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El problema de la luz blanca led
08-01-2016, 02:12 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 09-01-2016 02:41 PM por lf2015.)
Mensaje: #1
El problema de la luz blanca led
Hola,

Un acuario plantado puede tener diversos objetivos, si bien un objetivo común puede ser acercarnos los más posible al entorno natural.
Por lo tanto los consejos aquí presentados van en esa línea, asemejar los más posible nuestra iluminación led a la luz solar, puede haber otros intereses estéticos o específicos relativos al crecimiento de plantas que requieran una luz de composición diferente a la solar.


Al iniciarme en el mundo de la acuariofilia descubrí el mundo de la "calidad de la luz artificial", esto me sorprendió en inicio porque la luz es luz, independientemente de su fuente de origen, con unos parámetros claro, longitud de onda, lúmenes por watio de potencia electromagnetica y otros menos importantes en lo que a plantas se refiere como polarización o relación de fase. Simplificando se puede resumir en color y potencia.

Entonces? Porque hay diferentes calidades de luz artificial si todo se resume a longitud de onda y potencia?

Hay multitud de mensajes de compañeros en este y en otros medios preguntando si los leds pueden llegar al nivel de los ya clásicos T5, T8. Vamos a intentar aportar algo de luz sobre este asunto desde un punto de vista puramente físico.


El matiz diferenciador es como está repartido el espectro luminoso, pero veamos en la comparativa luz solar vs luz led para entenderlo mejor (esto define básicamente el IRC, la comparativa con el sol sobre cómo se distribuye el espectro luminoso).


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Como se ve la luz solar se distribuye casi de forma uniforme (con una caída en el violeta) sobre el espectro luminoso visible, y el resultado da una luz blanca de aprox 5500k.



Veamos ahora un gráfico de luz led a 5500k


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La luz no está repartida de forma uniforme sobre el espectro luminoso hay un pico pronunciado en azules y un pico menor en amarillos y rojos, también se observa un valle en el verde. Dando como resultado igualmente 5500k. Esto no suele ser asi en otras fuentes de luz articial que suelen tener una distribucion mas uniforme.


Por lo tanto ni la temperatura final de nuestra luz artificial 5500k, ni el IRC pongamos 80%, nos aporta información sobre que carencia de colores tenemos en comparativa con respecto al sol.

La forma de compensar una luz led blanca de 5500k para asemejarla al sol es añadir led (u otra fuente de luz) específicos de color verde. Normalmente las fuentes de luz artificiales de color solo tienen un pico en el color en cuestión y eso equilibra nuestro espectro luminoso haciéndolo similar al del sol.


Cuanta luz verde añadir? Aproximadamente entre 1/5 y 1/4 de los lúmenes de led que tengamos a 5500k, basándome en los gráficos, si dispusiéramos de la función matemática de ambos espectros podría dar un valor más exacto.

Esto debería mejorar notablemente el IRC y asemejar la luz que reciben nuestras plantas a la luz solar.

Veamos un caso real.


Solo con luz blanca 5500k (4500k + 6500k).

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Luz blanca 5500k (4500k + 6500k) + 20% de lumenes en verde.

İmage



Saludos.
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08-01-2016, 04:06 PM
Mensaje: #2
RE: El problema de la luz blanca led
Mas 1 Pto, para ti, muy bueno, el tema, y mucho mas largo, pero por algo se empieza.
Apuntar que las características que has puesto sobre la luz solar es en los tropìcos, que si bien nuestras plantas vienen de los trópicos puede valer, pese a que estén cultivadas, en Canarias o Albacete, pero esa es otra.
Con el famoso led 6500ºK (aquí se habla del 5500) el verde repunta muy ostensiblemente, perdiendo mucho amarillo, aun el 3500 o 4000º Le falta mucho rojo en favor del amarillo y perdiendo algo de azules, no mucho.
Estoy intentando adaptar mi cromatografo a la cámara o al celular, es complicado, por el tema de distancia focales, en cuento lo consiga pongo fotos de todos los leds conocidos, porque hasta en la misma temperatura de color , según tipo de led, cambian los colores. -good.gif
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09-01-2016, 02:40 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 11-01-2016 03:04 PM por lf2015.)
Mensaje: #3
RE: El problema de la luz blanca led
Hola Tachenk,

Añadir verdes es para corregir la mayor desviación de la luz led blanca, solo pretendía matizar ese punto, pero es evidente que también hay una carencia, algo menor, de rojo.

