Iluminación LED I: La iluminación con LED en el entorno de trabajo

Iluminación LED I: La iluminación con LED en el entorno de trabajo

El uso de diodos emisores de luz (LED) ha supuesto una revolución en el mundo de la iluminación aunque la tecnología avanza tan rápido que es difícil pronosticar si, tal y como aseguran algunos expertos, es el futuro de la iluminación. A día de hoy la iluminación LED ofrece una reducción drástica del consumo eléctrico otorgando una eficiencia lumínica superior a la del alumbrado convencional, sin embargo, la tecnología LED no está exenta de inconvenientes, que vamos a analizar junto con las ventajas en este artículo.

Un LED (del acrónimo inglés Light-Emitting Diode) es un dispositivo semiconductor con determinada composición de materiales que, al ser recorrido por la corriente eléctrica, emite luz. En 1962 se consiguió el primer LED que produjo luz con un espectro visible para el ojo humano. Estos primeros LEDs eran rojos y se utilizaban en pantallas alfanuméricas e indicadores. Desde entonces se han creado LEDs que emiten luz azul, verde y violeta, centrándose la investigación principalmente en reducir costes y aumentar la eficiencia de la luz emitida. Para crear la luz blanca necesaria en la iluminación general, los LEDs se recubren de sustancias fosforescentes que transforman la luz monocroma de un LED azul o casi UV en luz blanca de amplio espectro.

Veremos a continuación un análisis de los aspectos generales que se usan para comparar la tecnología LED con otras existentes en el mercado. No queremos pronunciarnos si son ventajas o inconvenientes, ya que lo que para unos puede ser bueno y aplicable puede que para otros sea un inconveniente o no aplique.

Vida útil

Los LEDs no tienen filamentos u otras partes mecánicas que puedan “fundirse” o fallar, no existe un momento en el que dejen de funcionar, su degradación va siendo gradual a lo largo de toda su vida.
La durabilidad estimada va desde las 15.000 hasta las 50.000 horas, dependiendo de la calidad del LED, no perdiendo apenas luminosidad durante su vida.

Como referencia comparativa se podría indicar que una lámpara tradicional de incandescencia tiene una vida útil estimada de 1.000 horas, una lámpara fluorescente tubular alrededor de 9.000 horas y una lámpara de vapor de sodio a alta presión de 15.000 horas. En el caso de los LEDs si se estima un uso diario de 12 horas, podríamos llegar a hablar de 10 años de vida útil sin ningún tipo de mantenimiento, pero a partir de ese momento es cuando se empieza a perder luminosidad, por debajo del 70%.

Hay que tener en cuenta que los dispositivos LED son más sensibles a las fluctuaciones del voltaje. Una subida de tensión puede causar que se deterioren antes de tiempo. Esas variaciones en el voltaje, además, suelen causar degradación del propio brillo.

Por lo tanto, esa vida de hasta 50.000 horas, es difícil de demostrar en la práctica ya que estos valores se obtienen en un laboratorio y en condiciones ideales. El tiempo de vida depende en gran parte de la disipación térmica y de la estabilidad del suministro de la corriente y el voltaje. Por ser realistas, no se ha demostrado que un mismo LED encendido las 24 horas, haya aguantado en las mismas condiciones de luminosidad más de 2.083 días seguidos.

Los propios fabricantes se protegen a veces citando en sus garantías que se aseguran, por ejemplo, 30.000 horas de vida útil siempre que no se superen los 28ºC como temperatura de trabajo. Estos valores son poco realistas, siendo superados en muchos espacios de trabajo a una altura de 2,20 metros no sólo en verano sino también en invierno.

Algunas fuentes citan como un problema sobre la ecuación de la vida del LED el coste de fabricarlo, siendo el consumo de recursos y el uso de mercurio empleado en la fabricación de los equipos LED los principales elementos disuasorios a la hora de su elección o uso. Este hecho es similar a los que sucede con las placas fotovoltaicas, donde durante muchos años no se ha dicho que costaba más energía “fabricar” los cristales de silicio, que la energía que producía en toda su vida útil.

Calidad de la luz

Existen múltiples aspectos que se deben considerar para poder describir la calidad de la luz de las distintas fuentes de iluminación. Aquí hablaremos del nivel de iluminación, del IRC y de la temperatura del color.

Cuando se habla de nivel de iluminación, no hay que confundir dos unidades que a veces no son bien usadas: los “Lux” (iluminancia) y los “Lumen” (flujo luminoso): los lux miden la cantidad de luz real que llega a nuestro plano de trabajo útil (a la mesa), y se puede medir con el típico luxómetro de fotógrafo, mientras que el lumen es la magnitud que mide la cantidad de luz que emite la fuente desnuda, sin tener en cuenta otros aspectos como la reflexión, difusores, distancia, etc. Por lo tanto, debemos tener presente que siempre es necesario medir lux, y que los lumen son los que nos da el fabricante en condiciones ideales.

El IRC o Índice de Reproducción Cromática [Ra] (Colour Rendering Index en inglés) es una medida de la capacidad que una fuente luminosa tiene para reproducir fielmente los colores de un objeto en comparación con una fuente de luz natural o ideal, cuanto más elevado es el IRC más reales son los colores. El IRC de la luz del día es de 100, esto quiere decir que toda la gama de colores se reproducen perfectamente. Las lámparas LED, por lo general, tienen un Ra entre 70 y 80, y existen LEDs de alta reproducción cromática con un Ra superior a 90. Estos valores pueden parecer elevados, pero cualquier valor por debajo de 80Ra es una luz bajo la cual
no se recomienda trabajar. Esta característica es muy importante para la iluminación de espacios de oficina y reunión.

