Es necesario aclarar que cuando se trata de evaluar las distintas capacidades y características de cada sistema LED, se suele encontrar en la literatura y descripción de los catálogos dos referencias importantes (no las únicas de importancia) para cada tecnología:

La intensidad vista mediante la densidad de flujo fotosintético o PPFD (μmol / s * m2) y la eficiencia traducida en la eficiencia de los fotones fotosintéticos o PPE (μmol / J).
Figura 1: Sistema de iluminación LED convencional.

Algunas definiciones se muestran a continuación:

  1. PPF (μmol / s) = Cantidad de fotones fotosintéticamente activos (Fotones dentro del rango de longitud de onda de 400nm - 700nm los cuales son los que interactuan directamente en la fotosíntesis de la planta) por segundo. Revela la cantidad de luz producida por un sistema LED (ChilLed Tech, s.f.)
  2. PPFD (μmol / s * m2) = Es el PPF por metro cuadrado. (ChilLed Tech, s.f.). Este valor dentro de los catálogos por lo general va acompañado de la altura del sistema LED en relación a la planta a la cual se determina los valores. Se calcula para un punto específico en la planta.  (Fluence, s.f.)
Figura 2. Cálculo del PPFD sobre un area usando un sensor.

De acuerdo con el blog Fluence (s.f.), los valores de PPFD de un sistema LED son máximos el punto central al cual se dirija el haz de luz la (s) bombilla (s), y varían dependiendo de la altura con respecto al punto de medición. Esto significa, que la cantidad de luz aprovechable para la planta no es la misma en todas las posiciones de esta respecto a la luz LED, y se disminuye el rendimiento de la producción en las plantas que se alejen del centro. Si bien es cierto que acercando la luz LED a las plantas incrementa el valor del PPFD y por ende, la captura de energía lumínica de ésta, para cada especie vegetal existe una capacidad máxima de absorción y se vuelve contraproducente en términos del desarrollo, crecimiento y productividad intentar aumentar este valor (ChilLed Tech, s.f.).

Figura 3. Absorción de CO2 en función del PPFD para dos especies vegetales distintas.

Según CrazyLEDs (s.f.) los fabricantes suelen dar los valores máximo de esta variable hallados sin promediar en varias mediciones y posiciones, y por ello estos datos son fácilmente manipulables por lo cual para que el consumidor tenga un valor certero del PPFD, es necesario que se den los datos de las alturas a las cuales se hizo la medición y el número de mediciones en base al cual se da el promedio.

Tabla 1. Valores de PPFD para los sistemas LED producidos por Fluence Bioengineering. 

3.  PPE (μmol / J) = Cantidad de fotones fotosintéticamente activos por watt por segundo (o Jouls) (Runkle, E & Bugbe, B., 2017). Entre más alto sea este valor,  más eficientemente el sistema LED convierte la energía eléctrica en fotones fotosintéticamente activos.

Figura 4. Cálculo del PPE mediante el método de Flat Plane Integration.

Respecto a todos estos valores, es posible evaluar si el sistema LED cumple con las necesidades de un cliente pues en la literatura e investigaciones de los propios fabricantes, se encuentran los valores de algunas estas variables (Tabla 2).

Tabla 2: Valores necesarios de PPFD para el establecimiento, crecimiento y desarrollo de algunas especies vegetales de importancia comercial, de acuerdo con la tecnología LED del fabricante Fluence Bioengineering.

Johnson, J. et al (2017) determinaron que la eficiencia de 2 sistemas LED (HortiLED Red - Blue Fixture y Full Spectrum Light) del fabricante HortiLUX son hasta el año de la publicación del documento citado, unas de las tecnología LED más eficientes con valores de 2.55 μmol / J para el primer sistema que supera al sistema de Philhips Red/Blue TopLight por un 4% (2.55/2.45). Respecto al Full Spectrum (1.99 μmol / J) , este se acerca mucho al sistema de esta misma clase del fabricante Fluence Bioengineering que tiene un valor de 2.05 μmol / J.

Comparación de luminarias LED populares.

Referencias:

  • ChilLED Tech (s.f.). LED Grow Light Buyer’s Guide. 🔗
  • CrazyLEDs (s.f.). Lighting Metrics | PAR, PPF, PPFD & Photon Efficiency. 🔗
  • FLUENCE (s.f.). Horticulture Lighting Metrics. 🔗
  • Johnson, J. et al (2017). Efficacy of Two HORTILED Fixtures. 🔗
  • Lin, K. H., Huang, M. Y., Huang, W. D., Hsu, M. H., Yang, Z. W., & Yang, C. M. (2013). The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae, 150, 86-91.
  • Naznin, M. T., Lefsrud, M., Gravel, V., & Hao, X. (2016, May). Different ratios of red and blue LED light effects on coriander productivity and antioxidant properties. In VIII International Symposium on Light in Horticulture 1134 (pp. 223-230).
  • Ouzounis, T., Heuvelink, E., Ji, Y., Schouten, H. J., Visser, R. G. F., & Marcelis, L. F. M. (2016, May). Blue and red LED lighting effects on plant biomass, stomatal conductance, and metabolite content in nine tomato genotypes. In VIII International Symposium on Light in Horticulture 1134 (pp. 251-258).
  • Runkle, E & Bugbe, B., (2017). Plant Lighting Efficiency and Efficacy: μmols per joule. 🔗

Figura 1. 🔗     Figura 2. 🔗     Figura 3. 🔗     Figura 4. 🔗

Tabla 1. 🔗     Tabla 2. 🔗