Profundizando un poco más en este grafico:

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He visto que son dos curvas de campana de Gauss. ¿Porque dos curvas?

Para entender el grafico del led hay que conocer como está hecho un led blanco. Son luces led azules con recubrimientos porosos de fosforo blanco-amarillo, para que se mezclen los dos colores y dar así luz blanca. De esta forma tenemos las dos curvas que salen en el dibujo.

La de los azules corresponde al led y la de los verdes-amarillos al fosforo.

En cuanto a los colores 5500k o 6500k, lo que se cambia es el recubrimiento de fosforo, con lo cual bastaría mover la curva gaussiana del fosforo hacia la izquierda apenas 16 nm. Lo cual desplaza el valle del verde aprox 8nm pero hacia el azul. Como ves es prácticamente despreciable. Por lo tanto en 6500k vas a tener también una carencia mayor de verdes y algo menor de rojos.

En cuanto a la marca de la bombilla, puede variar la porosidad, y por lo tanto decaer o aumentar una de las dos curvas, pero las carencias (verde en mayor medida y rojo en menor medida) serán siempre las mismas por cómo funciona el led blanco.

Prometo currarme toda esta información en más detalle en cuanto tenga un rato, y poner algún gráfico, que explicado rápido igual no se entiende bien.

Saludos.
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09-01-2016, 02:50 PM
Mensaje: #4
RE: El problema de la luz blanca led
En cuanto coja el ordenador muestro mi vivencia. Sin duda cercana a lo expuesto. Para mi el verde uno de los mejores descubrimientos para la temperatura de color. De esta manera podemos compensar la introducción de rojos que hacemos para equilibrar con el azul y mantener el color de la luz en torno a esos 6500. En mi caso la mantengo más hacia 7000-7500 por gusto y porque ADA es a donde los lleva. (Siempre pienso que algún truco hay ahí jeje)
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09-01-2016, 03:56 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 09-01-2016 03:57 PM por Agamenon.)
Mensaje: #5
RE: El problema de la luz blanca led
Aportación interesante y en línea a lo que hemos discutido ya largo y tendido: es prácticamente imposible ponerse de acuerdo para encontrar una combinación exacta de leds para montar una pantalla.

Cada uno de los que estamos en este foro que hemos montado pantallas leds hemos metido una configuración diferente.

Yo suelo combinar blancos de 6500 con blancos de 4500 en una proporción de 2 a 1. El por qué? ni idea, es más bien calcular a ojo una media de las distintas combinaciones de blancos que he visto en otras pantallas, aunque ahora que lo pienso da una media de 5500 aprox no? También suelo incluir en menor proporción algunos blancos de 3500, aunque creo que en mi próximo montaje voy a prescindir de ellos.

Luego siempre añado varios rojos 660nm, y el mismo número de azules 445nm. Y últimamente por cada 3 azules añadía un UV 400nm con una lente de 120 para que se disperse por el agua, así intento aportar ese componente que tienen los fluos y que creo que les dan esa ayuda extra contra las algas. Verdes nunca he metido... en las tablas fotosintéticas nunca he visto que tuviese más importancia de la que ya están cubriendo los blancos.

Las plantas crecen de fábula, los rojos son rojos intensos pero... las algas son jodidamente difíciles de controlar. Por eso en el próximo montaje voy a prescindir de los blancos 3500, para volcar un poco más la balanza hacia el azul.

Alguna vez daremos con una combinación proporcional de leds que asemeje lo más posible el resultado de una combinación de T5 estándar con tubos de growcolor mezclados con blancos??
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09-01-2016, 04:27 PM
Mensaje: #6
RE: El problema de la luz blanca led
Claro Agamenon, el verde es el color o longitud de onda menos aprovechado por las plantas. La clorofila A casi se puede decir que la desprecia, la clorofila B si coge un poco de verde aunque en menor medida que rojo y azul. Pero como decía al principio del post, estos consejos van orientados a aportar luz con el mayor IRC posible, lo cual dará una iluminación más natural al acuario, puede ser casi una cuestión de estética.

