Una luz de cultivo es una luz eléctrica que puede ayudar a las plantas a crecer. Las luces de cultivo intentan proporcionar un espectro de luz similar al del sol o proporcionar un espectro que se adapte mejor a las necesidades de las plantas que se cultivan (normalmente una combinación variable de luz roja y azul, que generalmente parece rosada o violeta para el ojo humano). Las condiciones exteriores se imitan con diferentes temperaturas de color y salidas espectrales de la luz de cultivo, así como variando la intensidad de las lámparas. Dependiendo del tipo de planta que se cultive, la etapa de cultivo (por ejemplo, la fase de germinación /vegetativa o la fase de floración/fructificación) y el fotoperiodo requerido por las plantas, es deseable utilizar rangos específicos de espectro , eficacia luminosa y temperatura de color con plantas y periodos de tiempo específicos.
Las luces de cultivo se utilizan para la horticultura, la jardinería de interior, la propagación de plantas y la producción de alimentos , incluida la hidroponía de interior y las plantas acuáticas . Aunque la mayoría de las luces de cultivo se utilizan a nivel industrial, también se pueden utilizar en los hogares. [1]
Según la ley del cuadrado inverso , la intensidad de la luz que irradia una fuente puntual (en este caso una bombilla) que llega a una superficie es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de la superficie a la fuente (si un objeto está al doble de distancia, recibe solo una cuarta parte de la luz), lo que supone un serio obstáculo para los cultivadores de interior, y se emplean muchas técnicas para utilizar la luz de la forma más eficiente posible. Por ello, a menudo se utilizan reflectores en las luces para maximizar la eficiencia lumínica. Las plantas o las luces se mueven lo más cerca posible entre sí para que reciban la misma iluminación y que toda la luz que proviene de las luces caiga sobre las plantas en lugar de sobre el área circundante.
Se pueden utilizar distintos tipos de bombillas como luces de cultivo, como las incandescentes , las fluorescentes , las lámparas de descarga de alta intensidad (HID) y los diodos emisores de luz (LED). Hoy en día, las luces más utilizadas para uso profesional son las HID y las fluorescentes. Los cultivadores de flores y hortalizas de interior suelen utilizar luces HID de sodio de alta presión (HPS/SON) y de haluro metálico (MH), pero las fluorescentes y los LED están sustituyendo a los haluros metálicos debido a su eficiencia Archivado el 23 de febrero de 2019 en Wayback Machine y su economía. [2]
Las lámparas de halogenuros metálicos se utilizan habitualmente para la fase vegetativa del crecimiento de las plantas, ya que emiten mayores cantidades de radiación azul y ultravioleta. [3] [4] Con la introducción de la iluminación de halogenuros metálicos cerámicos y la iluminación de halogenuros metálicos de espectro completo, se utilizan cada vez más como fuente exclusiva de luz para las etapas de crecimiento vegetativo y reproductivo. La luz de espectro azul puede desencadenar una mayor respuesta vegetativa en las plantas. [5] [6] [7]
Las luces de sodio de alta presión también se utilizan como fuente única de luz durante las etapas vegetativa y reproductiva. Asimismo, se pueden utilizar como complemento a la iluminación de espectro completo durante la etapa reproductiva. La luz de espectro rojo puede desencadenar una mayor respuesta de floración en las plantas. [8] Si se utilizan luces de sodio de alta presión durante la fase vegetativa, las plantas crecen un poco más rápido, pero tendrán entrenudos más largos y pueden ser más largas en general.
En los últimos años, la tecnología LED se ha introducido en el mercado de las luces de cultivo. Al diseñar una luz de cultivo de interior con diodos, se pueden producir longitudes de onda de luz específicas. La NASA ha probado las luces de cultivo LED por su alta eficiencia en el cultivo de alimentos en el espacio para la colonización extraterrestre . Los hallazgos mostraron que las plantas se ven afectadas por la luz en las partes roja, verde y azul del espectro de luz visible. [9] [10]
La luz LED se considera la cuarta generación de fuentes de luz. [11] Las luces LED producen la radiación fotosintéticamente activa (PAR) más alta de cualquier luz.
Las luces LED para cultivo suelen estar compuestas por varios diodos emisores de luz individuales en una carcasa con un disipador de calor y ventiladores incorporados. La mayoría o todos los LED utilizan fuentes de alimentación de CA/CC o CC/CC que proporcionan una corriente continua constante a través de los LED, lo que regula la cantidad total de energía que pueden consumir y evita que fallen.
