Los Metal Halide, conocidos tambiĆ©n como: Metal Halógeno, Haluros MetĆ”licos o Halogenuros MetĆ”licos fueron considerados durante mucho tiempo como los reyes absolutos de la iluminación por su eficiencia, intensidad, poder de penetración y amplia selección de espectro para acuarios plantados y acuarios de arrecife. En aƱos recientes la dominancia de los Metal Halide ha estado en seria disputa con la aparición de una nueva generación de iluminación mĆ”s compacta, flexible y eficiente. El contrincante es la 3ra y Ćŗltima generación de iluminación general de alto poder denominado “LED” (Light Emiting Diodes).
La eficiencia de los LED “Diodos Emisores de Luz o Diodos Luminosos” han llegado hasta el punto que se ha llegado a comparar 9 Watts de iluminación LED contra 150 Watts de Metal Halide en el campo de la BotĆ”nica. Para constatar la veracidad del hecho replicamos el experimento en un artĆculo anterior en donde pusimos en prueba la eficiencia de ambas fuentes para inhibir el crecimiento de una alga marina denominada Caulerpa Taxifolia. Los resultados y detalles de la prueba lo pueden ver en el siguiente enlace:Ā
“LED vs Metal Halide ā 9W versus 150W”.
En esta oportunidad no vamos a tomar en cuenta la eficiencia de las fuentes en la fotosĆntesis, sino su eficacia como fuente de iluminación, su intensidad, la estĆ©tica de su espectro, asĆ como tambiĆ©n factores fĆsicos que puedan comprometer la estabilidad del sistema, la salud de los habitantes del acuario y el consumo elĆ©ctrico derivado directa e indirectamente con la utilización una u otra fuente.
Eficiencia en iluminación
Eficiencia en iluminación
Para determinar la eficiencia de una fuente de iluminación no debemos tomar en cuenta solamente la cantidad de lúmenes que pueda generar dicha fuente en relación a su consumo (lm/w), sino también la cantidad de Lux o flujo luminoso que pueda recibir el objeto o Ôrea que se intente iluminar.
En el caso de los Metal Halógenos o Metal Halide la emisión de su flujo luminoso es radial, lo cual quiere decir que la luz viaja o se proyecta en cualquier dirección. “Si” lo que se pretende iluminar es el piso, techo y las 4 paredes de una habitación, entonces no habrĆa ningĆŗn inconvenientes para su utilización, pero en el caso de un acuario solo nos interesarĆa iluminar lo que estĆ” contenido en su interior, y en estos caso los metal halide tendrĆan que recurrir a las pantallas reflectoras, que en el mejor de los casos solo podrĆan conducir el 70% de su flujo hacia la parte inferior, y sobre ese 70% habrĆa nuevamente un 60% o 70% mĆ”s de luz que se estarĆa desperdiciando en los costado del objeto o Ć”rea que se intenta iluminar.
Las 3 primeras fotos de la galerĆa de la parte superior corresponden a un acuario con tope abierto iluminado con una lĆ”mpara metal halide de 150W, y las siguientes 3 fotos corresponden al mismo acuario iluminado con una barra de iluminación LED de 27W. En las 3 primeras fotos podrĆ”n observar que la luz estĆ” iluminando el acuario y todo lo que estĆ” a su alrededor, desperdiciando asĆ su flujo luminoso y causando un efecto indeseado en las paredes, piso y otras Ć”reas circundantes al acuario. En las siguientes 3 fotos de esa misma galerĆa se puede apreciar que la luz emitida por los LEDs es extremadamente puntual e ilumina solo lo que necesita iluminar, se puede ver que no hay escape de luz en ninguna dirección, y se puede observar que hasta los vidrios del acuario en su parte interior estĆ”n exentos de reflejos indeseados que puedan diluir el efecto de contraste y textura en la superficie de las rocas vivas u otros objetos que se estĆ©n intentando iluminar.
