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[Alejandro Mateos]

Bien, pues vamos a empezar a darle un poco de enfoque práctico al asunto. El método de diseño que yo utilizo es el siguiente:
1º Decidir qué nivel de intensidad de luz necesito, en lux (nivel mínimo y nivel máximo).
2º Según la superficie del fondo del acuario, convertir los lux a lúmenes, sabiendo que 1 lux es igual a 1 lux multiplicado por 1 metro cuadrado.
3º Una vez que sé los lúmenes que deben llegar al fondo del acuario, aplico unos factores de corrección ya que los lúmenes que salen de la fuente de luz son más de los que llegan al fondo. Este es un tema totalmente empírico y muy aproximativo, aunque algún día escribiré datos reales tomados con luxómetro. Yo estimo que se pierden un 10% en la lente del led (si se usa), un 20% en una tapa limpia de cristal o metacrilato (si la hay), un 10% por reflexión en la superficie del agua, y entre un 10-50% por absorción a través de la columna de agua (según la turbidez y la presencia o no de pigmentos).
4º Una vez sé los lúmenes que debe emitir la fuente de luz, y sabiendo cuántos lúmenes puede dar cada led, sé los leds que voy a necesitar.
5º Una vez que sé la cantidad de leds que necesito, sé qué tipo de fuente(s) necesitaré para hacerlos funcionar.

[Alejandro Mateos]

Primero, los lux.
El lux es una unidad que mide la iluminancia. Este concepto indica la cantidad de luz que recibe un objeto en su superficie, medida según la sensibilidad del ojo humano. Cuantos más lux, el ojo percibe los objetos como más iluminados.
El lumen es distinto. El lumen es la cantidad de luz emitida por una fuente de luz, y ajustada también a la sensibilidad del ojo humano.
Me gusta usar el símil de la alcachofa de ducha y el plato de ducha. La alcachofa es la fuente de luz, y el plato el objeto iluminado. Cada una de las gotas de agua, es un fotón. Pues bien, digamos que la cantidad de agua que sale por segundo por la alcachofa (la cantidad de gotas) son los lúmenes. Se entiende que esta cantidad de agua es independiente de la superficie sobre la que vaya a caer, de lo grande que sea, de lo lejos que esté, etc. Así, los lúmenes son propios de la fuente de luz, e independientes de las características de la superficie que vaya a iluminarse.
Volviendo al plato de la ducha, se entiende también que si el plato está muy lejos de la alcachofa, es muy grande, y las gotas de la ducha tienen un ángulo de apertura constante (como sucede con la luz) se mojará más despacio. Pues bien, medir el "cuánto de deprisa se moja" es lo mismo que medir "cuán iluminado está" si se trata de fotones, y esto son los lux.
En conclusión, para una misma cantidad de lúmenes, tendremos más lux cuanto más pequeña sea la superficie sobre la que impactan esos lúmenes.

¿Cuántos lux necesitamos? Depende.

Depende del tipo de ecosistema que queramos crear. Hay muchísimas tablas y escalas por internet que dan valores orientativos, en el campo que nos interesa:
- Una luz muy ténue (por ejemplo en un arroyo cubierto totalmente por galería vegetal densa, en una latitud ecuatorial-tropical) tendríamos unos 500 lux.
- Una luz débil-moderada (por ejemplo, el mismo arroyo cubierto sólo parcialmente por vegetación poco densa) tendríamos unos 5000 lux. Es el nivel de luz habitual en la mayoría de acuarios.
- Una luz moderada-alta, equivalente a una profundidad de agua limpia de más o menos 1 metro, sin cobertura vegetal, sería de unos 15000-20000 lux (por ejemplo, en acuarios con plantas exigentes, "acuarios holandeses").
-Una luz alta-muy alta sería equivalente a unos pocos centímetros de agua bajo un sol ecuatorial, cerca del mediodía y poco nublado, hablaríamos de unos 30000-50000 lux. Correspondería a los acuarios de arrecife con más potente iluminación. A partir de este nivel la mayoría de organismos fotosintéticos fotoinhiben, es decir ya no usan la luz sino que más bien luchan para defenderse de ella, por eso es un nivel que no conviene rebasar.
-La luz más alta que podríamos tener con el sol sería sobre la superficie de la tierra (o el agua), al mediodía, con cielo totalmente despejado y condiciones idóneas, pudiendo rondar los 100000 lux en algunos momentos.