Los LED individuales suelen proporcionar solo una única gama estrecha de colores, por lo que se mezclan LED de diferentes colores en las luces de cultivo en proporciones que dependen del uso previsto. Se sabe a partir del estudio de la fotomorfogénesis que los espectros de luz verde, roja, roja lejana y azul tienen un efecto en la formación de raíces, el crecimiento de las plantas y la floración, pero no hay suficientes estudios científicos o ensayos probados en campo que utilicen luces de cultivo LED para recomendar proporciones de color específicas para un crecimiento óptimo de las plantas bajo luces de cultivo LED. [12] Se ha demostrado que muchas plantas pueden crecer normalmente si se les da luz roja y azul. [13] [14] [15] Sin embargo, muchos estudios indican que la luz roja y azul (rosa a violeta dependiendo de la proporción rojo a azul) solo proporciona el método de crecimiento más rentable, el crecimiento de las plantas aún es mejor bajo luz suplementada con verde. [16] [17] [18]
Las luces LED blancas para cultivo proporcionan un espectro completo de luz diseñado para imitar la luz natural, lo que proporciona a las plantas un espectro de rojo, azul y verde. La luz blanca se clasifica en un espectro en términos de temperatura de color , donde las luces más frías producen más fotones azules y las luces más cálidas producen más fotones rojos.
Se han evaluado numerosas especies de plantas en ensayos de invernadero para asegurarse de que las plantas tengan una mayor calidad en biomasa e ingredientes bioquímicos, incluso superiores o comparables a las condiciones de campo. Se midió el rendimiento de las plantas de menta, albahaca, lentejas, lechuga, repollo, perejil y zanahoria evaluando la salud y el vigor de las plantas y el éxito en la promoción del crecimiento. También se observó una promoción de la floración profusa de plantas ornamentales seleccionadas, como prímula, caléndula y alhelí. [19]
En las pruebas realizadas por Philips Lighting para encontrar una receta de luz óptima para el cultivo de diversas hortalizas en invernaderos, se descubrió que los siguientes aspectos de la luz afectan tanto al crecimiento de las plantas (fotosíntesis) como al desarrollo de las mismas (morfología): intensidad de la luz, luz total a lo largo del tiempo, luz en qué momento del día, período de luz/oscuridad por día, calidad de la luz (espectro), dirección de la luz y distribución de la luz sobre las plantas. Sin embargo, se observa que en las pruebas entre tomates, pepinos mini y pimientos morrones, la receta de luz óptima no era la misma para todas las plantas, y variaba según el cultivo y la región, por lo que actualmente deben optimizar la iluminación LED en invernaderos basándose en prueba y error. Han demostrado que la luz LED afecta la resistencia a las enfermedades, el sabor y los niveles nutricionales, pero a fecha de 2014 no han encontrado una forma práctica de utilizar esa información. [20]
Los diodos utilizados en los diseños iniciales de luces LED para cultivo tenían una potencia de entre 1/3 de vatio y 1 vatio. Sin embargo, ahora se utilizan comúnmente diodos de mayor potencia, como los de 3 y 5 vatios, en las luces LED para cultivo. Para áreas muy compactas, se pueden utilizar chips COB de entre 10 y 100 vatios. Debido a la disipación de calor, estos chips suelen ser menos eficientes. La iluminación LED estándar suele tener un factor de potencia de al menos 0,90, mientras que las luces LED de buena calidad rondarán el 0,99.
Para evitar quemaduras en las hojas, las luces LED de cultivo deben mantenerse a una distancia de entre 12 pulgadas (30 cm) de las plantas para lámparas de menor potencia (menos de 300 vatios) y 36 pulgadas (91 cm) de las plantas para lámparas de mayor potencia (1000 vatios o más).
