Iluminación con tecnología LED

23 de mayo de 2018 - 00:00

El ser humano desde que empezó a realizar actividades nocturnas necesitó de la iluminación artificial, utilizando inicialmente fuentes de combustión, por ejemplo, el aceite, reemplazadas a partir de 1879 por lámparas incandescentes. En 1950 aparecieron lámparas fluorescentes tubulares y se emplearon principalmente en iluminación interior. A principios de 1990 se introdujeron las lámparas fluorescentes compactas.

Más de un siglo después de la invención de las lámparas incandescentes y medio siglo después de las lámparas fluorescentes, aparece una tecnología que intenta reemplazarlas, denominada  Light Emitting Diode (LED).

El primer LED de emisión en el espectro visible, específicamente el rojo, fue desarrollado por científicos de General Electric (Holonyak y Bevacqua), en 1962. Su industrialización se produjo en 1968 como fuente luminosa de señalización, Hewlett Packard lo empleó en un visualizador (display), es decir el LED no es una tecnología nueva, sin embargo, su evolución estuvo limitada por la dificultad de crear una fuente de luz blanca con la potencia suficiente para iluminación,

En 2014 los científicos japoneses Isamu Akasaki e Hirsoshi Amano de la Universidad Estatal de Nagoya y Suji Nakamura de Nichia Corporation fabricaron diodos emisores de luz azul eficientes con lo cual se hizo posible generar fuentes brillantes de luz blanca y de bajo consumo energético. Por este aporte obtuvieron el premio Nobel en Física en 2014.

Para entender su funcionamiento imaginemos que el material con el cual está compuesto el LED es como dos escalones o gradas, en la primera superficie horizontal (banda de conducción) existen electrones, mientras que en la segunda (banda de valencia) existen espacios disponibles (huecos) para esos electrones; al combinarse los electrones con los huecos, el LED emite un paquete de luz (fotón).

Para su correcto funcionamiento el LED necesita de un equipo adicional denominado controlador o driver, que se encarga de convertir el voltaje alterno de alimentación en continuo y mantenerlo constante durante su operación. La corriente que alimenta al LED tiene una relación directa con el flujo luminoso emitido, a mayor corriente, mayor es el flujo, sin embargo, cuando se incrementa su corriente, menor es su vida útil. La temperatura es otro de los factores que influye drásticamente en el desempeño del LED, ya que el calor generado por su funcionamiento influye en el flujo luminoso y su vida útil; por estas razones, aunque inicialmente se proponía 100 mil horas, ahora existen criterios más cautelosos que proponen 50 mil horas de uso máximo de la tecnología LED.

La obtención de luz blanca basada en LED y fósforos, es una tecnología que está en pleno desarrollo y actualmente existen investigaciones en el área de sus componentes (sustratos y fósforos) así como de su controlador (driver), que incrementarían notablemente su eficiencia.

Es común clasificar a las tonalidades de luz blanca, como blanca fría, blanca neutra y blanca cálida. Debido a sus características constructivas, mientras más elevada es su temperatura de color correlacionada, en el caso de las LED, el blanco frío, se consigue mayores eficacias luminosas y, por lo tanto, son de menor costo. Para conseguir "colores neutros y cálidos" se debe agregar varias capas de fósforo, por lo que disminuye su eficacia y complica su fabricación. Es por esta razón que fuentes LED de colores blancos fríos tienen un menor costo respecto a fuentes cálidas.

En este aspecto cabe señalar que si bien las temperaturas de color fría son más eficientes y de menor costo, existen efectos adversos que se encuentran en investigación, como por ejemplo, la inhibición de la producción de la hormona melatonina que se encarga de controlar el ritmo circadiano, por lo cual no sería recomendable tener luces con temperaturas de color frías en el dormitorio. Un efecto más acentuado, en la fauna, se da con la desorientación de tortugas o mariposas. Por estas razones existen lugares en donde se encuentra restringido el empleo de LED con temperaturas de colores fríos.       

Existen estudios que mencionan que la iluminación LED podría reducir a la mitad el consumo de electricidad empleado para iluminación, gracias a su larga vida útil y eficiencia, que sigue mejorando; adicional a esto, sus costos se aproximan a los de tecnologías tradicionales, razones que obligan al país a preparase para su ingreso masivo al mercado. (O)

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