Por último, la temperatura de color se puede definir como la sensación que percibe el ojo humano ante una luz, siendo más cálida si predomina el color ámbar o más fría si predomina el azul. Se mide en grados kelvin [K]. Va desde los 1.800K del fuego o una vela, hasta los 10.000K de la luz del alba. Una temperatura de 16.000K sería una luz azulada pura. Este factor también es muy importante en los centros de trabajo, ya que influye de manera considerable en el rendimiento y concentración de los trabajadores.

Los LEDs poseen una amplia gama de tonos con una temperatura de color que va desde los 3.000K hasta los 7.500K, permitiendo incluso cambios de colores en una misma lámpara. La temperatura alta se asemeja a la luz del día y muchas personas se concentran más con ella, sin embargo, si lo que se quiere es conseguir un efecto relajante, la luz de temperatura deberá ser baja, puesto que es más tranquila para los ojos. La iluminación con LEDs se puede usar en cualquier tipo de actividad, desde el uso doméstico o en habitaciones de hoteles con luces más cálidas (3.000K), hasta oficinas o locales donde se usa una luz más fría (6.000K).

La Norma Europea UNE-EN 12464-1 respecto a la iluminación de los lugares de trabajo en interior, define los parámetros recomendados para los distintos tipos de áreas, tareas y actividades.

Para los distintos subespacios dentro del grupo de “oficinas” siempre recomienda un Ra de 80 (menos en los pasillos que baja a 40). Con ese mismo valor, para una zona de trabajo o de reunión recomienda 500 lux, para recepción o archivos 300 lux y para los aseos o salas de descanso sólo 100 lux. Insistimos en todos los casos se recomienda un mismo Ra de 80.

La norma también establece dos medidas que sirven para limitar el deslumbramiento directo (aplicable a cada fuente de luz). Por un lado, describe un ángulo de apantallamiento mínimo para todas las direcciones, que depende de la luminancia de la lámpara, y por otro, determina un índice de deslumbramiento unificado (UGR) máximo para cada tarea visual: los valores normativos van desde un UGR 16 (no deslumbrante) a UGR 28 (deslumbrante). La linealidad de la luz emitida por los LEDs los hace especialmente sensibles en este aspecto.

Si queremos iluminar directamente superficies de trabajo con soluciones LED, sobre todo cuando las distancias son considerables, hay que tener en cuenta que la mayoría de los focos o fuentes con tecnología LED están compuestos de varias unidades de diodos por lo que la luz resultante puede ser no uniforme o desenfocada. Este efecto lo produce el hecho de que cada uno de los LEDs emite un haz de luz que al proyectarse en una superficie plana como una mesa, puede dar la sensación como de pequeños mini rayos. A este efecto se le conoce como luz granulada.

Condiciones de trabajo

El LED puede trabajar de forma normal en un espectro mucho más amplio de temperaturas (entre -35ºC y 45ºC) que las lámparas de descarga (fluorescencia, vapor de sodio y vapor de mercurio) que son muy sensibles a la temperatura de trabajo, acortando sustancialmente su vida útil. A diferencia de muchos de los otros sistemas de iluminación, los LEDs no tienen problemas de encendido en ambientes fríos y son fuentes de luz fiables en el exterior.

Al no tener que producirse la descarga de electrones a través de gases, se puede encender y apagar tantas veces como sea necesario sin ver reducida su vida útil. Esto supone también que el tiempo de respuesta tanto en el encendido como en el apagado en la iluminación con LEDs es inmediato (microsegundos), obteniéndose el 100% del flujo luminoso tras el encendido, sin periodos de arranque ni parpadeos. Desaparecen las pérdidas de tiempo esperando a que la lámpara alcance la temperatura adecuada o se encienda correctamente. Esto las convierte en el sistema de iluminación idóneo tanto para zonas de paso donde el encendido y apagado es continuo, como para zonas donde requiera muchas horas de funcionamiento.
Los LEDs son resistentes a los golpes: pueden ser adaptados en aplicaciones con vibraciones o impactos debido a que es una fuente de luz en estado sólido.

El diseño es un aspecto que confiere a los LED unas posibilidades que ningún otro sistema pueden alcanzar. Existen LEDs de todos los tamaños y con casi cualquier diseño. Gracias a su reducido tamaño se pueden integrar en objetos, haciendo que los propios objetos sean los que emitan su propia luz o proyecten imágenes.

El LED permite un ajuste de la iluminación a nuestras necesidades, tanto en cantidad como en intensidad, existiendo la posibilidad de que sean regulables. La dispersión de luz fuera de donde se desea es mínima, debido a la direccionalidad de los LEDs, y en el caso de que se utilicen para la iluminación de exteriores, al ir la luz direccionada se consigue una reducción de la contaminación lumínica.

Iluminación LED II: Identificando ahorros con tecnología LED

Iluminación LED III: La sostenibilidad y la tecnología LED. Conclusiones

Phot by: Mike Deal  http://bit.ly/1P6jrxT

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