Nota:Ā Las fotos fueron tomadas con exposición manual el mismo dĆa, en el mismo horario con la misma cĆ”mara, el mismo lente y con los mismos ajustes en balance, ISO, apertura y exposición. La diferencia en la intensidad de la luz, sensación de profundidad, textura y contraste se debe a la naturaleza lineal del flujo luminoso de los LEDs. Los colores lucen tambiĆ©n mucho mĆ”s ricos y vivos con los LEDs, pero no lo vamos a tomar en cuenta en esta oportunidad porque la barra que se utilizó es un prototipo con una mezcla de chips o LEDs UVA + (otros espectros) especialmente compuestos para estimular el crecimiento en Corales Duros SPS y para realzar los colores en estas especies de corales.
Medición de Intensidad
Para determinar la “eficiencia” en una fuente de iluminación tenemos que conocer su intensidad, (intensidad de la luz), pero lamentablemente la cantidad de terminologĆas y escalas para su medición tienden a ser inconsistentes y confusas entre los distintos campos que lo utilizan. Para disuadir las dudas o confusiones mĆ”s comunes en esta tópica, vamos a realizar un breve repaso de la sección de IluminaciónĀ para aclarar algunos de los tĆ©rminos mĆ”s utilizados:
Watt o Vatio: es el consumo elĆ©ctrico requerido por la fuente de iluminación, y solo tendrĆa algĆŗn tipo de utilidad cuando se estĆ” comparando el mismo formato y la misma generación de iluminación dentro de ese formato.
Lumens o LĆŗmenes:Ā es la unidad que indica la cantidad “total”de energĆa lumĆnica o luz que pueda producir una fuente determinada, pero en la prĆ”ctica podrĆa ser inĆŗtil “Si” la energĆa viaja o se proyecta hacia una dirección errónea.
Lumens/Watts:Ā es la eficiencia energĆ©tica para la producción de lĆŗmenes, pero nuevamente debemos de recordar que podrĆa ser inĆŗtil “Si” la luz no viaja hacia la dirección correcta.
Lux:Ā es conocido comoĀ “espectro visible”, y es la unidad utilizada en fotometrĆa para determinar la intensidad de la luz visible al ojo humano (380~780 nanómetros). Esta escala es utilizada para indicar la intensidad lumĆnica en los ambientes y estudios de grabación, filmadoras, cĆ”maras fotogrĆ”ficas, vialidades, sitios laborales, etc. La luz del Sol con cielos despejados en horas del medio dĆa promedia 100.000 Lux. En el trópico se han registrado hasta 120.000 Lux sobre la superficie marina y 25.000 Lux a 1 metro de profundidad bajo condiciones climatológicas óptimas de iluminación. 1 Lux es igual aĀ = lumens/metros cuadrados (lm/m2)
Luminous Flux – Flujo Luminoso:Ā es la unidad utilizada por fabricantes de luminarias para indicar la cantidad de luz presente en una superficie determinada a una distancia determinada. En otras palabras es laĀ cantidad de energĆa lumĆnica utilizable en una fuente, y normalmente estĆ” indicada en la tabla informativa de los empaques de los fabricantes para referirse a la eficiencia del producto.
PAR (Photosynthetically Active Radiation)Ā oĀ Radiación FotosintĆ©ticamente ActivaĀ :Ā es la unidad o escalaĀ objetivaĀ de medición para determinar la cantidad de energĆa radiante o fotones activos en el proceso de la fotosĆntesis, la longitud de onda que se toma en cuenta para esta medición estĆ” comprendida entre los 400 y 700 nanómetros. La cantidad de energĆa utilizable generada por la fuente es expresada en micromoles de fotones/m2/s.
Mediciones y escalas a tomar en cuenta en los acuarios
Tomando en cuenta la aclaratoria anterior, sabemos que en el caso especĆfico de los acuarios, los lĆŗmenes podrĆan ser cifras irrelevantes para determinar la eficiencia de una fuente de iluminación. La evaluación de una fuente de iluminación y las mediciones objetivas en estos casos deberĆan de ser realizadas tomando en cuenta la cantidad de Lux, Luminous Flux y PAR que emita la fuente.Ā Para la medición del Lux y Luminous Flux se utiliza un aparato llamado Light Meter o Luxmeter, y para la medición del PAR los Quantum Meter.
