perciban una luz blanca, para ello debemos añadir un 33% de cían, verde, amarillo y/o naranja, teniendo en cuenta la relación 1-10 IR - rojo, y manteniendo un aprox. 10% sobre el total de UVA (9% real), nos quedaría entonces:


9% UVA (400-420nm)
2% IR (700nm)
29.5%-35% Azul (440-460nm)
24%-29.5% Rojo (650-670nm)
30% cian, verde, amarillo y/o naranja



Sobre esta combinación teórica, podemos trabajar sobre las opciones que nos proporciona el led comercial, habiendo múltiples configuraciones:


Opcion 1 potenciando azules

9% UVA (400-420nm)
2% IR (700nm)
35% Azul (440-460nm)
24% Rojo (650-670nm)
30% cian, verde, amarillo y/o naranja



Caso 1: Led blanco 6500k + azul + rojo + UVA + IR

El led blanco 6500k nos proporciona aprox:

30% azul
9% rojo
61% cian, verde, amarillo y/o naranja (cvan)

Resultado:

9% UVA (400-420nm)
2% IR (700nm)
48% led blanco 6500k (30% cvan, 14% azul, 4% rojo)
21% azul (440-460nm)
20% rojo (650-670nm)


1.-Opcionalmente puede añadirse un 2% de verde (ya que el led blanco no trae mucho), para complementar un poco la absorción de carotenoides y dar a luz un aspecto más natural.
2.-Se puede añadir cian o amarillo a gusto del acuarista según se quiera un color más frio o más cálido.

İmage


Caso 2: Espectro completo (PAR) + azul + verde + rojo + UVA


El led de espectro completo nos proporciona aprox:

27% azul
48% rojo
15% IR
10% cvan


Resultado:

9% UVA (400-420nm)
14% PAR (7% rojo, 4% azul, 1% cvan, 2% IR)
31% azul (440-460nm)
17% rojo (650-670nm)
29% verde


1.-Se puede añadir cían o amarillo a gusto del acuarista según se quiera un color más frío o más cálido.

İmage



Opcion 2 potenciando rojos

9% UVA (400-420nm)
2% IR (700nm)
29.5% Azul (440-460nm)
29.5% Rojo (650-670nm)
30% cian, verde, amarillo y/o naranja


Caso 1: Led blanco 6500k + azul + rojo + UVA + IR:

Resultado:

9% UVA (400-420nm)
2% IR (700nm)
48% led blanco 6500k (30% cvan, 14% azul, 4% rojo)
15.5% azul (440-460nm)
25.5% rojo (650-670nm)


1.-Opcionalmente puede añadirse un 2% de verde (ya que el led blanco no trae mucho), para complementar un poco la absorción de carotenoides y dar a luz un aspecto más natural.
2.-Se puede añadir cían o amarillo a gusto del acuarista según se quiera un color más frío o más cálido.

İmage



Caso 2: Espectro completo (PAR) + azul + verde + rojo + UVA


Resultado:

9% UVA (400-420nm)
14% PAR (7% rojo, 4% azul, 1% cvan, 2% IR)
25.5% azul (440-460nm)
22.5% rojo (650-670nm)
29% verde



1.-Se puede añadir cían o amarillo a gusto del acuarista según se quiera un color más frío o más cálido.

İmage



Hay múltiples configuraciones válidas, tómense siempre los valores como aproximados, ya que los espectros pueden variar levemente de un fabricante a otro.
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27-11-2017, 01:35 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 27-11-2017 01:36 PM por VIRLAK 67.)
Mensaje: #2
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif ¡Tremendo!

Me has dado información para seguir avanzando en lo que más me cuesta -nosweat.gif

Un +1 -good.gif

Delia
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27-11-2017, 02:25 PM
Mensaje: #3
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Buah, que impresionante. Asi es todo mucho mas facil jejejeje, muchisimas gracias.

Ahora lo que pasa es que lo que calculamos para preparar la pantalla, esta mezclado, con blancoz, espectro completo y demas pero en principio estaba bien. Asi que tiramos para adelante y si hubiera que modificar algo con esta guia se puede ir viendo.
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27-11-2017, 02:47 PM
Mensaje: #4
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Lo primero agradecer al compañero lf2015 estos post, excels y formulas, te lo curras un montón +1 -notworthy.gif.

Me parece muy interesante este tema, sigo despacio con mi pantalla y tengo unas preguntas dando vueltas:

¿Podemos decir entonces que el led UVA 380-400nm es "casi obligatorio" (para foto-oxidación y fastidiar a las algas)? Si no lo ponemos ¿solo perdemos esa funcion extra-foto-oxidante que en menor medida ejecuta el azul o algo más?

Esto es más de salud, ¿que peligros entraña ese led UVA 380-400nm para el ojo humano según tiempos de exposición?

