El LED es el futuro del cultivo de interior debido al ahorro de energía que no solo supone un recorte en la factura de la luz, sino que también hace que sea más sostenible y más respetuoso con el medioambiente.
No queremos quedarnos en una simple guía teórica, pretendemos que estas páginas sirvan para la resolución de dudas y se conviertan en un manual práctico de frecuente consulta.
Valentin Salguero
La inversión en iluminación LED para el cultivo profesional del cannabis comprende una parte importante del presupuesto total. Conscientes de la importancia de realizar un excelente trabajo de asesoramiento, cálculo y planificación, realizamos el estudio con luminarias de última generación que aporta los niveles de PPFD (μmol) en toda la superficie de cálculo.
Cultivo de Cannabis: El Espectro Lumínico y Formas de Aumentar el Nivel de THC
La energía que emite el sol que incluye rayos x, rayos gamma y luz ultravioleta. En nuestro planeta, la vida es posible gracias a que la capa de ozono bloquea esta radiación y solo permite que lleguen unas longitudes de onda de 300 y 2500nm. Pero solo una porción de esta luz es visible. El espectro visible, que es el espectro que nuestro ojo humano es capaz de percibir, va desde 380nm hasta unos 750nm.
El espectro de la luz se refiere a la distribución de la luz en función de su longitud de onda. El espectro visible incluye longitudes de onda que van desde el violeta hasta el rojo, y cada color del espectro visible corresponde a una longitud de onda diferente. Se podría decir que la luz es como un arcoíris de colores. Y cada color, es una longitud de onda diferente.
Iluminación LED de ciclo completo.
Mayor crecimiento, con una floración más densa y con mayor cantidad de resina
Aportación de UV ( 385nm ) : Estimula la generación de resina y por lo tanto mayor cantidad de cannabinoides.
Aportación de luz azul ( 430nm ) : Importante para un crecimiento vegetativo vigoroso.
Aportación de luz verde y amarillo ( 580nm ) : Importante en el crecimiento vegetativo y calidad de la floración ya que atraviesa el dosel de la planta, reduciendo el estrés y mejorando la transformación de nutrientes.
Aportación de luz roja (600nm) : Importante para la germinación y primera etapa de la planta, así como para la floración.
Aportación de luz infrarroja ( 730nm ) : Importante en la respuesta de escape a la sombra de las plantas, manteniendo bajo control la distancia entre nudos, consiguiendo plantas y flores más compactas.
La temperatura del color (kelvin) y cómo afecta a sus plantas
Cuando busques una luz de cultivo, es probable que te encuentres con el término «temperatura de color». Básicamente, se trata de una forma de describir el aspecto de la luz que proporciona una bombilla, y se mide en grados Kelvin (K).
La temperatura de color no se refiere a la temperatura física de la luz, sino al grado de calidez o frío de una fuente de luz, es decir, la «temperatura visual». Cuando una luz tiene más grados Kelvin, tiene un aspecto más azulado. Por lo tanto, la llamamos luz «fría». Por otro lado, una bombilla con un grado menor de Kelvin emite una luz más «cálida» y rojiza.
¿Puede el espectro luminoso mejorar los rendimientos?
Una vez que entendemos el efecto de cada tipo de luz, podremos entender la diferencia entre los tipos de espectro. Pondremos de ejemplo el espectro de los LED Samsung LM30B1, que en sus versiones de 3000 ºK y 4000 ºK, presentan la siguiente distribución:
Espectros de Samsung LM30B1 de 3000 ºK y 4000 ºK.
La diferencia entre ambas lámparas es que, una con espectro de 4000 ºK producirá plantas más fuertes, bajas y robustas al tener mayor componente de azul, pero al tener menos componente de rojo, el período de floración será un poco más largo y afectará ligeramente a la cantidad de producción.