Prueba de Intensidad – LED vsĀ Metal Halide 27W vs. 150W
Sabemos que el Metal Halide consume 150W y sabemos que como promedio puede producir como mĆnimo 12000 lĆŗmenes. Por otro lado tenemos 27W de consumo por parte de los LEDs, los chips de la barra de iluminación son de 220 lĆŗmenes y en su totalidad producirĆan 1980 lĆŗmenes “Si” fuesen alimentados con una fuente de 700mA, pero el LED Driver que vamos a utilizar es de 680mA, asĆ que solo tendrĆamos 1900 lĆŗmenes aproximadamente. Estamos comparando 12.000 lĆŗmenes generados por el Metal Halide contra 1.900 lĆŗmenes que genera la barra de iluminación LED, y uno podrĆa asumir con facilidad que la intensidad de la luz o flujo luminoso emitido por el Metal Halide es mĆ”s intenso sobre el acuario, pero cuando fuimos a verificar con el Luxmeter, las cifras obtenidas nos indicó todo lo contrario.
La intensidad de la luz del Sol es de aproximadamente 75.800 Lux con cielos despejados en el sur de China a la 1:00 de la tarde, según muestras tomadas a finales del verano del presente año. La intensidad del Metal Halide de 150W (14.000K) ubicada a 20cm de la fuente nos arrojó una respetable cifra de 44.900 Lux en su punto mÔs intenso, pero la barra de iluminación LED de 15.000K (grados Kelvin) a 18cm de la fuente arrojó un resultado que quizÔs nadie se esperaba. La intensidad de la luz en la barra de iluminación LED de 27W resultó ser mÔs intensa que la luz del Sol a la 1:00 de la tarde, y resultó ser 2 veces mÔs intensa que el Metal Halide de 150W. El Luxmeter registró 88.900 Lux, y lo registró no tan solo en el punto mÔs intenso de la barra sino a lo largo de ella.
Nota:Ā La barra de iluminación LED que se va a utilizar para esta prueba es el modelo Zeon-LSLD-70027 de 27W – 15.000K, y es distinta al “prototipo” para corales duros SPS que se utilizó para las primeras 6 fotos que aparecen al comienzo de esta pĆ”gina.
Rayos UV e Infrarrojos – LED vs. Metal Halide
Los Metal Halógenos o Metal Halide producen espectro visible comprendido entre 380 y 780 nanómetros, al igual que espectros por debajo de 380nm en forma de rayos ultravioletas y espectros con longitudes de ondas por encima de 780nm en formas de rayos infrarrojos. No tenemos a mano los aparatos requeridos para medir los rayos ultravioletas asà como tampoco los rayos infrarrojos, pero sabemos que el efecto de los rayos infrarrojos se puede evidenciar con el aumento en la temperatura de los objetos que estén bajo su efecto.
Para realizar esta prueba seleccionamos la tapa del lente de la cÔmara por ser de color negro y por su textura mate. Los objetos de color oscuro absorben todas las longitudes de ondas y las superficies texturizadas eliminan la reflexión. Colocamos la tapa del lente de la cÔmara a 20 cm. de distancia de ambas fuentes durante un espacio de 10 minutos, y tomamos muestras de temperatura con un termómetro lÔser.
La prueba se realizó con una temperatura ambiente de 25°C en una habitación ventilada, comenzando primero con la barra de iluminación LED, y después de 10 minutos de exposición bajo su luz la temperatura permaneció intacta en 25°C. Retiramos la barra de iluminación LED y encendimos el Metal Halide con la tapa de la cÔmara debajo de ella, después de 10 minutos la tapa alcanzó 50°C.
