40. LEDs en el acuario: primera actualización

ILUMINAR ECOSISTEMAS CON LUZ LED

El e-magazine AQUAFLASH empezó su andadura por Internet precisamente con la investigación sobre luz en diodos LED. En la imagen el prototipo de pantalla AQUAFLASH con capacidad panelable para adaptarse a cualquier acuario, ya sea por tamaño o biotopo © AQUAFLASH

En este artículo vamos a informar sobre novedades y ocurrentes ideas para la aplicación de este tipo de iluminación. Nuestro propósito, para el actual y próximos capítulos, es hacer un seguimiento exhaustivo sobre esta tecnología. Cuanto más sepamos, mejor preparados estaremos cuando llegue el momento de crear nuestras propias pantallas LED. Nunca antes habíamos tenido la oportunidad de poder aplicar luz con tanta precisión y facilidad para cada biotopo mantenido artificialmente.

Por fuerza, los precios de los LED deben bajar mucho más todavía. Su uso se está extendiendo a todos los ámbitos de nuestra vida. Será una verdadera revolución: luz artificial de idéntica calidad a la luz natural.

Antes de proseguir, vamos a recapitular un breve recordatorio sobre la luz LED. De manera muy resumida, vamos a repasar lo que ya hemos aprendido en este cuaderno de investigación. Para aquellos que conozcan bien el tema, pueden saltarse el siguiente apartado.

REPASO DE CAPÍTULOS SOBRE LUZ LED

04. Creación de un reflector de LEDs AQUAFLASH

En este capítulo hablamos sobre la viabilidad en la creación de una pantalla de LEDs. Para nuestro pesar, es un capítulo todavía abierto (tal como hemos apuntado antes, estamos a la espera de que los precios se moderen más).

Los dos grandes factores a tener en cuenta:

1. El color de la luz. Se mide con la llamada Temperatura de Color en grados kelvin (º K) o en Longitud de Onda con la unidad de los nanómetros (nm). Una de las grandes ventajas LED es que ofrece un color de luz exactamente calibrado. En la naturaleza la luz del Sol es puramente blanca, concordante con los 5500 º K. Se da la circunstancia que en acuarios dulces es el mejor color para el crecimiento de las plantas acuáticas. El rango que se aplica actualmente con otras luminarias se sitúa entre los 4500 y los 6500 º K. En los biotopos marinos debe añadirse luz de color azul, por la razón de que muchos organismos viven en la zona fótica del océano (allí donde todavía llegan los rayos del Sol). El color de la luz submarina es proporcionalmente más azulada según la profundidad. Esta luz se llama actínica.

Cada biotopo tiene sus propias características luminosas

2. Potencia luminosa. La tecnología LED para iluminar es relativamente nueva. Cada vez se fabrican LEDs de mayor potencia luminosa, a precios más accesibles. La potencia luminosa se mide en unidades de lux y lúmenes. Para hacernos una idea, un acuario marino de 115 litros requiere una potencia luminosa de poco más de 3000 lúmenes. De todos modos, la potencia luminosa de un acuario obedece a variables: según la altura y contenido del acuario, especies vivas a mantener (según biotopo), etc.

El Z-POWER P7 acriche, fue uno de los primeros LEDs de alta potencia luminosa de 900 lúmenes que nos dejó boquiabiertos con sus 10W... pero esto era el principio, ya que a partir de ese momento empezó una nueva generación de diodos

En este capítulo se propone un esquema en la configuración de una pantalla LEDs teniendo en cuenta el fotoperiodo (periodo de radiación luminosa en los ecosistemas dependientes del Sol, que dura entre 10-12 horas y equivale a las horas diurnas).

Presentación simple del esquema de un fotoperiodo en 3D © AQUAFLASH

Explicamos que la luz LED puede aplicarse sin problemas a ecosistemas acuáticos (y otros). Las ventajas son muchísimas (luz calibrada en un color perfecto, focalización directa, bajo consumo, menor proyección de calor...), pero el problema ahora mismo, es la inversión económica.

Otro esquema, pensado para un acuario de arrecife, teniendo en cuenta los colores en cada momento del día (fotoperiodo 3D)

También proponemos la innovadora idea de una iluminación en 3 dimensiones, pues es la forma natural en la que se proyectan los rayos solares. Esta idea se basa en los movimientos de traslación y rotación que ejercen nuestros astros. Para entenderlo de manera sencilla, un objeto es iluminado siguiendo un circuito lineal panorámico con forma de semicúpula de este a oeste, en una perspectiva de arco en el cielo, con distintas fases de color durante el día. Es decir, el Sol no se mantiene fijo en el cenit, tal como siempre presentamos las pantallas de iluminación. Nuestros espacios mantenidos deberían seguir la misma pauta de fotoperiodo natural en 3D. Con las luminarias LED es muy fácil reproducir este efecto natural.

