El ciclo circadiano y la luz

El ciclo circadiano es el reloj biológico que regula y programa nuestras funciones fisiológicas, y lo hace con un período de unas 24 horas. Este ciclo regula, por ejemplo, la temperatura de nuestro cuerpo, la liberación de hormonas y el comportamiento alimenticio.

El reloj regulador principal de este ciclo reside en el núcleo supraquiasmático (NSQ), ubicado en el hipotálamo (cerebro) y recibe la información de sincronización del ciclo diario de luz-oscuridad que llega a través de los ojos.

La regulación se produce por la alternancia hormonal entre el cortisol (en el día, cuando estamos activos), y la melatonina (segregada por la glándula pineal, que nos induce el sueño).

La melatonina actúa tanto de reloj como de calendario endocrino y, además de su acción de entrenar y modular otros relojes periféricos (corazón, páncreas, hígado), tiene cualidades de neuroprotección, inmunitarias, antiinflamatorias y antioxidantes.

Esta hormona se comienza a segregar cuando la retina percibe una disminución importante de la luz ambiental (se acerca la noche).

Su secreción se inhibe por la luz intensa (el cerebro interpreta que es de día) pero, sobre todo, por la presencia de luz azul; comparada con otros colores, la luz azul genera mayor alerta, y aumenta la actividad de áreas cerebrales.

Estando bajo luz intensa durante las primeras horas de la noche, la segregación de melatonina es escasa.

Una vez que se segrega, también se puede inhibir cuando se está expuesto a luz ocasional durante la noche. En este caso, la inhibición depende de cuándo y durante cuánto tiempo se esté expuesto; si es en la primera mitad de la noche, los niveles de melatonina pueden llegar a restablecerse, pero si es en la segunda mitad, es mucho menos probable volver a conciliar el sueño.

El reciclaje de las lámparas LED

El 95% de los componentes que incluye una lámpara LED son potencialmente reciclables, sin embargo el proceso es dificil porque su composición es bastante compleja. A grandes rasgos se puede reciclar el aluminio del disipador de calor, conectores, plásticos, la electrónica del driver, la óptica, etc..

El módulo de control es el más dificil de reciclar ya que contiene una gran diversidad de elementos, que son muy importantes pero que aparecen en cantidades muy pequeñas (Itrio, Lutecio, Cerio y Europio). En el semiconductor se encuentran otros compuestos como el nitruro de galio o el nitruro de galio-indio, y también pequeñas cantidades de hilos de oro y plata, estaño, níquel, titanio, germanio, etc.

El reciclaje resulta especialmente costoso por las pequeñas cantidades en que se presentan y por estar acompañados de otros compuestos. Aunque se trate de cantidades mínimas, los millones de lámparas que se desechan representan toneladas de estos metales raros.

Los LEDs se publicitan como elementos de larga vida, pero se suelen desechar antes de tiempo. Uno de los motivos es que la gran demanda ha provocado que, para bajar precios y ser más competitivos, la calidad de algunos productos sea mala. Este es el motivo del acortamiento de la vida real de los LEDs y de un aprovechamiento limitado de estos materiales.

Las lámparas y luminarias LED son residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE)

Lo que acorta la vida de una lámpara LED

Defectos materiales. Si el semiconductor tiene defectos de fabricación, este será su punto débil. Se requieren materiales similares a los de la industria electrónica, pero una buena calidad requiere de instalaciones y procesos de fabricación complejos y caros...

Defectos estructurales. La mayoría de las lámparas LED fallan por una avería de la electrónica. En muchos casos es un fallo en las soldaduras por vibraciones o dilataciones térmicas.

Sobrecarga. Se produce cuando se recibe más potencia eléctrica de la máxima recomendada. Para evitarlo se usan circuitos de protección que regulan el voltaje máximo (como en un fusible). La mayoría de los sistemas de calidad están protegidos y tardan unos instantes en encenderse.

Sobrecalentamiento. Temperaturas elevadas del ambiente y del punto de unión reducen la vida útil de forma drástica. Las lámparas LED tienen una vida mucho más corta en ambientes calurosos.

 

La vida de una lámpara LED

Las lámparas LED suelen ser caras, por lo que una parte importante de su rentabilidad recae en su mayor vida útil. 