En el área que nos interesa (killis) nos moveríamos probablemente entre los 500-5000 lux para la mayoría de las especies. Tendríamos la ventaja de que como los leds se pueden dimear (regular su luz) podremos ajustar después el nivel a los requerimientos del pez o la planta que nos interese.

[Alejandro Mateos]

Supongamos entonces que tenemos un acuario de, por ejemplo, 40x20 cm de base. La superficie de la base es de 0,08 metros cuadrados.
Si queremos que tenga una iluminancia de por ejemplo 3000 lux, y como un lux es igual a un lumen partido por 1 metro cuadrado, a la base del acuario deberán llegar: 3000 x 0,08 = 240 lúmenes. Esos son los lúmenes que tienen que llegar a la base del acuario, pero ¿cuántos salieron de la fuente de luz? Muchos más, porque parte quedaron por el camino...
Aplicando los factores de corrección de citaba antes, tendríamos (yendo de abajo a arriba, o sea, del final al principio en el camino recorrido por la luz):
- Lúmenes en la base: 240
- Lúmenes antes de pasar por la columna de agua (por ejemplo 20% de absorción del agua): 240/0,8=300 lúmenes
- Lúmenes antes de atravesar superficie del agua (pérdida por reflexión 10%): 300/0,9=333 lúmenes
- Lúmenes antes de atravesar la tapa del acuario (limpia, pérdida del 20%): 333/0,8=416 lúmenes
- Lúmenes antes de atravesar la lente del led (pérdida máxima del 10%): 416/0,9=462 lúmenes.

Así que prácticamente la mitad de los lúmenes producidos por la fuente de luz se han quedado por el camino, llegando al fondo sólo la otra mitad. Este es un hecho que pocas veces se tiene en cuenta en su justa medida, y que ha acarreado muchas frustraciones y agrias discusiones  . Y todos estos cálculos presuponiendo que se trata de leds, que no necesitan reflectores y emiten direccionalmente; si no ni os cuento, las pérdidas serían mucho mayores por ejemplo con fluorescentes.

[Alejandro Mateos]

Como anticipo de lo que veremos mañana, os dejo el enlace a la hoja de datos de dos de los leds de la marca Cree que usaremos para los ejemplos.

El XP-G:
http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/LED%20Components%20and%20Modules/XLamp/Data%20and%20Binning/XLampXPG.pdf

El XM-L:
http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/LED%20Components%20and%20Modules/XLamp/Data%20and%20Binning/XLampXML.pdf

[IGNEUS]

Alejandro
Muchas gracias por ""Ilumínanos"
Es increíble lo bien explicadoq está.
Me alegro q hayas trasladado la conversación del whats up del Grupo Norte al foro de laSEK dando oportunidad a todo el mundo a beneficiarse de ella.
Ojalá cunda el ejemplo.
José María ay decías sobre un filtro novedoso?
UN ABRAZO
JOSE

[Gerar]

muy bueno Alejandro,pena que no tenga megas libres para asimilar tanta información>

Enviado desde mi Orange Monte Carlo usando Tapatalk 2

[PERE SASTRE]

Gracias Alejandro, espero con expectación más información..... Posiblemente sería muy interesante -como bien apunta José Ramón- que todo este post se convirtiera en un artículo de consulta... 

Cordialmente

[Neli]

Muchas gracias, la verdad es que en este tema tan de moda se necesita una buena explicación como la tuya.

Vas a tener que organizar un talles para las clases prácticas   

[Nachodiscus]

Impresionante,.........

[Hidalgo]

Que quieres que te diga, se me ha quedao una cara bobo tremenda.
Muchas gracias

[Neli]

Deciros que hace unos meses Alejandro en unas "Charlas" nos habló de la reproducción de killis anuales y de iluminación led. Después de escucharle salimos de allí todos con ganas de meternos en anuales, algunos a empezar con los killis, y lo que nos quedó más que claro es el tipo de LED que debemos montar en nuestros acuarios, porque además también llevó material para que lo viéramos y entender el montaje. Bueno la charla quedó resumida en dos cosas:
LED     -  CREE
KILLIS - CAMBIOS DE AGUA

[Alejandro Mateos]

Bueno, pues si habéis hecho los deberes y habéis echado un vistazo previo a las hojas de características de los leds Cree que os dejé, hoy os costará menos. Vamos a echar un vistazo a la primera hoja de datos, que es la del modelo XP-G.
Vamos sólo a lo que nos interesa más, para complicarnos lo menos posible:

Página 2:
"Characteristics". Está claro el título. En la tablita de debajo vamos a:
- "Viewing angle", significa ángulo de visión, es el ángulo del haz de luz emitido por el led, a la derecha pone 125º. Fácil. Vemos que si no ponemos una lente, el led de fábrica da un haz de luz bastante abierto. Ya hablaremos de las lentes.
- "DC current": corriente máxima que soporta el led: 1500 mA
- Varias filas llamadas "Forward voltage": voltaje que aparecerá entre los polos del led cuando le atraviese la corriente que se indica en cada una de las filas correspondientes.
- "Led junction temperature": temperatura máxima a la que debe estar el núcleo del led: 150ºC. Parece mucho, pero no lo es. Además es el máximo, lo recomendable es que no pase de 60-80ºC.

Página 3:

"Flux characteristics" -> Características de flujo luminoso de este led
En la columna de la izquierda, los distintos sub-modelos del led XP-G de Cree, con distintos colores de luz. Nos quedamos por ejemplo con el Cool-White, que da una luz blanca fría (a su derecha indica que es de unos 5000a 8300 K). Dentro del blanco frío, Cree ofrece tres subtipos de led según su eficiencia creciente, y los tipifica R3, R4, R5. Nos quedamos con el R5. Inmediatamente a la derecha de R5, nos indica que ese led produce un mínimo de 139 lúmenes cuando le atraviesa una corriente de 350 mA (según reza en la cabecera de esa columna). A esa corriente de 350 mA se le considera la corriente "típica", y se establece que tiene un valor arbitrario del 100%. No es la corriente máxima, es la de referencia con respecto a la cual se especifican otros valores.
A la derecha de "139", otras columnas rezan "260", "348" y "463". Son los lúmenes que ese led produce a 750 mA, 1000 mA y 1500 mA respectivamente. Recordemos que, para este led, 1500 mA es el máximo recomendado.

Página 4:
Arriba, espectro de emisión para cada longitud de onda según el subtipo de led (cool-white, neutral-white, warm-white). Volveremos a los espectros más adelante en este curso.
Abajo, gráfica que representa la relación entre la temperatura del led y su capacidad para producir luz. Vemos que cuando el núcleo del led está a 150ºC (máximo recomendado), produce sólo un 70% de la luz que es capaz de producir cuando está a 25ºC. Si la amenaza de destrucción del led era un buen primer motivo, este es el segundo motivo por el que interesa mantener el led lo más frío posible.

Página 5:
- Arriba, características eléctricas del led. Esta curva es importante comprenderla si pretendemos comenzar a hacer nuestros propios diseños. Relaciona el voltaje entre polos del led con la corriente que lo atraviesa. Es una curva exponencial, a medida que vamos aumentando el voltaje, cada vez incrementos más pequeños de voltaje producen incrementos más grandes de corriente. La corriente produce calor, y el calor destruye el led. Así que cuidado con los voltajes descontrolados. Para tener un buen control de la corriente, recordemos, tenemos que usaaaar.... FUENTES DE CORRIENTE, no fuentes de voltaje. ¡Muy bien!
- Abajo, flujo luminoso producido vs. corriente. Otra curva trascendental a la hora de diseñar. Esta curva nos relaciona la corriente que atraviesa el led con la cantidad de luz que produce. La corriente se indica en mA. La intensidad de la luz se indica de una forma particular: como flujo luminoso relativo. ¿Os acordáis que dijimos que 350mA era la corriente típica, establecida como el "100%", y que a esa corriente el led producía 139 lúmenes de luz? Pues bien, si vamos a la gráfica vemos que a 350 mA la curva corresponde con el 100% de flujo relativo (139 lm). Y si nos vamos a 750 mA, vemos que corresponde al 200% aprox. (es decir, el doble que la típica: 139 lm x 2 = 278 lm). Y si nos vamos a 1300 mA, la curva nos indica un 300% relativo sobre el flujo luminoso típico (139 lm x 3 = 417 lm).

Y de momento, esto es lo importante.
Si se entiende esto, ya se pueden empezar a diseñar circuitos y luminarias con leds.

Mañana empezaremos a ver cómo de un modo práctico.

 

[Neli]

Que completito todo!
Promete la parte práctica.

Jiayu G3S - Tapatalk