Como todo puede tener inconvenientes, facilitar luz similar a la solar puede favorecer la proliferación de algas en un acuario descompensado. Si nos limitamos a pasar simplemente el rango de absorción de clorofila A limitamos algo esta posibilidad.
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09-01-2016, 04:29 PM
Mensaje: #7
RE: El problema de la luz blanca led
Interesante, si...
Los famoso tubos grow de toda la vida, que nos vendían reconocidas marcas de acuarios, como "especial plantas" y cosas así, no son mas que la mezcla de azules y rojos con un rendimiento lumínico ridículo, es lo que tienen estos colores, que no se puede contar con ellos a la hora de calcular lúmenes.
Y aquellos pll o pls que un tubo era rojo y otro azul, es lo mismo.
Yo particularmente soy de muy de rojos, a la vista no hace muy bonito, pero... es un gusto personal, como otros mil distintos que hay. Siempre he tenido un tubo trifosforo de 3000ºK juntos a los clásicos, claro, y también de la serie 9xx, el mejor tubo donde los haya, pero con menos rendimiento lumínico, a costa de tener un espectro total plano, como el sol.
Cuando la gente preguntaba y pregunta que tubos meto, siempre pregunto lo mismo, .. ¿cuantos tubos puedes poner, o cuantos w´s" porque si vas sobrado la respuesta era mete tubos 955, sin mas mezclas. Vas a lo seguro porque los tiene todos a igual proporción.
Con leds, yo monto tantos azules como rojos, y tantos 6500 como 4000.
Con la bajada de precio de los de 10.000, 15000 y 20000ºK, estoy sustituyendo los 6500 por estos, y los azules y rojos por los grow de "espectro total"
Entrecomillo "espectro total" por que no los son, solo tienen un pico en el azul y el rojo, el efecto es el famoso rosa...o Growm o especial plantas..-fisch.gif a gustos, todavia algo caros, pero ....
En cuanto salgan al mercado los leds verdaderos de espectro total plano, si es que no han salido ya, me pondré con ellos...y me olvidare de colorines...
Que realmente no es complicado ni tecnológica nueva ni revolucionario, se trata de mezclar en un mismo led, los siete colores primarios, que sueltos ya se venden, logicamente no hablo de leds de 3w, si no de mas de 10w. ya que estos lleven nueve chips.
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09-01-2016, 04:43 PM
Mensaje: #8
RE: El problema de la luz blanca led
Respecto a la temperatura la solar es de aprox 5500k en día despejado y 6500k en día nublado, por lo tanto por ahí debe andar nuestra elección.

La diferencia entre mezclar temperaturas o no, es que al mezclar ganamos algo de rojo y azul, y perdemos algo de amarillo. Pero es algo mínimo si las mezclas son muy cercanas como 4500k y 6500k.

Esto es lógico, si cogemos un fosforo para tener 4500k, la curva gaussiana del fosforo se desplaza hacia el rojo respecto al fosforo usado para 5500k y la del 6500k hacia el azul.

Saludos.
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09-01-2016, 05:35 PM
Mensaje: #9
RE: El problema de la luz blanca led
Los led de espectro plano que comentas Tachenk ,montados con los colores primarios, sería la mejor opción sin duda, aunque preveo costes muy elevados para confinar tanto led junto y no tener problemas térmicos, ya que entiendo que deben estar relativamente juntos para que realmente aporten luz blanca.
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11-01-2016, 01:57 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 11-01-2016 02:56 PM por lf2015.)
Mensaje: #10
RE: El problema de la luz blanca led
Hola,

Buenos pues como prometí voy a currarme un poco mas este asunto.

He modelado las funciones de led blancos, no obstante debe considerarse como una aproximación ya que dependiendo de la marca puede variar levemente.

Veamos el ejemplo de 5500k.

Está compuesto de un led azul (línea azul) y un fosforo blanco amarillo (línea roja).

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Si sumamos las dos funciones:

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que correspondería al espectro luminosos de 5500K

Vamos a ver un gráfico con diferentes temperaturas.

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Para el que esté interesado en la parte matemática son funciones de Gauss, por ejemplo la de 5500k es (4.2e^(-(x-2)^2/0.2))+(3e^(-(x-5.5)^2/10)).


He aplicado las funciones a un ejemplo real, mi iluminación.

Yo tengo una proporción de 4 partes de 6500k, 3 partes de 4500k y 1 parte de verde.