La vida útil de una lámpara tradicional es el número de horas que tardarían en fallar el 50% de las lámparas que se someten a un test de supervivencia. En las lámparas LED el semiconductor en si no suele fallar sino que va disminuyendo su luminosidad, por lo que el fabricante da como vida útil las horas de uso para que la luminosidad sea el 70% de la inicial.

La vida útil nominal del semiconductor es de unas 50.000 horas, pero para la lámpara en su conjunto suele estar entre 15.000 h y 25.000 h. Estas son cifras que se dan para condiciones estables de laboratorio, pero en condiciones reales la duración depende de cada caso y de sus circunstancias (radiación solar a la que esté sometida, cambios de temperatura, vibraciones, etc)…

En el caso de una lámpara con múltiples puntos LED, su vida depende del número de LEDs que la integran. Cada uno de ellos se deteriora con una probabilidad que está alrededor de la vida útil que da el fabricante, pero el tiempo hasta que lo hace el primero es menor que esa vida. ¿Cuántos LED tienen que fallar antes de que se considere que hay que cambiar la lámpara?. La respuesta depende del usuario…

 

Los componentes de una lámpara LED

Chip: Es el elemento semiconductor que genera luz cuando pasa una corriente a su través. El chip está protegido mediante cristal o policarbonato.

Rectificador (driver): Este elemento convierte la corriente eléctrica de alterna a continua, ya que el LED trabaja en continua. El aprovechamiento de la energía eléctrica depende en gran medida de la calidad de este rectificador.

Disipador de calor: Aunque la conversión de electricidad en luz en el LED produce poco calor, éste se concentra en un punto de unión en el que se puede alcanzar una alta temperatura. Este calor ha de evacuarse porque influye mucho en la vida, eficiencia, color e intensidad de la lámpara. El disipador es una estructura metálica con surcos o aletas. Puede no ser visible y en los LED de baja potencia no se suelen usar.

Placa Base (control): Es la placa de circuito en el que conectan los componentes electrónicos, como el chip y las vías de disipación del calor.

Óptica: Es el conjunto de elementos ópticos exteriores que determinan la distribución de la luz emitida. Las lámparas convencionales suelen emitir la luz en todas direcciones, pero los LED la emiten de forma dirigida, en un ángulo estrecho en la dirección de la luz máxima. Por eso suelen requerir de un sistema óptico (difusor) que disperse la luz en ángulos más amplios.

 

El consumo de la iluminación pública en España

Nuestro país está en el grupo de cabeza en la UE en consumo por habitante en alumbrado exterior. Consumimos unos 115 kWh por año y por ciudadano; un 50% más que en Francia y más del doble que en Alemania.

Hay unos 9 millones de puntos de luz públicos, con una potencia eléctrica media de 150 W por punto. En otros países hay más puntos de luz pero de menor potencia por punto; se tiene así una iluminación de menor intensidad pero más homogénea.

El alumbrado público puede llegar a ser el 50% del consumo de electricidad de algunos ayuntamientos en España, pero el consumo eléctrico total en iluminación pública es solo un 2% de la electricidad consumida en el pais.

Es una pequeña cantidad, pero la iluminación pública mal planificada puede producir daños muy relevantes en el medioambiente y en la salud pública.

El ahorro que se obtiene con la mejora de la eficiencia en la iluminación es importante para los ayuntamientos, pero representa poco para el país en su conjunto.

La iluminación pública no es simplemente un asunto de ahorro de energía sino de sostenibilidad.

 

¿Como iluminar bien?

Hay muy pocas normas básicas para conseguir una buena iluminación:

Iluminar solo aquello que es necesario iluminar, durante el tiempo necesario y respetando la intensidad y color adecuados.

La luminaria no debe de emitir por encima de su línea de horizonte. La luz se usa de forma más eficiente y se reduce el deslumbramiento

Elegir colores cálidos. La luz blanca es más molesta para el ojo y tiene mayor impacto. Una temperatura de color de 2200 K es suficiente

Elegir la intensidad luminosa adecuada. El ojo se adapta mejor cuando la luz está en consonancia con el entorno; una luz intensa no deja ver bien

Instalar un temporizador y un regulador de intensidad para poder reducir la luz cuando sea necesario. Apagar la luz cuando no se use