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Iluminación –Eficiencia - LED– Confort – Ciclo circadiano

Pablo Garzón (pgarzon@simon.es)Ingeniero Telecomunicaciones - Manager

Simon - Sector Healthcare

Si repasamos la historia del led nosdamos cuenta de que no es una tecnologíatan reciente. Ya en 1907 Henry JosephRound descubre la electroluminiscencia enexperimentos con una antena receptora,quedando el descubrimiento sin una apli-cación. En 1927 Oleg Vladimírovich Lósevredescubre la electroluminiscencia e in-venta el primer led, pero siendo su aplica-ción limitada al espectro de infrarrojos.

El primer led que emite en el espectrovisible fue desarrollado en 1962 por NickHolonyak en GE. En 1993 Shuji Nakamura,en Nichia, creó el led azul, la base del ledblanco actual. En los últimos años estatecnología ha tenido un desarrollo rápidoy espectacular en los mercados de la lu-minotecnia.

Ventajas técnicas:

Las aplicaciones de esta fuente de luzsiguen una trayectoria creciente apoyadaen su rentabilidad comparada frente aotras fuentes de luz, rentabilidad que se

basa en tres ventajas técnicas que apor-tan valor económico y ahorro energético

Eficiencia lumínica :

La eficiencia del led se basa en supropia tecnología en cuanto a los lúme-nes por watio consumido ( se han conse-guido en el laboratorio leds de 200lúmenes/Watio) . El bajo consumo deelectricidad es la base decálculo de los ahorros deenergía que se puedenobtener en comparacióncon otras fuentes de luztradicionales.

Vida útil:

Si bien la eficiencialumínica puede compa-rarse ( todavía ) con lafluorescencia de últimageneración, el factoreconómico de la vida útildistingue claramente alled entre las demás fuen-tes de luz. A la hora decalcular costes éste es unfactor decisivo tanto enlo que pueda repercutircomo coste de reposi-ción como por costes demantenimiento.

Desde que se inicióel boom de la comercia-lización de la tecnología

led como luz blanca capaz de iluminar, elusuario ha aprendido mucho sobre estanueva fuente de luz y este aumento delconocimiento hace que cada vez las pre-guntas que se plantean sean más técni-cas. Una pregunta muy común es cómogarantizan los fabricantes las miles dehoras de funcionamiento que aseguranque dura el led. La forma de poder darestos valores en los ensayos de Fiabilidad

La aparición del LED ha supuesto unarevolución en las tecnologías de lailuminación. Además del ahorroenergético que supone, también es unatecnología mucho más ecológica y queofrece una serie de ventajas adicionalespor su facilidad de regulación. Un aspectoconcreto de las posibilidades deregulación orientada al confort es lasimulación del ciclo circadiano

Tecnologías de iluminaciónpara un mayor confort yeficiencia energética

Valores enlúmenes (lm)

CONSUMO APROXIMADO EN WATTS(W) SEGÚN EL TIPO DE LÁMPARA

LEDsIncandes-

centes

Halógenas

CFL yfluores-

centes50 / 80 1,3 10 - - - - - -110 / 220 3,5 15 10 5250 / 440 5 25 20 7550 / 650 9 40 35 9650 / 800 11 60 50 11800 / 1500 15 75 70 181600 / 1800 18 100 100 202500 / 2600 25 150 150 302600 / 2800 30 200 200 40

Tabla 2 – Vida útil media comparada

Tabla 1 – Comparación de lumenes y consumo en wat para di-ferentes tipos de fuentes de luz

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es el método conocido como TM-21,función de la TºC y de las medidas norma-lizadas ( LM – 80 ) a realizar para analizarla depreciación lumínica y cromática en eltiempo.

Está normalizado el punto L-70 enque la vida útil se sitúa en la escala de va-lores en que la degradación de las medi-das LM-80 están por debajo del 70% delflujo inicial.

Facilidad de regulación

Otra de las grandes posibilidadesque ofrece el led, relacionada con elahorro energético es la facilidad de re-gulación sin disminuir su vida útil locual permite adaptar el flujo luminosoy el consumo eléctrico para dar el ade-cuado nivel de iluminación en funciónde las necesidades variables de cadaespacio según horarios y también encombinación con la luz natural en de-terminadas áreas a iluminar anexas aventanales .