De lo que he podido leer, cito este texto: "Con la reducción de la longitud de onda, aumenta la energía espectral, con mayor daño potencial para los ojos. A 300 nm (UVB), el daño potencial es mayor que a 325 nm por un factor de 600x. La norma ISO 8980/3 puso como límite del UVA la banda de 380 nm (380-320 nm, cerca UV), pero por consenso de oftalmólogos, biólogos celulares y fotoquímicos, en el rango de 380 nm a400 nm hay peligro de daños potenciales. Así, el límite de 400 nm fue adoptado por la Organización Mundial de la Salud, el Consejo Europeo de Optometría y Óptica, la Comisión Internacional de Iluminación y otros."
Obtenido de: http://www.franjaocular.com/index.php/of...lud-ocular (6º parrafo).
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27-11-2017, 03:24 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 27-11-2017 03:44 PM por lf2015.)
Mensaje: #5
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
(27-11-2017 02:47 PM)AquaManu escribió:  Lo primero agradecer al compañero lf2015 estos post, excels y formulas, te lo curras un montón +1 -notworthy.gif.

Me parece muy interesante este tema, sigo despacio con mi pantalla y tengo unas preguntas dando vueltas:

¿Podemos decir entonces que el led UVA 380-400nm es "casi obligatorio" (para foto-oxidación y fastidiar a las algas)? Si no lo ponemos ¿solo perdemos esa funcion extra-foto-oxidante que en menor medida ejecuta el azul o algo más?

Esto es más de salud, ¿que peligros entraña ese led UVA 380-400nm para el ojo humano según tiempos de exposición?

De lo que he podido leer, cito este texto: "Con la reducción de la longitud de onda, aumenta la energía espectral, con mayor daño potencial para los ojos. A 300 nm (UVB), el daño potencial es mayor que a 325 nm por un factor de 600x. La norma ISO 8980/3 puso como límite del UVA la banda de 380 nm (380-320 nm, cerca UV), pero por consenso de oftalmólogos, biólogos celulares y fotoquímicos, en el rango de 380 nm a400 nm hay peligro de daños potenciales. Así, el límite de 400 nm fue adoptado por la Organización Mundial de la Salud, el Consejo Europeo de Optometría y Óptica, la Comisión Internacional de Iluminación y otros."
Obtenido de: http://www.franjaocular.com/index.php/of...lud-ocular (6º parrafo).

Muy interesante este punto Manu.

El UVA de ese rango 380-400 si es aprovechado por la planta, por la clorofila a y por los carotenoides. Pero no es en absoluto necesario para su correcto desarrollo, hay estudios que relacionan el UVA con la distancia internodal de las plantas, haciéndolas mas compactas. Pero suelen hacer referencia a UVA's mas energéticos.
También obligaremos a las plantas a crear carotenoides, dándoles un aspecto mas natural, ya que recordemos que el sol tiene UVA, aunque también frenando algo su crecimiento.

Con todo esto sino fuera por las algas yo no lo ponía.

Respecto a que sea perjudicial para la salud, recordemos que el sol en ese rango (380-400) da una relación 1-2 respecto al azul (a favor del azul).
Nosotros estamos metiendo menos relación.
No debería ser ningún problema a no ser que nos tiremos mas de 5 min (aprox) mirando la luz directamente. Es un UVA muy suave.
Recordar que el azul de 450 también puede dañar la retina si nos tiramos mucho tiempo mirando la luz directamente, de hecho hay estudios que critican al led en este sentido (ya que tiene una buena curva de azul).

La OMS se cura en salud (nunca mejor dicho) y hace bien.

Pero no es una iluminación para estancias, sino para acuarios, y debe ser poco habitual mirar la luz directamente.

Los tubos fluorescente también emiten UVA, cerca del 400nm.

De todas formas con la salud cualquier precaución es poca. Y quizás sea mas recomendable poner de 400 que de 380. Gracias por la observación.

PD: He cambiado el UVA de 380-400nm a 400-420nm siguiendo la recomendación de la OMS -good.gif
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27-11-2017, 03:44 PM
Mensaje: #6
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Gran trabajo, sí señor -notworthy.gif
Muchas gracias!



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27-11-2017, 04:45 PM
Mensaje: #7
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif-notworthy.gif



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27-11-2017, 05:16 PM
Mensaje: #8
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
(27-11-2017 03:24 PM)lf2015 escribió:  
(27-11-2017 02:47 PM)AquaManu escribió:  Lo primero agradecer al compañero lf2015 estos post, excels y formulas, te lo curras un montón +1 -notworthy.gif.

Me parece muy interesante este tema, sigo despacio con mi pantalla y tengo unas preguntas dando vueltas:

¿Podemos decir entonces que el led UVA 380-400nm es "casi obligatorio" (para foto-oxidación y fastidiar a las algas)? Si no lo ponemos ¿solo perdemos esa funcion extra-foto-oxidante que en menor medida ejecuta el azul o algo más?