Los rayos de luz deben incidir con una inclinación que varía a lo largo de las horas del fotoperiodo. De esta forma, se evitan las sombras perpetuas y los rincones siempre sombríos

06. Luz actínica de LED: ¿Qué es luz actínica?

En este capítulo se define la efectividad de la luz actínica LED. La también llamada luz submarina, se encuentra entre los 18.000 y los 22.000 º K (o lo que es igual, en una longitud de onda que se recoge entre los 400 y los 480 nm).

Como dato curioso, la luz actínica ofrece un grado interesante de fluorescencia en los colores vivos, resaltando un aspecto espectacular en el acuario.

La luz actínica a parte de ser necesaria, ofrece unos colores espectaculares en los acuarios marinos

En acuarios de arrecife esta luz azul es vital para muchos organismos fotosintéticos tales como corales, anémonas, etc. Parece que también es importante para la visión de los peces de este hábitat.

Se muestra un ejemplo y pruebas midiendo la capacidad de un LED de 1W Luxeon K2 color Royal Blue (440-460 nm).

07. Análisis a fondo del LED LUXEON K2

Los Luxeon K2 han sido los LEDs más recurridos para la iluminación de acuarios

Siguiendo los pasos de las pantallas de LEDs que se comercializan, analizamos estos diodos susceptibles de formar parte de la electrónica luminosa de reflectores como el SOLARIS. Estos LEDs consumen 1W y ofrecen aproximadamente 100 lúmenes de brillo luminoso.

Ejemplos de acuarios iluminados con la famosa SOLARIS

Pero nos encontramos con los primeros problemas:

1. A más potencia consumida, más luz producida, pero también se genera de forma proporcional más calor. Los LEDs estándar no tienen este problema (de aquí que se llamen luz fría). Pero los LEDs de alta luminosidad requieren de un disipador de calor, de lo contrario se funden al momento.

Un disipador de calor

A fecha actual (los avances son enormes en muy pocos meses) se están fabricando LEDs de 10 (900 lúmenes) hasta 500W (20000 lúmenes!!!). Esto significa que la disipación de calor debe ser un factor inherente a tener en cuenta. Los LEDs deben montarse sobre una estructura metálica que permita evacuar las altas temperaturas (sólo se producen en la parte lateral del LED).

Los LEDs de nueva generación empiezan a ser muy distintos en su aspecto a lo que conocemos. Este es un LED de 100W, que con su disipador y conexión es un auténtico foco en miniatura capaz de ofrecer hasta 6000 lúmenes

Los LEDs de 100W ofrecen aproximadamente 6000 lúmenes de luz (la equivalencia de cuatro lámparas fluorescentes tipo T5 o T8 de 40W o de dos lámparas halógenas tipo HQI de 175W cada una)

2. Disipadores de calor. Tal como se expone son completamente necesarios. Pueden ser placas de distintos metales adecuados, de distintas formas y tamaños. En muchos casos, se acompañan de uno o varios ventiladores para PC.

Un ejemplo de LED con disipador

3. Los precios de dichos LEDs, siguen siendo caros comparándolos con otras luminarias. A su favor decir que se trata de una inversión a largo plazo, pues estos LEDs tienen una vida muy larga y no requieren cambiarse hasta pasados aproximadamente 10 años. De todos modos, es una nueva tecnología que se está imponiendo y debe abaratar precios por su gran producción.

08. Comparativa ¿LEDs adecuados para el reflector de un acuario?

En este capítulo analizamos que LEDs son los adecuados para iluminar un acuario: estándar, SMD, alto brillo...

09. Dicroicas LED ¿Una alternativa para un reflector de LEDs?

Otra propuesta muy interesante son las dicroicas con diodos (el LED ha adoptado la forma típica de bombilla halógena).

Un innovador sistema para sustituir fluorescentes por dicroicas LED © SIRIUS

Estas bombillas están cada vez más extendidas y por ello resultan progresivamente más económicas. Cada vez ofrecen más potencia luminosa y pueden ser una opción para iluminar ecosistemas. Otra ventaja es que llevan incorporado en su mecanismo electrónico muy buenos disipadores de calor.

11. Lo último en reflectores LEDs

Para los interesados mostramos el panorama de las pantallas LED que hay en el mercado. En el presente capítulo vamos a ampliar dicha información.

12. Iluminar con LEDs

Resumen de conocimientos: ¿Qué es un LED? Ventajas e inconvenientes.

