Lunes, 17 Octubre 2016 00:00 Punto de vista

Punto de vista

Fuentes artificiales de iluminación y su evolución

Jonathan Arteaga Flores. Ingeniero Electrónico y Telecomunicaciones, Analista Técnico del Instituto Nacional de Eficiencia Energética y Energías Renovables.

El hombre tuvo que dominar el fuego desde sus orígenes debido a la necesidad de disponer de una fuente de luz en lugares y momentos específicos. Su energía proviene de una reacción química exotérmica de oxidación que ilumina y genera calor.

Más tarde, en las diferentes civilizaciones de la antigüedad se desarrollaron las primeras lámparas de combustión que eran portátiles y de fácil manipulación. No obstante, aún tenían problemas de duración, seguridad y baja iluminación. Evolucionaron en lámparas como el candil, que luego fueron reemplazadas por las de Argand (que tenían una mecha regulable) y posteriormente sustituida por las de queroseno.

Uno de los puntos fundamentales en este proceso de evolución es el aparecimiento a mediados del Siglo XIX de la lámpara incandescente, considerada un invento determinante para la historia de la humanidad. Genera luz por radiación térmica y fue desarrollada y patentada por Joseph Swan en Inglaterra y de manera independiente por Thomas Edison en Estados Unidos, este último la perfeccionó  y en 1880 la patentó como la primera lámpara incandescente de filamento de carbono comercialmente viable que sustituyó a las de combustión por ser más segura, menos contaminante y de mejor iluminación.

En Alemania a mediados del mismo siglo el físico Heinrich Geissler desarrolló el Tubo de Geissler, que emite luz al aplicar una descarga eléctrica a un tubo con gases a baja presión (lámpara de descarga). Posteriormente Nikola Tesla mostró en la Feria Mundial de 1893 sus dispositivos fluorescentes, gracias a las propiedades de ciertos elementos químicos que absorben radiación electromagnética para luego emitir en el espectro de luz visible, efecto conocido como fotoluminiscencia.

En los años siguientes también se desarrollaron otras lámparas de descarga con gases y vapores metálicos, sin embargo, para la segunda década del Siglo XX, los tubos fluorescentes lograron emitir una luz más uniforme y fueron comercializados masivamente una década más tarde.

Por otra parte, de forma paralela al desarrollo de las lámparas de descarga, un fenómeno interesante fue observado en 1907 por Henry Joseph Round, la emisión de luz de un material sólido (electroluminiscencia). Años más tarde, en 1927, Oleg Lósev aprovechó estos aportes e inventó en Rusia el primer Diodo Emisor de Luz (LED por sus siglas en inglés) pero su trabajo quedó en el olvido.

Gracias al desarrollo, en las décadas de los 40 y 50, de los semiconductores (dispositivos electrónicos de estado sólido) fue posible el invento del LED rojo a cargo de Nick Holonyak Jr en 1962; a pesar de esto, la entrada en escena de esta tecnología en el mundo de la iluminación tardaría varias décadas pues en esos años tenían baja potencia.

Es apenas en 1993 cuando se logra desarrollar el LED azul de alta luminosidad, gracias a Shūji Nakamura, pero debía utilizarse en conjunto con el LED rojo y verde para producir luz blanca, por lo que la industria no los adoptó sino hasta unos años cuando aparece en el mercado el primer LED blanco de potencia que se logró añadiendo fósforo al LED azul.

La industria de la iluminación ha desarrollado varios tipos de lámparas para aplicaciones específicas de acuerdo con sus propiedades. En los hogares ecuatorianos hasta hace unos años se utilizaban de manera general los focos tradicionales (incandescentes) para iluminar interiores y exteriores; a pesar de que su vida útil es corta en comparación con otras tecnologías y desperdician gran parte de la energía en calor. En la actualidad es común el uso de focos ahorradores que son más eficientes, pues consumen un 80% menos de energía y su vida útil es 10 veces superior aproximadamente. Existen también las lámparas fluorescentes tubulares (misma tecnología de los focos ahorradores pero con distinta forma) usadas en hospitales, industrias, oficinas y negocios.

Dentro del alumbrado público se han usado distintas tecnologías, sin embargo, una de las más conocidas por su color amarillo es la lámpara de vapor de sodio, que puede ser de alta o baja presión. La de baja presión es una de las más eficientes pues es cercana a la sensibilidad pico del sistema visual humano, pero esto las convierte en monocromáticas, por lo que su aplicación está restringida a actividades donde no se requiere distinguir colores, típicamente en las carreteras. La de alta presión está configurada para aumentar en parte el rango de colores que puede distinguir el ojo humano, sacrificando ligeramente su eficiencia, habitualmente las encontramos en los postes de alumbrado público.

Actualmente estas tecnologías están siendo sustituidas por la tecnología LED, que a pesar de no tener la eficacia luminosa más elevada, tiene un tiempo de vida extenso, sus propiedades de color son muy buenas, es menos susceptible a daños mecánicos por vibración, puede configurarse para producir un haz de luz altamente direccional y no contiene elementos peligrosos para la salud humana como el mercurio. Debido a la reducción paulatina de su costo se está utilizando en hogares, automóviles, industrias, alumbrado público, electrónica de consumo, entre otras aplicaciones.

Para dar continuidad al desarrollo e implementación de esta tecnología es necesario continuar investigando sus propiedades, aplicaciones y posibles riesgos para el ambiente. (O)

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