Esto es más de salud, ¿que peligros entraña ese led UVA 380-400nm para el ojo humano según tiempos de exposición?

De lo que he podido leer, cito este texto: "Con la reducción de la longitud de onda, aumenta la energía espectral, con mayor daño potencial para los ojos. A 300 nm (UVB), el daño potencial es mayor que a 325 nm por un factor de 600x. La norma ISO 8980/3 puso como límite del UVA la banda de 380 nm (380-320 nm, cerca UV), pero por consenso de oftalmólogos, biólogos celulares y fotoquímicos, en el rango de 380 nm a400 nm hay peligro de daños potenciales. Así, el límite de 400 nm fue adoptado por la Organización Mundial de la Salud, el Consejo Europeo de Optometría y Óptica, la Comisión Internacional de Iluminación y otros."
Obtenido de: http://www.franjaocular.com/index.php/of...lud-ocular (6º parrafo).

Muy interesante este punto Manu.

El UVA de ese rango 380-400 si es aprovechado por la planta, por la clorofila a y por los carotenoides. Pero no es en absoluto necesario para su correcto desarrollo, hay estudios que relacionan el UVA con la distancia internodal de las plantas, haciéndolas mas compactas. Pero suelen hacer referencia a UVA's mas energéticos.
También obligaremos a las plantas a crear carotenoides, dándoles un aspecto mas natural, ya que recordemos que el sol tiene UVA, aunque también frenando algo su crecimiento.

Con todo esto sino fuera por las algas yo no lo ponía.

Respecto a que sea perjudicial para la salud, recordemos que el sol en ese rango (380-400) da una relación 1-2 respecto al azul (a favor del azul).
Nosotros estamos metiendo menos relación.
No debería ser ningún problema a no ser que nos tiremos mas de 5 min (aprox) mirando la luz directamente. Es un UVA muy suave.
Recordar que el azul de 450 también puede dañar la retina si nos tiramos mucho tiempo mirando la luz directamente, de hecho hay estudios que critican al led en este sentido (ya que tiene una buena curva de azul).

La OMS se cura en salud (nunca mejor dicho) y hace bien.

Pero no es una iluminación para estancias, sino para acuarios, y debe ser poco habitual mirar la luz directamente.

Los tubos fluorescente también emiten UVA, cerca del 400nm.

De todas formas con la salud cualquier precaución es poca. Y quizás sea mas recomendable poner de 400 que de 380. Gracias por la observación.

PD: He cambiado el UVA de 380-400nm a 400-420nm siguiendo la recomendación de la OMS -good.gif

Intento dar ideas para pensar y puede que mejorar Blush.

Ahora rizamos el rizo, si los leds PAR/full espectro van de 400nm a 840nm ¿hasta que punto pueden ayudar en la foto-oxidación? Esto igual ya es más complejo de calcular...
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27-11-2017, 06:22 PM
Mensaje: #9
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Estupendo post de obligada lectura para los bricoLED -good.gif
+1 por el gran trabajo -good.gif
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27-11-2017, 06:54 PM
Mensaje: #10
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Excelente, muy bien , hay que mandarlo a lectura obligada como dice a Roberto. Ya tienes mi +1 también -good.gif
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27-11-2017, 06:58 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 27-11-2017 07:00 PM por lf2015.)
Mensaje: #11
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
(27-11-2017 05:16 PM)AquaManu escribió:  Intento dar ideas para pensar y puede que mejorar Blush.

Ahora rizamos el rizo, si los leds PAR/full espectro van de 400nm a 840nm ¿hasta que punto pueden ayudar en la foto-oxidación? Esto igual ya es más complejo de calcular...

Pero los led PAR tienen este espectro:
İmage
Como puedes ver de UVA no tienen nada (o prácticamente nada), entonces ayudan a la foto-oxidación solo por el azul. Y este puede ser en términos porcentuales mas o menos igual en el led blanco.

Por lo tanto no aportan nada especial respecto a la foto-oxidación.

PD: Gracias! Me alegra que os guste -good.gif
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27-11-2017, 07:12 PM
Mensaje: #12
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Muy interesante. Va a ser de mucha ayuda para quien quiera hacerse una pantalla.
Menuda información hay ya recopilada con el tema del LED.
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27-11-2017, 07:13 PM
Mensaje: #13
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Perfecto, por mi parte queda claro -good.gif.
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27-11-2017, 07:52 PM
Mensaje: #14
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
Yo solo puedo agradecerte y felicitarte por compartir estos conocimientos con todos nosotros, Luis.

Un saludo!
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27-11-2017, 08:55 PM
Mensaje: #15
RE: Análisis del espectro en la iluminación Led
puffff tocayo t as salido
peazo d pos q t as marcado d nuevo
+1
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