Con 3000 ºK las plantas espigarán más en fase vegetativa, produciendo tallos más largos y débiles, y se desarrollarán mejor en floración, lo que hará que nuestra producción sea ligeramente superior. Por eso se suele recomendar usar entre 4000 ºK y 5000 ºK en fase vegetativa y 3000 ºK o menos, en floración. De esta forma, podemos suponer que algo intermedio, como los 3500 ºK, sería lo ideal para usar en un ciclo completo, desde germinación hasta floración.
Si observamos los espectros juntos de los LEDs Samsung LM30B1 podemos observar que no existe tanta diferencia en la parte roja del espectro, por lo que nuestra decisión dependerá de si queremos una planta más pequeña y robusta (4000 ºK) o con ramas más finas y mayor espacio entre nudos (3000 ºK).
El efecto de la calidad espectral en la forma de la planta es sinérgico entre las longitudes de onda, interactúa con la intensidad, varía entre las especies y puede variar durante el ciclo de vida de la planta.
A pesar de la definición clásica de PAR, los estudios recientes indican que los fotones de color rojo lejano (700–750 nm) son fotosintéticamente sinérgicos con fotones de longitud de onda más corta. Estos fotones están siendo reconsiderados por su papel en la fotosíntesis. Los fotones rojos lejanos deben ser usados con precaución, particularmente en entornos de una sola fuente de luz, porque pueden inducir el alargamiento del tallo asociado con la evitación de la sombra.
Créditos: Kusuma et al. Horticulture Research ( 2020)7 :56 Horticulture Research
La intensidad de la Luz
Otro factor importante a tener en cuenta es la intensidad de la luz, que estará determinada por los lúmenes de nuestras bombillas. El lumen (lm) mide la luz emitida en el rango comprendido entre los 400 nm y 700 nm, dejando fuera el infrarrojo y el ultravioleta.
Para ello, utilizamos lo que se conoce como medidor de la PAR (Photosynthetically Active Radiation), que básicamente es la energía del espectro de luz que pueden utilizar las plantas para hacer la fotosíntesis, comprendido aproximadamente entre los 400 nm y 700 nm, por metro cuadrado. Es decir, no define la cantidad de luz.
Para conocer realmente la densidad de luz tenemos que tener en cuenta el PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) que hace referencia a la densidad del flujo de fotones fotosintéticos. En resumen, la densidad PPFD es la radiación PAR por unidad de tiempo.
La teoría en la que se basa la PPF es que por cada fotón absorbido, independientemente de su longitud de onda y energía, se produce una contribución igual al proceso fotosintético. Como de acuerdo con la ley de Stark-Einstein, cada fotón (o quantum) que se absorbe excitará un electrón, independientemente de la energía del fotón, entre 400 nm y 700 nm.
Sin embargo, sólo una parte de los fotones son absorbidos por una hoja de la planta, según determinan sus propiedades ópticas y la concentración de pigmentos de la planta. Los pigmentos son la clorofila A, la clorofila B, y los carotenoides (a/caroteno, licopeno, xantofila).
Las Clorofilas A y B dan a las hojas de las plantas el característico color verde porque reflejan la mayor parte de las radiaciones entre 500 y 700 nanómetros. Las plantas con más Carotenoides que Clorofilas en las hojas de las plantas reflejan las longitudes de onda más allá de los 540nm y tienen colores amarillos, naranjas y rojos. Esto incluye las hojas de otoño, cuando las clorofilas se han secado.
Para calcular la PPFD, mediremos en diferentes puntos del armario con el medidor PAR para conocer la densidad de fotones PAR que reciben las plantas (todo el rango entre 400 nm y 700 nm), que es realmente el dato interesante para cultivar, siendo su unidad de medida los micromoles por metro cuadrado por segundo (µmol s-1 m-2).
Mientras que la PPF (flujo de fotones fotosintéticos) es la energía total emitida por la fuente de luz, la energía que realmente reciben las plantas es la densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD) y sus unidades S. I. son µmol/seg/m2.