Históricamente, la iluminación LED era muy cara, pero los costos se han reducido considerablemente con el tiempo y su longevidad las ha hecho más populares. Las luces LED para cultivo suelen tener un precio más alto, vatio por vatio, que otras luces LED, debido a las características de diseño que las ayudan a ser más eficientes energéticamente y durar más. En particular, debido a que las luces LED para cultivo tienen una potencia relativamente alta, las luces LED para cultivo suelen estar equipadas con sistemas de enfriamiento, ya que la baja temperatura mejora tanto el brillo como la longevidad. Los LED suelen durar entre 10 000 y 50 000 horas hasta que se alcanza el LM-70 . [ cita requerida ]
La lámpara de descarga de alta intensidad se considera la tercera generación de fuentes de luz. [11]
La iluminación fluorescente era antes el tipo más común de luz de cultivo en interiores, pero las luces HID las han superado. [21] Las lámparas de descarga de alta intensidad tienen una alta eficiencia de lúmenes por vatio. [22] Hay varios tipos diferentes de luces HID, incluidas las de vapor de mercurio, haluro metálico, sodio de alta presión y bombillas de conversión. Las lámparas de haluro metálico y HPS producen un espectro de color que es algo comparable al sol y se puede utilizar para cultivar plantas. Las lámparas de vapor de mercurio fueron el primer tipo de HID y se utilizaron ampliamente para el alumbrado público, pero cuando se trata de jardinería de interior, producen un espectro relativamente pobre para el crecimiento de las plantas, por lo que han sido reemplazadas en su mayoría por otros tipos de HID para el cultivo de plantas. [22]
Todas las luces de cultivo HID requieren un balasto eléctrico para funcionar, y cada balasto tiene una potencia nominal particular. Las potencias HID más populares incluyen 150 W, 250 W, 400 W, 600 W y 1000 W. Las luces HID de 600 W son las más eficientes eléctricamente en cuanto a la luz producida, seguidas por las de 1000 W. Una HPS de 600 W produce un 7 % más de luz (lúmenes por vatio) que una HPS de 1000 W. [22]
Aunque todas las lámparas HID funcionan según el mismo principio, los distintos tipos de bombillas tienen distintos requisitos de encendido y voltaje, así como distintas características de funcionamiento y forma física. Por este motivo, una bombilla no funcionará correctamente sin un balasto adecuado, incluso si la bombilla se puede enroscar físicamente. Además de producir niveles de luz más bajos, las bombillas y los balastos que no son compatibles dejarán de funcionar antes de tiempo o incluso pueden fundirse inmediatamente. [22]
Las bombillas de haluro metálico son un tipo de luz HID que emiten luz en las partes azul y violeta del espectro de luz, que es similar a la luz que está disponible al aire libre durante la primavera. [23] [ ¿ Fuente autoeditada? ] Debido a que su luz imita el espectro de colores del sol, algunos cultivadores encuentran que las plantas se ven más agradables bajo un haluro metálico que otros tipos de luces HID como el HPS que distorsionan el color de las plantas. Por lo tanto, es más común que se use un haluro metálico cuando las plantas están en exhibición en el hogar (por ejemplo, con plantas ornamentales) y se prefiere el color natural. Las bombillas de haluro metálico deben reemplazarse aproximadamente una vez al año, en comparación con las luces HPS que duran el doble.
Las lámparas de halogenuros metálicos se utilizan ampliamente en la industria hortícola y son adecuadas para ayudar a las plantas en etapas tempranas de desarrollo al promover raíces más fuertes, mejor resistencia contra enfermedades y un crecimiento más compacto. [23] El espectro azul de luz fomenta un crecimiento compacto y frondoso y puede ser más adecuado para el cultivo de plantas vegetativas con mucho follaje.
Una bombilla de haluro metálico produce entre 60 y 125 lúmenes por vatio, dependiendo de la potencia de la bombilla. [24]
Ahora se están fabricando para balastos digitales en una versión de encendido por pulsos, que tienen una mayor eficiencia eléctrica (hasta 110 lúmenes por vatio) y un calentamiento más rápido. [25] Un ejemplo común de un haluro metálico de encendido por pulsos es el haluro metálico cerámico (CMH). Las bombillas de haluro metálico de encendido por pulsos pueden venir en cualquier espectro deseado, desde blanco frío (7000 K) hasta blanco cálido (3000 K) e incluso con alto contenido de ultravioleta (10 000 K). [ cita requerida ]
Las lámparas de halogenuros metálicos cerámicos (CMH) son un tipo relativamente nuevo de iluminación HID, y la tecnología se conoce con algunos nombres cuando se trata de luces de cultivo, incluidos halogenuros metálicos de descarga cerámica (CDM), [26] halogenuros metálicos de arco cerámico .