13. KITs de LEDs

Un repaso por las propuestas de montajes de LEDs. ¿Vale la pena hacernos una pantalla de LEDs con un montaje de KIT?

15. Experimento práctico: un mini iluminado por LEDs

Un experimento paso a paso sobre la luz LED en un mini (micro) acuario.

01. Introducción sobre la luz en el acuario
02. Imitando la luz del Sol
03. El ecosistema de un Arrecife de Coral
10. Luz, colores, agua y vida
16. La iluminación del acuario dulce
19. Tubos solares: luz directa del Sol en acuarios

Nuestro objetivo debe ser siempre reproducir con exactitud las condiciones que ofrece la naturaleza. Para esto nos ayudamos de la zootécnia

En estos capítulos ofrecemos datos importantes sobre la luz natural en biotopos acuáticos.

17. ¿Qué es el fotoperiodo?
18. Sistemas para crear el fotoperiodo

Prácticamente todas las criaturas vivas de nuestro planeta son sensibles al fotoperiodo

Análisis sobre el significado y la creación del fotoperiodo en biotopos acuáticos.

LAS NOVEDADES LED

Estamos viviendo una auténtica revolución con la iluminación LED. Son tan rápidos los avances que cada pocos meses debe actualizarse la información.

Aunque todavía no se comercializan, ya se han empezado a experimentar los llamados BioLED. En la University of Cincinnati el profesor Andrew Stekl, junto con las Fuerzas Aéreas de los EEUU, han desarrollado los nuevos BioLED distinguidos por su altísimo brillo prodigioso. Lo más llamativo de estos diodos es que utilizan ADN de esperma de salmón.

Imágenes en las que puede apreciarse la comparativa en la proyección de luz con los BioLED

Por otro lado, otra innovadora luminaria Luxim’s emerge ofreciendo espectaculares resultados luminosos con bajo consumo: la nueva bombilla (cápsula) de plasma. Una sola y minúscula cápsula ofrece 140 lúmenes por vatio. Se trata por primera vez del uso de tecnología plasma para iluminar acuarios, en concreto de arrecife. Esta lámpara ofrece una luz con rangos exactos a los que produce nuestro Sol. La firma Lumenarc está desarrollando un reflector con esta tecnología.

Una sóla cápsula de plasma (muy parecida a un LED) ofrece 140 lúmenes por vatio © LUXIM'S

Siguiendo la evolución de los LEDs de alta potencia, ya podemos encontrar en el mercado diodos de hasta 500W:

Los nuevos LEDs de alta potencia se venden con el reflector incorporado (que funciona como disipador de calor)

Los datos técnicos de un LED de 100W, a modo de ejemplo:

100W White High-power LED with Super Brightness and Forward Current of 3000mA
Tipo: high-power LEDs
Temperatura color: 6000 a 7000K
Voltaje: 34 a 35V
Corriente: 3000 mA
Intensidad luminosa: 3000 a 4000 lm
Color lente: water clear
Ángulo foco: 140 grados
Potencia: 100W
Aplicación actual: Iluminación urbana

LEDs de 10 y 20W

Recomendamos visitar este video de nuestro amigo Aaroon, donde se ofrece una excelente demostración de potencia luminosa con un LED de 20W: 20W on Aaroon’s nano

PANTALLAS LED ACTUALES

Reflector Paradiso
Este sistema híbrido de T5s y LEDs está creando furor en los acuarios dulces densamente plantados de Japón. También puede aplicarse en acuarios de arrecife si se añade proporcionalmente luz actínica. Pero lo interesante de este sistema es que puede asistirse por un dimmer que crea el efecto fotoperiodo, el Sol Dimm profesional.

©PARADISO

ECO lamp
Otra propuesta LED fabricado en Hong Kong, que ofrece una gran calidad de iluminación. Su diseño nos recuerda a otros reflectores LED del mercado.

© ECO lamp

Vitrea LED lighting
La marca Vitrea presentó en el salón ZOOMARK de Bolonia su nuevo diseño con sólo 10 LEDs de alta potencia. Esto sucedió a principios de este mes (mayo 2009).

© VITREA

TMC aquaRay
Los diodos LED de alta luminosidad se están convirtiendo en la solución para iluminar acuarios. Aquí puede verse una propuesta interesante, sobre todo por los matices de color de las plantas.

© TMC AQUARAY

Mame Desing Ecolyte
Todo un ejemplo de pantalla LEDs de alta potencia, dispuestos en una plataforma disipadora de calor. Delante de los LEDs hay un cristal transparente para protegerlos de la humedad. El diseño es digno de elogios. En principio se fabricará solo una serie con 500 unidades, con un precio de salida de 900 $. Posee LEDs RGB que pueden variar su color al gusto, incluyendo la opción de luz nocturna imitando los ciclos de la luna.