Fuente: Lumistrips
¿qué valor se debe tomar como óptimo? Influye en como mejorar para cada fase ya que la ventilación, el CO2 o la genética, entre otros, son variables que influyen sobre el PPFD adecuado, aunque en términos generales se puede decir que para:
Enraizamiento y clones: 100-200 µmol s-1m-2.
Crecimiento: 300-500 µmol s-1m-2.
Floración: 400-900 µmol s-1m-2.
Cabe recordar que este valor depende de la distancia de la fuente lumínica al objeto (nuestras plantas), por lo que es más interesante tener muchos ápices o copas a una misma altura por planta, que uno más alto que el resto.
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.
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.
| Potencia (W) | Altura Plántulas/Esquejes | Altura Crecimiento | Altura Floración |
|---|---|---|---|
| 100W | 40 – 60 cm | 20 – 40 cm | 10-30 cm |
| 200W | 50 – 70 cm | 30 – 50 cm | 20-40 cm |
| 400W | 70 – 90 cm | 50 – 70 cm | 35-55 cm |
| 600W | 95 – 105 cm | 75 – 95 cm | 45-75 cm |
| 800W | 105 – 120 cm | 80 – 105 cm | 50-85 cm |
| 1000W | 115 – 130 cm | 90 – 115 cm | 55-90 cm |
Lo ideal, si el fabricante no nos proporciona más datos, es ajustar siempre a la máxima altura según etapa, e ir bajando unos cinco centímetros semanales y evaluar cómo afecta la luz y el calor de las lámparas a nuestras plantas. Aquí todo cambia en función de la variedad plantada y del resto de condiciones ambientales, por lo que no hay una regla fija, solo aproximada. Si la altura es demasiado baja, nuestra planta reacciona mostrando síntomas similares a los de deficiencia de nutrientes, amarilleando. En ocasiones, la primera advertencia de que una planta está recibiendo demasiada luz es que las hojas apuntan hacia arriba. Podemos consultar más detalles en el artículo deficiencias y excesos en el Cannabis.
Índice de reproducción cromática(CRI)
La importancia de ciertos parámetros a los que no solemos dar demasiada importancia como es el Cri (índice de reproducción cromatico) y la temperatura de grados Kelvin, pero que son factores incluso más importantes que el número de lumens.
Cómo ya sabemos todos, las plantas absorben diferentes rangos de luz a través de unos pigmentos, está luz a su vez es transformada en energía que la planta utiliza para realizar todos sus procesos, crecer, formar flores, etc… esto es la fotosíntesis.
El índice de reproducción cromática (CRI) es una medida que muestra la capacidad de la fuente de luz para reproducir el color del objeto en comparación con la luz del día. El CRI se mide en una escala de 0 a 100, donde 100 representa el valor máximo con la reproducción cromática más alta, siendo 100 la luz del Sol.
Aunque bastante más caros podemos encontrar LED’s con un CRI de 97-98 muy superior al de las lámparas HPS. Esto implica saber escoger el LED adecuado siempre por encima de 70-80 CRI más cercano a la luz solar.
Sistemas de iluminación hortícola eficientes con LED de espectro completo.
Con los avances tecnológicos, los LED de luz blanca especial o de espectro completo se han convertido en las fuentes de luz más eficaces y rentables para el crecimiento de las plantas. Nuestros LED de espectro completo ayudarán a sus plantas a crecer hasta un 50% más que las fuentes de luz convencionales, como los LED blancos estándar, una combinación de LED rojos y azules o los tubos fluorescentes, a la vez que consumen menos energía.
Seleccionar la temperatura de color adecuada también es esencial. Una temperatura de color blanco de 3000 K produce plantas más estéticas, mientras que una temperatura de color de 5000 K favorece un crecimiento más rápido.
Hasta hoy, sin embargo, muchos todavía creen que un espectro de luz blanca o un LED de espectro completo es suficiente. De hecho, es suficiente para las plantas. Sin embargo, el espectro de luz de 3500 Kelvin, que se utiliza principalmente en el cultivo de interiores, es sólo un compromiso para satisfacer en cierta medida las diferentes necesidades de crecimiento y floración. El resultado es un promedio de resultados que sólo se determina por la intensidad de la luz.