La acción de los rayos infrarrojos en estos casos no afectarĆan directamente a los peces dentro del acuario porque ellos lo evitarĆan, pero ese no serĆa el caso de los corales u otros organismos que no tenga la capacidad de movilizarse. El recalentamiento en la superficie de los corales puede daƱar sus cĆ©lulas y provocar la expulsión de zooxantelas. Aparte del recalentamiento directo en los organismos, el recalentamiento en la superficie de las rocas vivas puede afectar los organismos que habitan en su interior, y puede aumentar la temperatura del agua o la carga del chiller o enfriador de agua aumentando el consumo elĆ©ctrico y acortando la vida Ćŗtil de la unidad.
Nota:Ā el riesgo de recalentamiento disminuye en los Metal Halide cuando son colocados a mĆ”s de 30 o 40 centĆmetros de la superficie del agua, es debido a esta razón que siempre se instalan a esta distancia y nunca a una menor distancia o directamente sobre la superficie del agua.
Temperatura Operativa – LED vs. Metal Halide
Aparte de los rayos infrarrojos hay otros factores que pueden afectar la temperatura en el acuario, y la temperatura operativa de las fuentes de iluminación es una de ella. Los LEDs generan calor cuando estÔn en funcionamiento al igual que el resto de las fuentes de iluminación, pero en menor proporción.
Los LEDs pueden operar con un aumento de tan solo 8°C ~ 15°C de temperatura cuando son administrados correctamente, y es una de las virtudes que ninguna luminaria de alta intensidad para uso en acuarios posee. Entre los formatos disponibles para acuarios de plantas o acuarios de arrecife, ninguna se acerca siquiera remotamente a este nivel de eficiencia. Los Metal Halide en este sentido son ineficientes y se sitĆŗan lamentablemente justo en el extremo opuesto en esta categorĆa, siendo la fuente de iluminación que mayor temperatura requiere para su operación.
Aprovechando que tenĆamos el termómetro lĆ”ser a mano, realizamos mediciones de temperatura en los componentes y puntos mĆ”s crĆticos de la Barra LED y el Metal Halide para conocer el grado de eficiencia de ambas unidades.
Comenzamos con la barra de iluminación LED y después de 10 minutos de funcionamiento detectamos 33°C en el punto de menor temperatura, que resultó ser el circuito impreso y la base en donde estÔn los chips, y el punto mÔs alto fue de 40°C y se presentó en dirección opuesta a los LEDs en la parte superior del disipador de calor. El calor se estaba acumulando ahà porque la barra estaba operando con enfriamiento pasivo, pero de haber habido un sistema de ventilación, la barra hubiera operado tranquilamente a 33°C, representando justamente 8°C de temperatura operativa.
Proseguimos con la medición de temperatura en el Metal Halide y despuĆ©s de 10 minutos tomamos muestra de temperatura en la carcasa de la unidad, el reflector y la bombilla. El punto de menor temperatura fue en la carcasa exterior y detectamos 106°C en el punto mĆ”s frĆo, la pantalla reflectora midió 151°C y los extremos de la bombilla 170°C. No pudimos medir en el centro de la bombilla porque no tenĆamos el Ć”ngulo apropiado con el termómetro lĆ”ser, las rejillas debajo de la pantalla impedĆan apuntar hacia ese punto, y no podĆamos colocar el termómetro lĆ”ser debajo de ellas porque no hubiĆ©ramos podido leer la pantalla, pero en todo caso me imagino que la temperatura podrĆa haberse aproximado a 200°C con facilidad.
Con estos resultados ustedes se imaginarĆ”n porquĆ© los Metal Halide se instalan siempre a cierta distancia de la superficie del agua, y se imaginarĆ”n porquĆ© ningĆŗn fabricante “serio” lo incorpora en las tapas de sus acuarios en las versiones de nano arrecifes o acuario kits. Los Metal Halide pueden operar sin mayores inconvenientes cuando estĆ”n instalados a una distancia segura y cuando estĆ”n colocados en un sitio con buena ventilación, pero en un ambiente encerrado aumentarĆan inevitablemente el consumo elĆ©ctrico en el aire acondicionado y acortarĆan la vida Ćŗtil de la unidad.