Mi iluminación verde es fosforescente (sin led) por eso he suavizado su curva, los espectros luminosos de mi iluminación aproximadamente serian:

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Donde el verde es la luz verde, el rojo la luz blanca a 4500k y el azul luz blanca led a 6500k.

Ahora solo tengo que multiplicar la función de led 4500k por 3, la de led 6500k por 4 y la verde por 1, sumar todo y dividirlo por 8. Para tener el espectro luminoso de mi iluminación.


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De esto deduzco que tengo una gran carencia en el cian, y un pelín de rojo (con el fin de aplanar mi espectro y asemejarlo al del sol).

Quien esté interesado puedo pasarle las funciones matemáticas.

Saludos!
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11-01-2016, 03:01 PM
Mensaje: #11
RE: El problema de la luz blanca led
Madre que locura. Quiero ver la mía que tan buen resultado da, pero necesito ayuda con esas matemáticas. A ver si hoy por fin sacó un hueco y puedo ver con vosotros este tema porque me interesa muchísimo.
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11-01-2016, 03:56 PM
Mensaje: #12
RE: El problema de la luz blanca led
Claro Alvaro, si me pones tus datos (temperaturas, color, y lumenes de cada) te calculo la aproximación de tu espectro.
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11-01-2016, 05:15 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 11-01-2016 05:16 PM por RoFran.)
Mensaje: #13
RE: El problema de la luz blanca led
Si no llega a ser porque esta Navidad precisamente me dió por investigar un poco la función gaussiana lo mismo no me entero de las fórmulas.

Ahora bien. ¿Como determinas las constantes de la fórmula para que correspondan con la luz que indicas? Me refiero a la 'a', 'b' y 'c' que aparecen en la función de la wikipedia:

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La 'a' observé que corresponde a la altura de la curva.
La 'b' observé que corresponde a la abscisa (la X) en la que se encuentra la máxima altura.
Y la 'c' determina como de ancha es la curva pero no logro encontrar una relación directa entre su valor y "hasta donde llega".

¿O es que simplemente las estimas?
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11-01-2016, 06:19 PM (Este mensaje fue modificado por última vez en: 11-01-2016 06:27 PM por lf2015.)
Mensaje: #14
RE: El problema de la luz blanca led
Hola RoFran,

De los múltiples gráficos que hay por la red, que no son exactamente iguales, ya que como digo puede depender un poco de la marca del led, he sacado mis estimaciones para la curvatura (es decir lo abierta o cerrada que esta la curva), es decir "C".

"B" es muy facil, si igualas 0 a 400nm y 10 a 700nm, puedes calcular B para cualquier longitud onda o color.

"A" determina la altura de la curva, también me he basado en los gráficos.

Así estime la función para 5500k, luego para calcular otras temperaturas use la fórmula que dice que: la integral de la función de gauss entre 0 e infinito (es decir la mitad del área que engloba) es igual a A por raíz de C por una constante que depende de la función gamma.

Por lo tanto la proporción de áreas de las dos curvas de gauss del led blanco es igual a la proporción de “A” por raíz de “C” de las dos curvas (la del led azul y la del fosforo). Sabiendo las áreas (o mejor dicho la proporción entre ellas) puedes calcular el centro de masas que sería la longitud de onda media del espectro. Sabiendo que por ejemplo 1800k esta sobre el rojo 618nm y que 5500k esta sobre el 550nm puedes aproximar la temperatura del grafico.

Luego he reducido A del led, aumentado A del fosforo y B del fosforo proporcionalmente para bajar la temperatura, y a la inversa para subirla.

Saludos.
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11-01-2016, 06:32 PM
Mensaje: #15
RE: El problema de la luz blanca led
(11-01-2016 03:56 PM)lf2015 escribió:  Claro Alvaro, si me pones tus datos (temperaturas, color, y lumenes de cada) te calculo la aproximación de tu espectro.

Mira te paso la configuración de mi pantalla. Las plantas crecen bien y con buenos colores, pero es casi imposible mantener las algas a raya. A ver si el espectro dice algo del por qué. Además tengo entre manos montarme una pantalla nueva y quiero variar un poco la configuración para mejorarla.

Son powerleds de 3w

Tengo:
22 blancos 6500K de 220lm
4 blancos 4500K de 220lm
4 blancos 3500K de 220lm
3 rojos 660nm de 80lm
3 azules 445nm de 80lm
1 uv 400nm de 10lm
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