La decisión de elección de luminarias será por varios factores que entre ellos son:
- Tipo de cultivo
- Objetivo del cultivo
- Especie a cultivar
- Instalaciones
- Presupuesto
Los diodos emisores de luz (LED) han permitido un histórico aumento en la conversión de energía eléctrica a fotones, pero esto se acerca a un límite físico. La máxima eficiencia teórica ocurre cuando toda la energía de entrada se convierte en energía en fotones fotosintéticos. Los LED azules pueden ser 93% eficientes, los “blancos” convertidos con fósforo 76% eficientes, y los LED rojos 81% eficientes. Estas mejoras abren nuevas oportunidades para la iluminación hortícola. Aquí revisamos la física fundamental y la eficiencia de los LED, la eficacia actual de los LED, el efecto de la calidad espectral en el rendimiento del cultivo, y la eficacia potencial de las luminarias LED hortícolas. Avances en la conversión de fotones en rendimiento puede lograrse mediante la optimización de los efectos espectrales sobre la morfología de las plantas, que varían entre especies. Por el contrario, los efectos espectrales sobre la fotosíntesis son notablemente similares en todas las especies, pero la definición convencional de fotones fotosintéticos (400–700 nm) puede necesitar ser modificada.
El límite superior de la eficacia del dispositivo LED está determinado por la eficacia del paquete LED multiplicada por cuatro factores inherentes a todos los dispositivos:
- Caída de corriente
- Caída térmica
- Ineficiencias del controlador (fuente de alimentación)
- Pérdidas ópticas.
El término eficiencia se aplica a las razones con las mismas unidades en el numerador y el denominador, que se pueden expresar como un porcentaje. La eficiencia del LED describe la salida óptica más baja dividida por la entrada de energía eléctrica (Watt / Watts o %). El término eficacia se aplica a las relaciones con diferentes unidades. En iluminación hortícola, la eficacia se refiere a micromoles de salida de fotones por segundo, por vatio (W) de potencia de entrada. Como un vatio es un julio por segundo (W o J *seg), esto se simplifica a μmol por julio.
Así pues para entendernos:
Full Spectrum
Espectro completo, en inglés. Referente a una luminaria para cultivo interior que emite todas las longitudes de onda que necesitan las plantas, desde el ultravioleta hasta el rojo lejano. Se considera que una bombilla o foco LED es Full Spectrum cuando su CRI es superior al 95%.
Micromol (µmol)
Un micromol (µmol) es una unidad de medida utilizada en química y biología para cuantificar la cantidad de sustancias, especialmente en el contexto de la fotosíntesis y la absorción de luz.
El prefijo “micro” (µ) indica una escala de magnitud de 10 elevado a -6, lo que significa que un micromol equivale a una millonésima parte de un mol. Un mol es la cantidad de sustancia que contiene un número específico de entidades, conocido como número de Avogadro, aproximadamente 6.022 x 10^23 entidades.
En el contexto de la fotosíntesis y la absorción de luz, los micromoles se utilizan para medir la cantidad de fotones de luz absorbidos por una planta. Esta medida es importante porque la fotosíntesis y otros procesos bioquímicos dependen de la energía proporcionada por la luz absorbida.
Por ejemplo, cuando se habla de la intensidad de la luz en el contexto de la fotosíntesis, se puede expresar en micromoles de fotones por metro cuadrado por segundo (µmol/m²/s), que indica la cantidad de fotones de luz incidente en un área determinada durante un tiempo específico.
PAR
Acrónimo de Photosynthetically Active Radiation. La luz PAR se refiere a la radiación electromagnética en el rango de longitudes de onda que es utilizada por las plantas para realizar la fotosíntesis. Este rango abarca aproximadamente desde los 400 nm (nanómetros) hasta los 700 nm, que corresponde a la luz absorbible por las plantas, incluyendo las longitudes de onda azules, verdes, amarillas y rojas.