Las lámparas de halogenuros metálicos cerámicos se encienden con un arrancador de pulso, al igual que otros halogenuros metálicos de "arranque de pulso". [26] La descarga de una lámpara de halogenuros metálicos cerámicos está contenida en un tipo de material cerámico conocido como alúmina policristalina (PCA), que es similar al material utilizado para una HPS. La PCA reduce la pérdida de sodio, lo que a su vez reduce el cambio y la variación de color en comparación con las lámparas MH estándar. [25] Las ofertas de halogenuros metálicos cerámicos para horticultura de empresas como Philips han demostrado ser fuentes efectivas de luz de crecimiento para aplicaciones de potencia media. [27]
Las luces combinadas HPS/MH combinan un haluro metálico y una lámpara de sodio de alta presión en la misma bombilla, lo que proporciona espectros rojos y azules en una sola lámpara HID. La combinación de luz de haluro metálico azul y luz de sodio de alta presión roja es un intento de proporcionar un espectro muy amplio dentro de una sola lámpara. Esto permite una solución de una sola bombilla durante todo el ciclo de vida de la planta, desde el crecimiento vegetativo hasta la floración. Existen posibles desventajas por la conveniencia de una sola bombilla en términos de rendimiento. Sin embargo, existen algunos beneficios cualitativos que se obtienen con el espectro de luz más amplio.
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Las lámparas de sodio de alta presión son un tipo de iluminación HID más eficiente que los haluros metálicos. Las bombillas HPS emiten luz en la parte visible amarilla/roja, así como pequeñas porciones de toda la otra luz visible. Dado que las luces de cultivo HPS proporcionan más energía en la parte roja del espectro de luz, pueden promover la floración y la fructificación. [21] Se utilizan como complemento a la luz natural en la iluminación de invernaderos y de haluro metálico o como fuente de luz independiente para interiores/cámaras de cultivo.
Las luces de cultivo HPS se venden en los siguientes tamaños: 150 W, 250 W, 400 W, 600 W y 1000 W. [21] De todos los tamaños, las luces HID de 600 W son las más eficientes eléctricamente en cuanto a la luz producida, seguidas por las de 1000 W. Una HPS de 600 W produce un 7 % más de luz (vatio por vatio) que una HPS de 1000 W. [22]
Una bombilla HPS produce entre 60 y 140 lúmenes por vatio, dependiendo de la potencia de la bombilla. [28]
Las plantas cultivadas bajo luces HPS tienden a alargarse debido a la falta de radiación azul/ultravioleta. Las lámparas HPS modernas para horticultura tienen un espectro mucho mejor ajustado para el crecimiento de las plantas. La mayoría de las lámparas HPS, si bien proporcionan un buen crecimiento, ofrecen un índice de reproducción cromática (IRC) deficiente. Como resultado, la luz amarillenta de una HPS puede dificultar el control de la salud de las plantas en interiores. El IRC no es un problema cuando las lámparas HPS se utilizan como iluminación complementaria en invernaderos que hacen uso de la luz natural (que compensa la luz amarilla de la HPS).
Las lámparas de sodio de alta presión tienen una vida útil prolongada y una potencia lumínica por vatio de energía consumida seis veces mayor que una lámpara incandescente estándar para cultivo. Debido a su alta eficiencia y al hecho de que las plantas cultivadas en invernaderos obtienen toda la luz azul que necesitan de forma natural, estas lámparas son las luces complementarias preferidas para invernaderos. Pero, en las latitudes más altas, hay períodos del año en los que la luz solar es escasa y se recomiendan fuentes de luz adicionales para un crecimiento adecuado. Las lámparas HPS pueden causar firmas infrarrojas y ópticas distintivas, que pueden atraer insectos u otras especies de plagas; estas, a su vez, pueden amenazar a las plantas que se cultivan. Las lámparas de sodio de alta presión emiten mucho calor, lo que puede provocar un crecimiento más larguirucho, aunque esto se puede controlar mediante el uso de reflectores o carcasas especiales para bombillas refrigeradas por aire.
