Eficiencia de las luminarias LED de cultivo

Definición de la eficiencia en las luminarias para plantas

La eficiencia describe la relación entre la potencia de salida (rendimiento lumínico) y la potencia de entrada (consumo de energía). En otras palabras, esta cifra da información sobre la cantidad de luz por julio (vatio por segundo) que se genera. Además de otros factores, este valor determina el importe de la factura de la luz por producción cosechada.

Uso de distintas unidades

La luz puede considerarse tanto como una onda (radiométrica) como una partícula de luz o «fotón». Si la luz se considera como una onda, el rendimiento lumínico de una luminaria puede indicarse en vatios. Si se considera como un fotón, entonces se designa con micromoles. En las luminarias de horticultura no se mide toda la región espectral, sino más bien las longitudes de onda entre 400 nm y 700 nm, esto es, el rango PAR. De todos modos, como otras longitudes de onda (ultravioleta y rojo) también influyen en el crecimiento de las plantas, se va imponiendo cada vez más un rango más amplio entre 380 nm y 780 nm.

Si el rendimiento lumínico existente en estos rangos se pone en relación con la potencia de entrada de la luminaria, entonces hablamos de eficiencia. En función del enfoque aplicado, la unidad utilizada será el vatio/julio o el µmol/julio.

Indicar la potencia luminosa en vatios presenta la ventaja de que permite calcular el rendimiento de la luminaria. Un módulo de la Serie EVO genera 37 W de luz con un consumo de energía de 60 W. Así pues, podemos hablar de un rendimiento (potencia de salida óptica/potencia de entrada eléctrica) del 62 %. En la práctica, esto significa que, de hecho, el 62 % de la electricidad también se convierte en luz.

El mismo módulo EVO genera un rendimiento lumínico de 180 µmol/s. Esta potencia luminosa debe dividirse por la potencia de entrada para mantener la eficiencia: 180 µmol/s entre 60. El resultado es la eficiencia del módulo EVO, es decir, 3 µmol/J.

Diferentes enfoques

En una luminaria pueden indicarse distintos valores que consideren la eficiencia. Puede considerarse la eficiencia del módulo o la eficiencia del sistema.

Eficiencia del módulo = eficiencia de la luminaria

La información de eficiencia en las lámparas de vapor de sodio hace referencia a la luminaria propiamente dicha. En tal caso se habla de eficiencia del módulo o bien de eficiencia de la luminaria. No se contemplan las pérdidas causadas por el controlador o el balasto ni por los reflectores, las cubiertas o las lentes.

Una lámpara de vapor de sodio estándar tiene una eficiencia de 1,7 µmol/J, es decir, con una potencia de entrada de 600 W, la lámpara genera una eficiencia de 600 W x 1,7 µmol/J = 1020 µmol/s. En el caso de las luminarias LED, la información sobre la eficiencia del módulo se encuentra casi siempre en los kits de cultivo. Por ejemplo, en los tableros cuánticos o quantum boards se suele indicar la eficiencia de la luminaria (incluidos los LED) propiamente dicha. Aparte deben añadirse las pérdidas causadas por el controlador.

Confusión sobre la eficiencia de los LED

Cuanto más baja es la corriente del LED, mayor es la eficiencia. En los kits de cultivo, en particular, se incluye información sobre la eficiencia con distintas corrientes de servicio. En principio, esto sería correcto. Pero el observador debe ser consciente de que los valores de eficiencia indicados también cuentan en la potencia especificada. Por poner un ejemplo: un LED de potencia media de buena calidad emite alrededor de 3 µmol/J de luz con una corriente de 65 mA. En este caso, el LED funciona con 0,2 W. En cambio, si ese mismo LED recibe una corriente de 130 mA, la eficiencia desciende a aproximadamente a 2,8 µmol/J.

¿Qué es la eficiencia del sistema?

Como su propio nombre indica, la eficiencia del sistema engloba el valor del sistema de iluminación completo. Comprende todos los componentes de la luminaria. Vamos a ilustrarlo con tres ejemplos.

Ejemplo 1: lámpara de vapor de sodio 600 W
Eficiencia de la luminaria: 1,7 µmol/J
Eficiencia del balasto: 94 %

El balasto consume una mayor potencia para poder suministrar 600 W a la lámpara de vapor de sodio.
En nuestro ejemplo, el consumo de energía del balasto es de 638 W y la luminaria recibe 600 W.
Los restantes 38 W se pierden en forma de calor.

Eficiencia del reflector: 85 %

Las lámparas de vapor de sodio necesitan un reflector, puesto que su radiación se emite en un ángulo de 360°.
Ni siquiera los mejores reflectores se salvan de sufrir pérdidas, por lo que una parte de la luz no acaba dirigiéndose a las plantas y se pierde.
Los datos que hemos indicado nos permiten calcular la eficiencia del sistema de una lámpara de vapor de sodio:

Eficiencia del módulo  x  eficiencia del balasto/100  x  eficiencia del reflector/100  =  eficiencia del sistema
1,7 µmol/J          x                                94/100                     x               85/100                          = 1,358 µmol/J

Con un consumo de energía de 638 W, una lámpara de vapor de sodio genera una eficiencia de 638 W x 1,358 µmol/J = 866 µmol/s.

Ejemplo 2: Kit de quantum board
Quantum board formado por 288 LED de potencia (Samsung LM301)
Eficiencia = 2,9 µmol/J
Controlador Meanwell XLG = eficiencia = 93 %

Eficiencia del módulo  x  eficiencia del balasto/100  =  eficiencia del sistema
2,9 µmol/J          x                 93/100                                    =  2,697 µmol/J