La luz PAR es esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, ya que es la energía que utilizan para sintetizar los nutrientes necesarios mediante la fotosíntesis. Estas longitudes de onda específicas son absorbidas por los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila, que convierten la energía lumínica en energía química.
En aplicaciones de iluminación indoor, las luces PAR son lámparas o sistemas de iluminación diseñados específicamente para proporcionar una intensidad adecuada de luz a las plantas. Estas luces suelen utilizar tecnologías como los diodos emisores de luz (LED) para emitir una cantidad óptima de luz en el rango PAR y maximizar la eficiencia fotosintética de las plantas.
PPF
La PPF (Photosynthetic Photon Flux) se refiere al flujo de fotones fotosintéticamente activos, es decir, la cantidad total de fotones de luz en el rango de longitud de onda que es utilizada por las plantas para realizar la fotosíntesis. La PPF se mide en micromoles por segundo (µmol/s).
La PPF es una medida cuantitativa de la cantidad de energía lumínica que está disponible para las plantas y es fundamental para determinar la eficiencia fotosintética y el crecimiento de las plantas. Esta medida tiene en cuenta la cantidad de fotones emitidos por una fuente de luz en un rango de longitud de onda específico, generalmente entre 400 y 700 nm (nanómetros), que corresponde al espectro de luz fotosintéticamente activa.
La PPF se utiliza para evaluar la capacidad de unfoco para proporcionar la energía necesaria para el proceso de fotosíntesis. Es especialmente relevante en aplicaciones de iluminación hortícola y cultivo de plantas en ambientes controlados, donde se busca maximizar la eficiencia fotosintética y el crecimiento de las plantas.
Es importante tener en cuenta que la PPF solo mide la cantidad de fotones de luz disponibles para las plantas y no tiene en cuenta la distribución espectral ni la calidad de la luz. Otros factores, como el espectro de la luz, la distribución espacial y la uniformidad de la iluminación, también son importantes para una adecuada iluminación de las plantas.
PPFD
La PPFD (Photosinthetic Photon Flux Density) son los fotones fotosintéticamente activos, por unidad de tiempo y superficie. Es una medida que se utiliza en el cultivo interior de cannabis para evaluar la cantidad de luz que llega a las plantas y su capacidad para realizar la fotosíntesis de manera efectiva. Representa la densidad de flujo de fotones en un área determinada y se expresa en micromoles por metro cuadrado por segundo (µmol/m²/s).
La PPFD es un parámetro importante para determinar la cantidad de luz necesaria para el correcto desarrollo de las plantas de cannabis en el cultivo indoor. Para lograr un crecimiento saludable, las plantas de cannabis requieren una PPFD específica según su etapa de crecimiento. Durante la fase vegetativa, se recomienda una PPFD de alrededor de 200-400 µmol/m²/s, mientras que durante la fase de floración se requiere una PPFD más alta, entre 600-1000 µmol/m²/s.
Medir y controlar la PPFD en un cultivo de cannabis es esencial para asegurarse de que las plantas estén recibiendo la cantidad adecuada de luz. Se puede hacer mediante el uso de medidores de PPFD, o espectrómetros, que miden la cantidad de fotones activos fotosintéticamente que llegan a la a la zona superior de un cultivo interior.
Aunque la eficacia de la luminaria es primordial, el tiempo y el suministro angular de fotones a los tejidos fotosintéticos, el espectro y la intensidad también determinan la efectividad del sistema de suministro de fotones. Por consiguiente, la iluminación eficiente se combina con la temperatura óptima, la humedad, la nutrición, el potencial hídrico de la planta, la concentración de dióxido de carbono atmosférico, el suministro de oxígeno a las superficies de las raíces y la genética.
Wirex Horticulture Led Solutions
Mejores marcas de focos LED para cultivo interior
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