Las bombillas de conversión se fabrican para que funcionen con un balasto MH o HPS. Un cultivador puede utilizar una bombilla de conversión HPS en un balasto MH, o una bombilla de conversión MH en un balasto HPS. La diferencia entre los balastos es que un balasto HPS tiene un encendedor que enciende el sodio en una bombilla HPS, mientras que un balasto MH no lo tiene. Debido a esto, todos los balastos eléctricos pueden encender bombillas MH, pero solo un balasto conmutable o HPS puede encender una bombilla HPS sin una bombilla de conversión. [30] Por lo general, se utilizará una bombilla de conversión de haluro metálico en un balasto HPS, ya que las bombillas de conversión MH son más comunes.
Un balasto conmutable es un balasto HID que se puede utilizar con una bombilla de haluro metálico o una bombilla HPS de potencia equivalente. Por lo tanto, un balasto conmutable de 600 W funcionaría con una bombilla de haluro metálico o una bombilla HPS de 600 W. [21] Los cultivadores utilizan estas luminarias para propagar y hacer crecer vegetativamente las plantas bajo la bombilla de haluro metálico y luego cambian a una bombilla de sodio de alta presión para la etapa de fructificación o floración del crecimiento de la planta. Para cambiar de una luz a otra, solo es necesario cambiar la bombilla y ajustar un interruptor en la configuración adecuada.
La lámpara fluorescente se considera la segunda generación de fuentes de luz. [11]
Las luces fluorescentes se presentan en distintos formatos, incluidas las bombillas largas y delgadas, así como las bombillas más pequeñas en forma de espiral (luces fluorescentes compactas). Las luces fluorescentes están disponibles en temperaturas de color que van desde los 2700 K hasta los 10 000 K. La eficacia luminosa varía desde los 30 lm/W hasta los 90 lm/W. Los dos tipos principales de luces fluorescentes que se utilizan para el cultivo de plantas son las luces de tubo y las luces fluorescentes compactas.
Las luces fluorescentes para cultivo no son tan intensas como las luces HID y se utilizan generalmente para cultivar verduras y hierbas en interiores o para iniciar el cultivo de plántulas para adelantar las plantaciones de primavera. Se necesita un balastro para hacer funcionar este tipo de luces fluorescentes. [28]
La iluminación fluorescente estándar viene en múltiples formatos, incluidos el T5, el T8 y el T12. La versión más brillante es la T5. El T8 y el T12 son menos potentes y son más adecuados para plantas con necesidades de luz menores. Las luces fluorescentes de alto rendimiento producen el doble de luz que las luces fluorescentes estándar. Una luminaria fluorescente de alto rendimiento tiene un perfil muy delgado, lo que la hace útil en áreas verticalmente limitadas.
Los fluorescentes tienen una vida útil media de hasta 20.000 horas. Una luz fluorescente para cultivo produce entre 33 y 100 lúmenes por vatio, según el factor de forma y la potencia. [24]
Las lámparas fluorescentes compactas (LFC) son versiones más pequeñas de las lámparas fluorescentes que originalmente fueron diseñadas como lámparas de precalentamiento, pero que ahora están disponibles en forma de encendido rápido. Las LFC han reemplazado en gran medida a las bombillas incandescentes en los hogares porque duran más y son mucho más eficientes eléctricamente. [28] En algunos casos, las LFC también se utilizan como luces de cultivo. Al igual que las lámparas fluorescentes estándar, son útiles para la propagación y situaciones en las que se necesitan niveles de luz relativamente bajos.
Si bien las lámparas fluorescentes compactas estándar de tamaño pequeño se pueden utilizar para cultivar plantas, ahora también hay lámparas fluorescentes compactas fabricadas específicamente para el cultivo de plantas. A menudo, estas bombillas fluorescentes compactas de mayor tamaño se venden con reflectores especialmente diseñados que dirigen la luz a las plantas, de forma muy similar a las luces HID. Los tamaños más comunes de lámparas fluorescentes compactas para cultivo incluyen 125 W, 200 W, 250 W y 300 W.
