Ámbito de aplicación
El cultivo interior comercial exige un sistema de iluminación LED diseñado en torno a objetivos de DLI propios del cultivo, el PPFD en el dosel, el fotoperiodo, la eficacia de la luminaria, la uniformidad de la luz y el coste de explotación. Como una sala cerrada no recibe luz natural, cada fotón que utiliza el cultivo hay que comprarlo: la secuencia de diseño va del DLI objetivo al PPF entregado y de ahí al número de luminarias, nunca de vatios por metro cuadrado.
Imagen de referencia de un entorno tipo para el cultivo interior comercial: no es la instalación de un cliente.
Punto técnico de esta página
Dimensionado de luminarias por DLI, uniformidad y coste de la luz entregada
Cómo funciona esta aplicación
Una sala cerrada elimina las dos variables en las que confían los cultivadores de invernadero: la luz natural y la estación. Eso hace que el diseño lumínico sea totalmente determinista y, al mismo tiempo, que cada error de diseño sea permanente. Una vez colgadas las luminarias, la separación, la altura de montaje y el reparto de circuitos fijan la distribución de la luz durante años, y la factura eléctrica sigue a la potencia instalada todos los días.
La consecuencia práctica es que la unidad útil de comparación no es la potencia de la luminaria sino los fotones entregados por unidad de energía — PPF en µmol/s y PPE en µmol/J — junto con la regularidad con la que esos fotones llegan al dosel. Dos luminarias de la misma potencia pueden diferir en un tercio de PPF, y una implantación con un PPFD medio correcto pero una uniformidad pobre sigue produciendo cosechas irregulares.
La eficacia también tiene un techo físico, lo que resulta útil cuando un proveedor cita una cifra espectacular. Una revisión publicada sobre la física de los LED y el diseño de luminarias sitúa el límite práctico en torno a 3.4 µmol/J para luminarias de blanco + rojo y 4.1 µmol/J para azul + rojo, con ambas cifras cayendo alrededor de un 10 % en cuanto se añade protección óptica para ambientes húmedos (Kusuma, Pattison & Bugbee 2020). Una oferta que promete bastante más está describiendo un método de medición, no una luminaria.
La secuencia que sigue esta página es la siguiente: fijar los objetivos de cultivo y de estadio, convertirlos en una necesidad total de PPF, dimensionar el número de luminarias con un margen de utilización, verificar la uniformidad a la altura de montaje prevista y, por último, contrastar la densidad de potencia con la capacidad de climatización y con el presupuesto eléctrico.
Retos de la aplicación
Estas restricciones deciden si un plan lumínico funciona en una explotación en marcha.
Sin luz natural gratuita, la energía anual de iluminación es simplemente potencia instalada × fotoperiodo × 365. Una pérdida del 10 % en la eficacia de la luminaria es, por tanto, un sobrecoste permanente del 10 % sobre el mayor coste controlable de la sala; de ahí la necesidad de separar la PPE y las promesas de lúmenes por vatio antes de comparar ofertas.
Una sala puede promediar el PPFD objetivo mientras las mesas de borde y los extremos de pasillo quedan muy por debajo. Las plantas en posiciones poco iluminadas se estiran, maduran más tarde y desajustan la planificación. La uniformidad es el resultado de una implantación — altura de montaje, separación, ángulo del haz y reflectancia de las paredes — y no una característica de la luminaria por sí sola.
Las luminarias de interior ceden la mayor parte de su potencia absorbida como calor dentro del envolvente climatizado. Las decisiones de densidad de potencia son, por tanto, decisiones de climatización: subir el PPFD añadiendo luminarias añade a la vez la carga eléctrica y el frío necesario para evacuar ese calor.
Las zonas de propagación, vegetativo y floración necesitan PPFD y fotoperiodo distintos. Si el único órgano de mando es un interruptor de pared, la sala solo puede aplicar una receta. La regulación y el control por zonas deben especificarse en la fase de diseño, porque adaptar protocolos de control a luminarias selladas rara vez es realista.
