[lf2015]

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:



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.



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).



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.




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.





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.





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.





Hay múltiples configuraciones válidas, tómense siempre los valores como aproximados, ya que los espectros pueden variar levemente de un fabricante a otro.

[Alvaro]

Luis, ahora hay que hablar del uvb, 280nm a 350, hay información muy interesante sobre dichos fotorreceptores jeje.

Muy buena la información

[lf2015]

No se Alvaro,no me termina de convencer.

La luz UVB es una agresión a la planta (por no hablar de lo peligrosa que puede ser para nosotros sino se usa con precaución), si bien es cierto que el sol da UVB (cada vez mas por la destrucción de la capa de ozono) y la planta tiene mecanismos para protegerse de ella.

Lo efectos de la luz UVB en la planta se pueden resumir en:

Morfológicos:

La planta creara hojas mas gruesas y mas pequeñas, aumentado el grosor de la pared celular, al mismo tiempo crecerá mas compacta reduciendo la distancia internodal. Las hojas cambiaran la orientación siendo esta mas vertical. Algunas plantas también crean ceras, que cubren la hojas, todo con el fin de protegerse.

Sobre la fotosíntesis:

El UVB tiene un efecto inhibidor sobre la fotosíntesis (sobre todo en foto-sistema II), como resultado la planta crecerá mas lentamente.

Sobre las encimas del ciclo de Calvin:

La Rubisco se ve afectada, y disminuye en concentración, dificultando la absorción de CO2.

Sobre los pigmentos:

Destruye las clorofilas por fotooxidacion, llegando en algunas plantas a una reducción del 33%.

Sobre el metabolismo secundario:

Las plantas se defienden creando una batería de compuestos capaces de absorber la energía del UVB, hablamos de la sintesis de terpenoides, alcaloides, fenilpropanoides,..
Esto puede cambiar la coloración de la planta.

Sobre la oxidacón:

El UVB produce una lipoperoxidación en la membrana plasmática, y la planta reacciona igual que lo haría con un agente patógeno, con el fin de preservar su integridad celular.

Sobre el ADN:

También se producen mutaciones a nivel de ADN, aunque una planta sana podrá controlarlas, siempre que hablemos de una concentración similar a la solar.


En resumen la luz UVB es una agresión a la planta que reaccionara para defenderse, una planta sana no debería tener problemas y se sobrepondrá al UVB aunque ralentizando el crecimiento, cambiando su morfología y coloración.
Puede que esta morfología y coloración nos resulte mas natural, pero hay que tener en cuenta que ya es una dificultad para la planta tenerla el 100% del tiempo sumergida, cosa que normalmente no pasa en la naturaleza ( tratamos de compensar esta situación inyectando CO2 ).
Tengo serias dudas sobre la idoneidad de meter UVB a nuestros acuarios, pero en ningún caso se lo aconsejaría a acuaristas sin experiencia, ya que solo plantas muy saneadas podrían superar dicho trauma.

Y si finalmente se decide usar, por favor mucha precaución, nunca mirar la luz directamente sin protección ocular. Puede ocasionar daños en pocos segundos.

PD: Se que a los peces les puede ayudar a sintetizar vitamina D, es un punto a favor para tener en cuenta, aunque no creo que sea imprescindible.

Para dudas o aportaciones a este tema, sigue este enlace