A diferencia de las luces HID, las CFL encajan en un portalámparas Mogul estándar y no necesitan un balasto separado. [21]
Las bombillas fluorescentes compactas están disponibles en versiones cálida/roja (2700 K), de espectro completo o luz diurna (5000 K) y fría/azul (6500 K). El espectro rojo cálido se recomienda para la floración y el espectro azul frío para el crecimiento vegetativo. [21]
La vida útil útil de las luces fluorescentes compactas para cultivo es de aproximadamente 10 000 horas. [28] Una CFL produce entre 44 y 80 lúmenes por vatio, dependiendo de la potencia de la bombilla. [24]
Ejemplos de lúmenes y lúmenes/vatio para bombillas fluorescentes compactas de distintos tamaños:
Un cátodo frío es un cátodo que no se calienta eléctricamente mediante un filamento . Un cátodo puede considerarse "frío" si emite más electrones de los que puede suministrar solo la emisión termoiónica . Se utiliza en lámparas de descarga de gas , como lámparas de neón , tubos de descarga y algunos tipos de tubos de vacío . El otro tipo de cátodo es un cátodo caliente , que se calienta mediante una corriente eléctrica que pasa a través de un filamento . Un cátodo frío no necesariamente funciona a baja temperatura: a menudo se calienta a su temperatura de funcionamiento mediante otros métodos, como la corriente que pasa del cátodo al gas.
La bombilla incandescente se considera la primera generación de fuentes de luz. [11]
La cantidad, calidad y duración de la luz regulan el crecimiento y desarrollo de las plantas. En general, si una planta no recibe suficiente luz, se atrofiará, tendrá una pigmentación reducida o comenzará a rechazar la sombra. Una planta que no recibe la calidad de luz adecuada puede presentar diferencias fisiológicas en comparación con las mismas plantas cultivadas en condiciones óptimas de iluminación. [31] [32]
En el pasado, la cantidad y la calidad de la luz para el cultivo estaban limitadas tecnológicamente. El sodio de alta presión (HPS) y el haluro metálico (MH) eran y siguen siendo opciones de iluminación complementaria comunes para invernaderos y algunas operaciones de fuente única. [33] Las luces de cultivo LED más antiguas estaban compuestas únicamente por LED azules y rojos debido a su eficiencia para convertir electricidad en fotones y a su eficiencia para impulsar la fotosíntesis. A medida que los LED se vuelven menos costosos y más eficientes, ha aumentado el interés por estudiar la calidad de la luz en el campo de la ciencia vegetal. [34]
La cantidad de luz se refiere a la cantidad de luz que una planta necesita cada día para un crecimiento óptimo. Históricamente, la cantidad de luz se expresaba en unidades de W m −2 , lúmenes o lux . Si bien estas unidades son útiles en los cálculos de energía, W m −2 , o en la iluminación humana (lúmenes y lux), los científicos de plantas ahora prefieren medir la densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD), en unidades de μmol m −2 s −1 . La PPFD es una medida explícita de la cantidad de fotones que golpean una superficie por metro cuadrado por segundo, una forma más precisa de medir cómo las plantas interactúan con los fotones. [35]
Otra forma útil de medir la cantidad de luz es a través de la integral de luz diaria o DLI. La DLI tiene en cuenta la PPFD y el número total de horas que una planta está expuesta a esa PPFD para obtener la cantidad total de fotones por día, en unidades de mol m −2 d −1 . La ecuación para convertir la PPFD a DLI, suponiendo una PPFD constante, se encuentra a continuación. [36]
DLI (mol m −2 d −1 ) = 0,0036 * PPFD (μmol m −2 s −1 ) * Horas de luz
Los requerimientos de cantidad de luz para los cultivos varían, en general, el requerimiento de luz para un cultivo específico es mayor para los cultivos que están fructificando y floreciendo y es menor para los cultivos que permanecen vegetativos. Las verduras de hoja verde como la lechuga , la espinaca y la col rizada generalmente se consideran cultivos de baja luz, requiriendo un DLI entre 12 y 17 mol m −2 d −1 . Los tomates , pepinos y pimientos requieren entre 20-30 mol m −2 d −1 . El cannabis tiene uno de los requerimientos de luz más altos de las plantas cultivadas, requiriendo un DLI de hasta 40 mol m −2 d −1 . [37] [38] [39]
La calidad de la luz se refiere a la distribución espectral de la luz que recibe una planta. La calidad de la luz se agrupa en colores según la longitud de onda; 320-400 nanómetros (nm) es UVA , 400-500 nm es azul , 500-600 nm es verde , 600-700 nm es rojo y 700-750 nm es rojo lejano , a veces denominado infrarrojo cercano . La calidad de la luz también se puede expresar como proporciones, por ejemplo, una proporción rojo:azul de 3:2, o, a veces, como su irradiancia máxima, por ejemplo, luz azul de 450 nm y luz roja de 660 nm. La fotomorfogénesis es el término para las respuestas de las plantas mediadas por la luz al espectro de luz. Las plantas pueden detectar partes del espectro electromagnético a través de una red de fotorreceptores que incluyen fitocromos , criptocromos , fototropina y zeiltupe. Cada receptor puede detectar diferentes partes del espectro electromagnético. La información sobre el espectro de luz puede afectar la germinación de las semillas, la señal de transición del estado vegetativo a la floración y la producción de metabolitos secundarios como las antocianinas . [40]
Además, muchas plantas también necesitan periodos de oscuridad y luz, un efecto conocido como fotoperiodismo , para desencadenar la floración. Por lo tanto, las luces pueden encenderse o apagarse a horas determinadas . La relación óptima entre fotoperiodo y periodo de oscuridad depende de la especie y variedad de planta, ya que algunas prefieren días largos y noches cortas y otras prefieren "duraciones de día" opuestas o intermedias.