Sustituir HPS uno a uno por potencia suele pasarse o quedarse corto en el PPFD entregado, porque HPS y LED distribuyen la luz de forma distinta y las luminarias LED modernas entregan más PPF por vatio. Un proyecto de retrofit parte del PPF medido de las luminarias existentes, no de su potencia en placa.
Necesidades lumínicas
Cada parámetro se deduce del cultivo, del edificio y del modo de explotación, nunca de una regla fija de vatios por metro cuadrado.
| Parámetro | Objetivo de diseño | Por qué importa |
|---|---|---|
| Integral diaria de luz (DLI) | Propia del cultivo y del estadio; los rangos de diseño citados habitualmente son ~12–17 mol/m²/day para lechuga y hortalizas de hoja, ~20–30 para cultivos de fruto y más para cultivos florales muy exigentes | El DLI es la dosis fotónica total por día y la magnitud a la que responde realmente el cultivo: la cantidad que hay detrás de la revisión de investigación sobre el DLI y de los mapas nacionales de DLI de Estados Unidos (Faust & Logan 2018). Combina PPFD y fotoperiodo en un único objetivo. |
| PPFD en el dosel | Deducido del DLI y del fotoperiodo: PPFD = DLI ÷ (fotoperiodo × 0.0036) | El PPFD es la intensidad instantánea a la altura del dosel; es la especificación que la implantación de luminarias debe entregar realmente. |
| Fotoperiodo | Normalmente 14–20 h en producción vegetativa; 12 h para floraciones sensibles al fotoperiodo | Un fotoperiodo más largo reduce el PPFD necesario para un mismo DLI, pero añade energía y puede afectar la morfología y la floración. |
| Uniformidad | Buscar una relación mínimo/media de aproximadamente 0.8 o mejor en el dosel útil | La uniformidad determina si las plantas más débiles limitan el lote. Hay que medirla sobre una retícula, no en un punto. |
| Eficacia de la luminaria (PPE) | Comparar µmol/J dentro de la misma clase de PPF; una PPE mayor reduce los kWh para la misma luz entregada | La eficacia convierte los fotones en coste de explotación. Importa más en salas de interior que en cualquier otra aplicación. |
| Altura de montaje y separación | Fijadas por la distribución del haz y la uniformidad objetivo; verificar con una retícula de PPFD a la altura del dosel | Elevar las luminarias mejora la uniformidad pero pierde intensidad; hay que equilibrar ambas cosas con la altura del techo. |
| Regulación y control | 0–10 V, PWM o multicanal por zona, con programación horaria | Las recetas por estadio, las rampas de amanecer/atardecer y la gestión de picos dependen todos de una potencia controlable. |
| Índice de protección | IP54 como mínimo para salas secas; IP65 donde haya lavado, nebulización o humedad alta | La práctica de riego y saneamiento decide la protección del envolvente, no la hoja comercial. |
Datos de referencia
Valores de diseño procedentes de la literatura hortícola y de las normas. Son puntos de partida para sus propios ensayos, no garantías de rendimiento.