Resumen y AnƔlisis
Antes de iniciar nuestro resumen quiero aclarar que no tengo nada en contra de los Metal Halide, y quiero aprovechar para informarles que los acuarios de arrecife mÔs espectaculares que existen en la actualidad, han sido creados o iluminados con este formato, de hecho el mismo acuario que ustedes ven y que se utilizó para la prueba ha sido madurado durante 9 meses con el metal halide que se utilizó para la prueba comparativa. El gran problema que tienen los metal halógenos o metal halide, son las ventajas y cualidades excepcionales que incorporan los LED al campo de la iluminación, los cuales eran totalmente inexistentes previa a la aparición de este formato.
Intensidad
LED:1-Metal Halide:0
Comparando una fuente LED de 27W y una fuente Metal Halide de 150W a 20 o 30 centĆmetros de la superficie del agua, los LEDs son 2 veces mĆ”s intensos, pero en la prĆ”ctica los LEDs podrĆan estar colocados a escasos centĆmetros o milĆmetros de la superficie del agua, y en ese caso la intensidad serĆa aĆŗn mayor.
EstƩtica
LED:1-Metal Halide:0
Las imĆ”genes hablan por si sola, y la riqueza y pureza de los colores, la sensación de profundidad, el contraste y la textura de los objetos o superficies iluminados con la barra LED de 15.000K (grados Kelvin) son innegables. Un metal halógeno de mayor vatiaje podrĆa alcanzar esa intensidad y un espectro similar podrĆa crear esos tonos, pero difĆcilmente podrĆa replicar esos efectos debido a la naturaleza radial de su flujo luminoso.
Eficiencia FotosintƩtica
LED:1-Metal Halide:0
Para esta prueba era necesario un Quantum Meter o Medidor Quantum, pero lamentablemente nos enviaron una unidad con una sonda equivocada (No Sumergible), y por eso la tuvimos que devolver nuevamente al proveedor en Estados Unidos. Para la próxima evaluación de iluminación realizaremos las mediciones correspondiente y actualizaremos la información en esta sección.
Consumo EnergƩtico (Directo e Indirecto)
LED:1-Metal Halide:0
Los LED consumen tan solo 27W contra 150W que requiere el Metal Halide para su funcionamiento, representando un ahorro energĆ©tico del 455% en forma directa. La temperatura operacional de los LEDs es de 8°C y no representa un impacto en la temperatura ambiental, no contienen rayos infrarrojos y no eleva la temperatura del agua ni la de los objetos que ilumina. Los Metal Halide requieren 170°C o mĆ”s grados centĆgrados para operar, aumentan la temperatura ambiental y la carga del aire acondicionado. Aparte de la temperatura ambiental aumentan tambiĆ©n la temperatura del agua y la carga del chiller enfriador, generando asĆ otra carga adicional de consumo elĆ©ctrico.
Flexibilidad
LED:1-Metal Halide:0
Los LEDs pueden ser colocados a escasos centĆmetros o milĆmetros del agua, pueden ser instalados prĆ”cticamente dentro de cualquier lĆ”mpara o unidad de iluminación, los Metal Halide no pueden. La flexibilidad de los LEDs no se limita o refiere tan solo a su instalación o distancia de colocación, sino tambiĆ©n a la facilidad para crear mĆŗltiples zonas de iluminación con distintos niveles de intensidad. En un acuario con terrazas aĆ©reas se puede obtener zonas con iluminación extrema en la superficie, iluminación alta e intermedia en el fondo, y zonas de muy baja iluminación bajos las terrazas, permitiendo asĆ tener corales duros SPS sobre las terrazas, corales LPS y tridacnas clams en el fondo, y corales blandos con muy pocos requerimientos de iluminación en la pared o parte trasera del acuario y debajo de las superficies verticales de las terrazas. Con los Metal Halide serĆa muy difĆcil obtener estos efectos de iluminación y casi imposible obtener efectos visuales tan dramĆ”ticos debido a la naturaleza radial de su flujo luminoso.