Cuando se habla del desarrollo de las plantas, se hace mucho hincapié en el fotoperiodo. Sin embargo, es la cantidad de horas de oscuridad lo que afecta la respuesta de una planta a la duración del día. [41] En general, un “día corto” es aquel en el que el fotoperiodo no es más de 12 horas. Un “día largo” es aquel en el que el fotoperiodo no es menos de 14 horas. Las plantas de día corto son aquellas que florecen cuando la duración del día es menor que una duración crítica. Las plantas de día largo son aquellas que solo florecen cuando el fotoperiodo es mayor que una duración crítica. Las plantas de día neutro son aquellas que florecen independientemente del fotoperiodo. [42]
Las plantas que florecen en respuesta al fotoperiodo pueden tener una respuesta facultativa u obligada. Una respuesta facultativa significa que una planta eventualmente florecerá independientemente del fotoperiodo, pero florecerá más rápido si se cultiva bajo un fotoperiodo particular. Una respuesta obligada significa que la planta solo florecerá si se cultiva bajo un fotoperiodo determinado. [43]
Los lux y los lúmenes se utilizan comúnmente para medir los niveles de luz, pero son unidades fotométricas que miden la intensidad de la luz tal como la percibe el ojo humano.
Los niveles espectrales de luz que pueden utilizar las plantas para la fotosíntesis son similares, pero no iguales, a lo que se mide en lúmenes. Por lo tanto, cuando se trata de medir la cantidad de luz disponible para las plantas para la fotosíntesis , los biólogos a menudo miden la cantidad de radiación fotosintéticamente activa (PAR) que recibe una planta. [44] PAR designa el rango espectral de la radiación solar de 400 a 700 nanómetros , que generalmente corresponde al rango espectral que los organismos fotosintéticos pueden utilizar en el proceso de fotosíntesis .
La irradiancia de PAR se puede expresar en unidades de flujo de energía (W/m 2 ), lo cual es relevante en consideraciones de balance energético para organismos fotosintéticos . Sin embargo, la fotosíntesis es un proceso cuántico y las reacciones químicas de la fotosíntesis dependen más del número de fotones que de la cantidad de energía contenida en los fotones. [44] Por lo tanto, los biólogos vegetales a menudo cuantifican PAR usando el número de fotones en el rango de 400-700 nm recibidos por una superficie durante una cantidad de tiempo específica, o la Densidad de Flujo de Fotones Fotosintéticos (PPFD). [44] Esto normalmente se mide usando mol m −2 s −1 , pero el valor relevante para el crecimiento de las plantas es la Integral de luz diaria (DLI) , la PPFD integrada durante 24 horas. La mayoría de las especies de plantas crecerán bien con una DLI de 5-15 mol m −2 día −1 . Las especies tolerantes a la sombra pueden crecer con valores de DLI de 1-3 mol m −2 día −1 , las especies exigentes de luz manejan fácilmente 30-50 mol m −2 día −1 . [45]
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha desarrollado una serie de normas internacionales (IEC 63403 partes 1 y 2) que cubren la iluminación hortícola: paquetes de LED para iluminación hortícola, uno de ellos cubre la hoja de especificaciones y el otro cubre el binning.
Estas normas han sido adoptadas en Europa por el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC) como normas europeas EN IEC 63403-1:2024 y EN IEC 63403-2:2024 respectivamente. [46]
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