| Cultivo | DLI típico (mol/m²/day) | PPFD a 16 h (µmol/m²/s) | Nota de diseño |
|---|---|---|---|
| Lechuga / hortalizas de hoja | 12 – 17 | 210 – 295 | Por encima del rango superior aumentan el riesgo de necrosis marginal y de subida a flor; el movimiento de aire importa tanto como la intensidad |
| Aromáticas culinarias (albahaca, menta) | 15 – 25 | 260 – 435 | La albahaca responde con fuerza al DLI; mantenga la uniformidad ajustada o la altura del dosel variará |
| Microbrotes | 6 – 12 | 105 – 210 | Ciclos cortos; la luz rara vez es el factor limitante frente a la densidad de bandejas |
| Tomate / pimiento (interior) | 20 – 30 | 350 – 520 | Los cultivos de fruto necesitan un DLI alto más control de CO₂ y VPD para aprovecharlo |
| Fresa (interior) | 15 – 25 | 260 – 435 | El fotoperiodo interactúa con el cultivar; verifique antes de fijar una receta |
| Cultivos florales de alta demanda lumínica | 30 – 45+ | 520 – 780+ | Solo son rentables con enriquecimiento de CO₂, control climático estricto y luminarias de PPE alta |
La columna de PPFD se ha convertido como PPFD = DLI ÷ (fotoperiodo × 0.0036) a 16 h. Rangos de diseño recopilados de la literatura de extensión e investigación hortícola; el concepto de DLI y su medición se revisan en Faust & Logan (2018). El cultivar, el CO₂, el VPD y las condiciones de la zona radicular desplazan el óptimo: considere estos valores como puntos de partida para sus propios ensayos, no como normas.
| Concepto | HPS 1 000 W (doble casquillo) | Barra LED clase ~720 W | Qué comprobar en una oferta |
|---|---|---|---|
| PPF típico | ~1 700 – 2 100 µmol/s | PPF comparable o superior con menor potencia absorbida | Un informe de PPF medido, no una estimación calculada |
| Eficacia | ~1.7 µmol/J (medida) | Clase ~2.6 – 3.0 µmol/J | PPE a la misma corriente de trabajo que la configuración ofertada |
| Calor cedido a la sala | Carga radiante y convectiva alta | Carga total menor, distribución distinta | Capacidad de refrigeración por m² de dosel |
| Distribución | Amplia, exige separaciones grandes | Barras dirigidas, separación más cerrada | Retícula de PPFD a la altura de montaje prevista |
| Control | Conmutación por contactor / relé | Regulación 0–10 V o PWM por zona | Protocolo, número de canales y compatibilidad del controlador |
Comparación de métodos únicamente. La eficacia medida de un HPS de 1 000 W de doble casquillo y de las mejores luminarias LED disponibles en su momento se situó en 1.66–1.70 µmol/J para ambas, frente a 1.02 µmol/J de un HPS de 1 000 W de casquillo mogul y 1.46 µmol/J del cerámico de halogenuros metálicos (Nelson & Bugbee 2014); las barras LED han mejorado desde ese conjunto de datos, el HPS no. Las cifras reales dependen de las luminarias y de las tarifas que esté comparando.
Diseño de la instalación
El orden importa: primero la geometría y los objetivos, después el número de luminarias y por último la verificación y la regulación.
Anote un objetivo por zona. Una sala única que atiende varios estadios siempre compromete uno de ellos; si el calendario necesita propagación y floración, planifíquelas como zonas de iluminación separadas con control independiente.
Divida el DLI por el fotoperiodo y por 0.0036. Un fotoperiodo de 16 horas a 30 mol/m²/day necesita unos 520 µmol/m²/s; el mismo DLI repartido en 20 horas necesita unos 417 µmol/m²/s, a cambio de cuatro horas más de carga.
Multiplique el PPFD en el dosel por la superficie de dosel, divida por un factor de utilización de aproximadamente 0.8 que cubra pérdidas en paredes, derrame y falta de uniformidad, y divida después por el PPF de la luminaria. Redondee por filas, no por luminarias sueltas, para que la separación siga siendo regular. Trate el factor de utilización como un margen de diseño y no como una propiedad medida de la sala: existe solo hasta que una retícula de PPFD a la altura de montaje prevista lo sustituye.
Fije juntos la separación y la altura de montaje, revise las filas de borde contra las paredes y solicite al proveedor una retícula de PPFD a la altura del dosel. Las paredes reflectantes ayudan, pero no corrigen una separación ya demasiado amplia.
Divida la potencia instalada entre la superficie de dosel para obtener W/m². Ese número fija a la vez el diseño de los circuitos y la carga de refrigeración, y es la forma más rápida de detectar un plan lumínico técnicamente correcto pero inviable de explotar.