© MAME D. ECOLYTE

Podemos decir que seguimos de cerca todas estas marcas, con gran expectación, tanto por su calidad como por diseño.

KITs DE LEDs

Tal como describimos en el capítulo 13. KITs de LEDs, una opción económica para los que deseen utilizar tecnología LED en sus acuarios es la construcción de sus propias pantallas.

Empezamos con una propuesta muy interesante

KIT de alta potencia LED con Boost Driver

© ROBOTECNO

Precio: 16.95 € (KIT 3W –225 lúmenes)/ 64.95 € (KIT 9W – 675 lúmenes)

La empresa Robotecno, especializada en iluminación LED ofrece dos KITs muy interesantes para ser aplicados a acuarios. El KIT se suministra con un muy útil circuito integrado, el SD 42509 (un Boost Driver que garantiza que todos los LEDs reciban la misma intensidad de corriente con lo que equipara perfectamente su brillo).

© ROBOTECNO

Tipo de LED del KIT:
LED 1W de 75 lúmenes.350 mA. Start Lambertian: 5000-7000 º K (blanco)

© ROBOTECNO

Los LEDs del KIT pueden adquirirse escogiendo color. Para acuarios marinos se puede solicitar por el mismo precio, el LED 1W Azul 465 nm de 20 lúmenes.

WHITE + BLUE LED Aquarium Reef corals grow light Panel

© LEDwholesalers

Precio: 145 $ KIT LEDwholesalers para acuario de arrecife

Sin duda, por especificaciones y por precio tenemos un producto muy adecuado y accesible. La empresa LEDwholesalers también ofrece otra versión de luz blanca pensada para fotografía, pero que es excelente para acuarios dulces plantados.

En una placa de aluminio de 25 x 25 cms, se presentan 36 LEDs de 1W cada uno, combinados con luz blanca (5500º K) y luz actínica (455 nm). Se sirve preparado para conectar directamente a enchufe. Su consumo sólo es de 40W. Esta versión debe ofrecer cerca de 2000 lúmenes (contando que la luz actínica tiene menos potencia luminosa).

Brightest Day Light White LED Photography Video Panel

© LEDwholesalers

Precio: 155 $ KIT LEDwholesalers de utilidad para acuario dulce plantado y como foco en fotografía

Al igual que el anterior modelo, los LEDs son de 1W, tipo Edison de 5500º K (justo la mejor luz diurna para el desarrollo de plantas de acuario).

Para el mundo del automóvil también existe un gran desarrollo de LEDs (normalmente tipo SMD). Algunos pueden ser interesantes, pero hemos de analizar si el color de luz se ajusta a nuestros intereses y por ahora, la potencia se queda algo corta. En la actualidad se está imponiendo la llamada luz Xenon, con unos rangos de blanco tan variables en ºK que es necesario conocer exactamente que color calibrado se corresponde al LED.

Así pues, nos encontramos con esta opción, la mini plataforma (30 LEDS alto brillo) SPIDER de 2W de consumo y que ofrece aproximadamente 140 lúmenes.

© MICROLUZ

Continuando con los LEDs tipo SMD, ya existen de 1W y se ofrecen en KITs conectables. En este ejemplo se muestra un dispositivo de 6W que ofrece una potencia luminosa que según el vendedor era de 60.000 lux, o 5574 lúmenes. Seguramente debe tratarse de un error, pues por el tipo de LED esta luminaria podría ofrecer con seguridad un máximo de 500 lúmenes (10 veces menos que lo especificado).

UN EXPERIMENTO CON TIRAS DE LED

Seguimos con los LED tipo SMD de alto brillo. Precisamente hace unas semanas el maestro NO ONE realizó en su weblog un experimento del que vamos a hacer un resumen por su importancia didáctica. Aprovechamos para agradecer a NO ONE su gentileza por permitirnos conocer sus investigaciones: Seguimos con los LEDs (recomendable leer el artículo completo)

NO ONE nos muestra una experiencia muy bien detallada. Con LEDs SMD de alto brillo en tiras, combina los de color blanco con los de color azul (luz adecuada para un biotopo de arrecife).

© NO ONE

La presentación de los LEDs es impecable. Van todos bien unidos, para producir un foco de luz homogéneo. La luz producida por los LED define perfectamente las formas de los objetos que contiene el acuario.