Disponibilidad
LED:0-Metal Halide:1
Los Metal Halide no son fĆ”ciles para conseguir, pero en una tienda especializada con un buen surtido de equipos y accesorios para acuarios marinos, se podrĆan adquirir o encargar. Los LED es una tecnologĆa nueva, costosa y hasta desconocida en muchos paĆses, y eso hace que puedan ser extremadamente difĆciles de conseguir.
Mantenimiento
LED:1-Metal Halide:0
Las bombillas en los Metal Halide requieren ser reemplazadas cada 9-18 meses, dependiendo de su utilización y dependiendo sobre todo de la naturaleza de sus balastros. Los LED pueden durar 20 o mÔs años cuando son administrados y configurados correctamente, y después de 20 o mÔs años pueden seguir funcionando con una disminución de tan solo 25-30% de su intensidad inicial, sin cambios en su espectro y sin mantenimiento de ningún tipo durante este periodo.
Costo Inicial
LED:0-Metal Halide:1
El costo de adquisición es alto en ambas versiones porque son equipos altamente especializados, pero el precio podrĆa favorecer ligeramente a los Metal Halide en estos momentos. Pienso que con la incorporación de nuevas marcas y fabricantes de luminarias LED, los precios podrĆan emparejarse en cuestiones de 1 o 2 aƱos.
Conclusiones
LED:6-Metal Halide:2
Los LED son claramente superiores visto desde el aspecto tĆ©cnico, y creo que muchos de nosotros ya lo sabĆamos antes de la prueba, solo que no todos lo conocĆan con exactitud, cifras o niveles de eficiencia. En cuanto a los Metal Halide, es lo mĆ”s eficiente y espectacular que existe aparte de los LED en el Ć”rea de la iluminación.
Las personas que ya posean una instalación Metal Halide en sus acuarios de arrecife o acuarios de plantas, no tienen la necesidad de cambiarse para el formato LED. De hecho yo, y muchos de mis clientes en campos muy especĆficos como la Horticultura, Floricultura y Acuicultura siguen utilizando el formato Metal Halide en conjunto con otras fuentes de iluminación. QuizĆ”s con el tiempo esas unidades serĆ”n reemplazadas con LED cuando su vida Ćŗtil haya caducado, pero por los momentos no existe un motivo real o urgencia para su reemplazo.
Las personas que se estĆ©n iniciando en el hobby y que no hayan adquirido aĆŗn el sistema de iluminación para sus acuarios, si podrĆan y deberĆan de considerar seriamente a los LED como su primera opción debido a su eficiencia y rendimiento, y debido a todas las ventajas y cualidades Ćŗnicas y excepcionales que ofrecen estos formatos.
Otras Consideraciones
Recientemente heĀ visto muchos comentarios de usuarios en foros de distintos paĆses que dicen haber cambiado del formato Metal Halide para el formato LED, y aseguran que la diferencia no los ha impresionado. Ahora habrĆa que preguntarse o preguntarles que, con quĆ© tipo de LEDs se reemplazó las unidades metal halide que ellos utilizaban, habrĆa que preguntarles sobre el espectro e intensidad “Real” de la lĆ”mpara LED (“Si” es que lo saben), y por Ćŗltimo habrĆa que preguntarles sobre la configuración del espectro y la procedencia de los chips o la marca y origen del fabricante de luminaria LED que seleccionaron.
Existen en el mercado y sobre todo en las tiendas de descuentos y sitios de subastas online, cantidades infinitas de chips o LEDs genĆ©ricos de la primera y segunda generación pertenecientes a lotes obsoletos fabricados hace 3 o 4 aƱos atrĆ”s, a precios super atractivos para compradores incautos, cazadores de ofertas y fabricantes de luminarias con poca experiencia, seriedad o Ć©tica, y en esos casos los resultados de los proyectos caseros o las lĆ”mparas fabricadas con esos LEDs, podrĆan ser contrarios a los esperados debido a errores en la configuración, deficiencia en el espectro y otras fallas tĆ©cnicas ocasionadas por error u omisión de información y detalles tĆ©cnicos que pudiesen interferir en la eficiencia y correcto funcionamiento de las unidades compradas o elaboradas.