Decida el protocolo de regulación, la agrupación por zonas, el índice de protección según su práctica de riego y cómo se limpiarán y mantendrán las luminarias. Estos cuatro puntos provocan la mayoría de las reclamaciones posteriores a la instalación y no se pueden añadir después a bajo coste.
Ejemplo de cálculo
Ejemplo ilustrativo: supuestos indicados abajo, sin datos de clientes
| Paso | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Comprobación de la integral diaria de luz | DLI = 450 × 18 × 0.0036 | 29.2 mol/m²/day — el techo del rango de diseño de cultivos de fruto, así que confirme que el CO₂ y el VPD pueden sostenerlo |
| PPF entregado a la altura del dosel | 450 µmol/m²/s × 300 m² | 135 000 µmol/s |
| PPF instalado con el margen de utilización | 135 000 ÷ 0.8 | 168 750 µmol/s de PPF instalado |
| Número de luminarias | 168 750 ÷ 810 µmol/s por luminaria | 208.3 → redondeo a 209 luminarias |
| Comprobación de la separación | 300 m² ÷ 209 luminarias | 1.44 m² por luminaria — unos centros de 1.2 × 1.2 m; confirme que es ejecutable alrededor de puertas y pasillos |
| Densidad de potencia | 209 × 300 W ÷ 300 m² | 209 W/m² instalados — una carga de refrigeración tanto como una carga eléctrica |
| Energía diaria de iluminación | 209 × 0.3 kW × 18 h | 1 128.6 kWh/día para la sala |
Cada número anterior se apoya en un mismo conjunto de supuestos: PPFD objetivo, superficie de dosel y PPF de la luminaria. Cambie la luminaria por un modelo de 400 W y el recuento, los W/m² y los kWh se mueven a la vez; por eso una oferta que indica un número de luminarias sin indicar su PPF ni su potencia absorbida no se puede comprobar. Esto es un presupuesto de fotones, no un diseño lumínico, y no es un PPFD verificado.
Tres tipos de cifras distintas
El ejemplo anterior es una estimación inicial. No es un plan lumínico ni un PPFD verificado. Solo separando estos tres niveles un presupuesto de fotones deja de convertirse en un rendimiento prometido.
El presupuesto de fotones anterior: PPFD objetivo × superficie de dosel ÷ margen de utilización ÷ PPF de la luminaria.
Aritmética únicamente. Suficiente para dimensionar una consulta, un margen eléctrico o una comprobación rápida de la oferta de un proveedor, y explícitamente no una promesa de rendimiento.
Posiciones de las luminarias, altura de montaje, ángulo del haz, reflectancia de las paredes y bordes de pasillo convertidos en una retícula de PPFD prevista.
Un entregable de diseño: un mapa de PPFD a la altura del dosel, con la media, la relación mínimo/media y la altura de medición declaradas.
PPFD medido sobre una retícula en la sala construida, a la altura de montaje y al nivel de regulación documentados, con un sensor cuántico calibrado.
Datos de medición únicamente. Es la única etapa que puede describirse como rendimiento entregado, y debe repetirse tras cualquier cambio de separación, altura de montaje o ajuste de regulación.
Selección de luminarias
Selección entre las seis categorías de luminarias que fabricamos; la combinación correcta depende de la altura libre, de la arquitectura del dosel y de las necesidades de regulación.
Iluminación superior principal de salas de dosel extenso
Los conjuntos de barras reparten la salida en una huella amplia, que es lo que necesitan las salas grandes para una cobertura regular; los chasis plegables reducen el volumen de flete en pedidos de distribuidor y de proyecto.
Salas de techo bajo, salas de vegetativo y zonas pequeñas
Un panel compacto concentra un PPF alto en una huella pequeña, lo que encaja en salas donde la altura del techo limita la distancia de montaje o donde las zonas son estrechas.