© NO ONE

Pero el problema se presenta con los SMD es que es una luz extremadamente focalizada que pierde potencia en los rincones y el fondo. Tal como explica el mismo NO ONE:

© NO ONE

Como podrán observar, es una iluminación muy agradable... pero no tiene penetración, la parte mas baja de mi tanque se veía en penumbra, como cuando solo había una tira de leds.

Considero que el experimento no fue satisfactorio (quizá para iluminar un nano si) por lo que en lo futuro intentaremos con unos bonitos LEDs LUXEON.

UNA VERDADERA FUENTE DE INSPIRACIÓN TECNOLÓGICA

La creación de una plataforma LED para acuarios se ha convertido en una creativa explosión de ideas y diseños. En casi todos los foros de todo el mundo se pueden encontrar diseños de una calidad absoluta.

En los distintos foros de Internet pueden encontrarse toda clase de experimentos con LEDs

Para los que deseen usar su ingenio e inventiva, dejamos aquí unas pautas a tener en cuenta para la creación de una luminaria LED.

1. Los LEDs están calibrados de fábrica con un color concreto. El color de luz para biótopos dulces debe ser blanco puro, mejor la de 5500º K. En el caso de un biotopo de arrecife a esta luz blanca se le debe sumar azul actínica (entre los 400 y los 480 nm)

2. Para construir una plataforma de LEDs hemos de conocer para que biotopo será destinado. Los seres vivos que mantenemos en estos ecosistemas acuáticos requieren según su origen de distintas potencias luminosas. Esto es vital para los organismos fotosintéticos.

3. Una referencia muy próxima a modo de ejemplo en tanques relativamente pequeños (es imposible ofrecer datos rigurosamente exactos, pues intervienen factores como la altura del tanque, las especies mantenidas, etc.) de las necesidades luminosas de acuarios:

Acuario dulce plantado 25-50 litros 600 lúmenes
Acuario arrecife (con actínica) 30-50 litros 1500 lúmenes

Acuario dulce plantado 80 –100 litros 900 lúmenes
Acuario arrecife (con actínica) 50-80 litros 2500 lúmenes

Acuario dulce plantado 100 litros 1300 lúmenes
Acuario arrecife (con actínica) 115 litros 3300 lúmenes

4. Los LED estándar y otros como los superflux o SMD no requieren disipación de calor. Las bombillas dicroicas ya llevan este dispositivo. El problema, es que al no tratarse de LEDs de alta potencia luminosa no terminan de ofrecer buenos resultados. Se debe decir que a medida que pasa el tiempo, las propuestas son más potentes y finalmente es posible que lleguen a los requerimientos exigidos.

5. Los LEDs de alta potencia luminosa son los adecuados para iluminar ecosistemas. Se requiere de una plancha metálica o disipador para que no se quemen al utilizarlos.

6. Sin lugar a dudas, por su bajo consumo y ventajas, la luz LED o su evolución en otras fuentes luminosas, se convertirá en la luminaria más extendida del futuro. Por este motivo, es aconsejable no invertir demasiado dinero en experimentos y mejor esperar a que los precios sean todavía más accesibles.

A continuación ofrecemos una galería con algunas imágenes pertenecientes a ingenios o prototipos fabricados por verdaderos pioneros en este apartado tecnológico:

© SUPERCOLEY

© HOPPY

© KEB82

© TEMUCHIN

© MALAYBISWAS

© SOUWAFE

NOTA: El LED se está imponiendo. Poco a poco, nuestras vidas están entrando en esta nueva manera de iluminar espacios. Con esta luz podemos imitar los matices del Sol y de cualquier otra fuente luminosa.

Es tan rápida la evolución de estos diodos, que es difícil poder hacer un seguimiento absolutamente riguroso sobre ellos. Los precios de estos dispositivos están bajando y empiezan a equipararse a otras luminarias. Ya pueden encontrarse en los grandes almacenes bombillas de LEDs, incluso empiezan a verse las de alto brillo (dicroicas de 3 y 5W). Por otro lado, los aparatos de TV empiezan a incorporar esta tecnología, retroiluminando la pantalla con una nitidez que no se conocía hasta el momento.

Nuestro propósito es crear una pantalla de gran rendimiento (la primera imagen del artículo ilustra lo que estamos diseñando), por poco dinero y con inmejorables resultados adecuados para los diferentes biotopos iluminados. La prudencia nos dicta que debemos esperar un poco más, siguiendo la evolución de esta tecnología en el marco de una crisis económica mundial, pues todo apunta a que lo mejor está por llegar. Seguiremos informando.

En un futuro próximo tendremos LEDs hasta las orejas: ¿todas las paredes de casa paneladas o apantalladas? Despertaremos rodeados por una playa paradisiaca o una selva esmeralda...