Doseles densos y mesas de varios niveles
La luz superior por sí sola no llega al tercio inferior de un dosel alto y denso; unas barras finas colocadas dentro del dosel elevan el nivel lumínico allí donde se deciden el cuajado y la calidad de la hoja.
Productos reales
Los valores mostrados son los datos confirmados de la ficha del producto correspondiente. Los parámetros que la fuente no confirma no aparecen aquí.
Barra plegable de 800 W, 160 lm/W con diodos Samsung, chasis abierto de 1100 × 1100 mm o 1800 × 1100 mm.
Ver la ficha del producto
Panel de 100/200/300 W con tabla publicada por nivel: 220, 451 y 810 µmol/s a 2.1, 2.2 y 2.7 µmol/J.
Ver la ficha del producto
Barra intercopa de 150 W con emisión en tres caras, 1156 mm, 18 000 lm, IP65, montaje por cable o soporte.
Ver la ficha del productoOEM y ODM
Fabricamos luminarias bajo especificación, documentamos lo que se ha construido y acompañamos el trabajo de certificación y embalaje que exige un programa de marca propia.
Errores frecuentes
Todos estos puntos aparecen solo después de la instalación, cuando la implantación y los circuitos ya están fijados.
| Error | Qué hacer en su lugar |
|---|---|
| Comprar por vatios por metro cuadrado | Convierta primero a PPF y PPE. Una diferencia de 30 W/m² no significa nada hasta conocer los µmol/J y los µmol/s por luminaria. |
| Citar un PPFD medio sin una retícula de uniformidad | Pida un mapa de PPFD a la altura de montaje y la separación previstas, y compare el valor mínimo, no solo la media. |
| Ignorar la carga de refrigeración que añade la iluminación | Añada la potencia de iluminación al balance térmico de la sala antes de fijar los objetivos de PPFD; de lo contrario la climatización no mantendrá el VPD a plena carga. |
| Iluminar en exceso una sala sin control de CO₂ ni de VPD | Ajuste el PPFD al resto del entorno. La luz por encima de lo que las plantas pueden usar se paga dos veces: en electricidad y en refrigeración. |
| Especificar luminarias sin regulación ni control por zonas | Planifique las recetas por estadio y las rampas de amanecer/atardecer en la fase de diseño; los protocolos de control no se pueden adaptar después a bajo coste. |
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Kusuma P., Pattison P.M. & Bugbee B., Horticulture Research 7:56 (2020)
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Faust J.E. & Logan J., HortScience 53(9): 1250–1257 (2018)
Respalda en esta página: El DLI como dosis fotónica diaria acumulada y como la magnitud sobre la que se construye la planificación del cultivo, además de la precisión de que la columna de PPFD de la tabla de cultivos es una conversión del DLI y no un objetivo independiente.
American Society of Agricultural and Biological Engineers, standard S640 JUL2017 (reaffirmed 2022)
Respalda en esta página: Las definiciones y unidades empleadas en toda esta página: PPF en µmol/s, PPFD en µmol/m²/s, DLI en mol/m²/day y PPE en µmol/J.
DesignLights Consortium, technical requirements effective 18 April 2025
Respalda en esta página: La exigencia de comparar los indicadores de eficacia y calidad dentro de una clase de luminaria y una configuración de ensayo definidas, en lugar de un número de titular: la base de la columna «qué comprobar en una oferta».
Cuando una fuente no pudo confirmarse como accesible al público, la afirmación se ha formulado de manera más prudente en lugar de dotarla de una referencia. Los rangos de diseño siguen siendo puntos de partida para sus propios ensayos: no son garantías de rendimiento, y ningún valor de esta página constituye una oferta.
Preguntas sobre la aplicación
Preguntas concretas sobre esta aplicación, con una respuesta directa y después una explicación.
Indique la superficie de cultivo, el cultivo y el estadio, el PPFD o el DLI objetivo, la altura libre o la distancia entre bandejas y sus requisitos de mercado. Recibirá una propuesta de luminarias, una recomendación de implantación y la documentación necesaria para su evaluación.