Los principales protocolos de regula-ción de la luz que pueden integrar lasfuentes de alimentación led son: Trailing-edge-1-10V-DALI-DMX-PLC-ZigBee…

El confort visual. El ciclo circadiano

Además de considerar todos estostérminos tecnológicos la luz debe res-ponder a un factor emocional. Los LightDesigners lo saben bien y han tenido queaprender las ventajas que aporta la tec-nología led para poder aplicarlas a losnuevos proyectos que realizan, es deciraveriguar cómo esta tecnología ayuda aconseguir confort.

Por una parte una manera de aportarconfort es poder situar la luz en el lugardeseado que se desea iluminar; esto seconsigue mediante las ópticas secunda-rias que se diseñan a medida para los di-ferentes formatos o fabricantes de led.

Pero la facilidad deregulación del color enforma estática o dinámicaes la propiedad funda-mental de las luminariasled que permite crearambientes a medida quesin duda aportan un con-fort especial e influyen enel estado de ánimo de laspersonas que ocupan unlocal determinado, pro-

duciendo emociones, inspirando con-fianza, reduciendo el stress,…. Esteconcepto, en un Centro Sanitario, seaplica no sólo a los pacientes sino tam-bién al personal asistencial. Hay un buennúmero de publicaciones que documen-tan cómo el diseño de los espacios, suambientación y su iluminación influyenen la salud y el comportamiento de laspersonas ( Evidence Based Design )

Un aspecto concreto de las posibili-dades de la regulación orientada al con-fort es la simulación del ciclo circadianode intensidad y color de la luz en un pe-riodo de 24h en el que el cuerpo humanoexperimenta variaciones en sus paráme-tros fisiológicos relacionados con su en-torno ambiental.

Los ciclos circadianos han sido muyestudiados y su valor de periodo lespermite sincronizar con los ritmos am-bientales que posean un valor de pe-riodo entre 20 y 28 horas, como son losciclos de luz y de temperatura. Poseenlas siguientes características:

• Son endógenos, y persisten sin lapresencia de claves temporales.

• En condiciones constantes se pre-senta una oscilación espontáneacon un periodo cercano a las 24horas (de ahí el nombre circadianos).• La longitud del periodo en oscilaciónespontánea se modifica ligera-mente, o prácticamente nada, al va-riar la temperatura

• Son susceptibles de sincronizar a los rit-mos ambientales que posean un valor deperiodo aproximado de 24 horas, comolos ciclos de luz y de temperatura.

• El ritmo se desorganiza bajo ciertascondiciones ambientales como luz brillante.

La captación de luz se produce a tra-vés de la retina y llega hasta el NSQ (Nú-cleo Supraquiasmático) y de ahí a laglándula pineal. La retina funciona poruna parte como órgano foto -receptorpara la formación de imágenes perodesde hace un tiempo se sabe que tam-

Figura 1 - Análisis gráfico de la degradación de flujo

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bién actúa como un sistema de detecciónde irradiancia mediante las células gan-glionares con melanopsina , un fotopig-mento que tiene un espectro de absorciónpor debajo de los 480 nm.

Esta función permite mantener los rit-mos circadianos incluso en seres vivoscuyos conos y bastones no funcionen co-rrectamente.

Durante el día las temperaturas decolor de la luz varían, de forma que al iniciode la mañana son más cálidas, lo cual nospermite activarnos de una forma que nosea brusca, luego se van volviendo másfrías para que estemos más activados enel periodo que supuestamente coincidecon nuestras horas de mayor actividad y alo largo de la tarde van volviendo a ser máscálidas para propiciar el relax y el inicio dela fase de sueño.

La luz artificial debería ayudarnos amantener nuestros ciclos biológicos; porello es importante que si en el lugar dondedesarrollamos nuestra actividad no hay luz

natural la luz artificial simule lo mejor po-sible el ciclo de la natural. Esta función nosólo mejora nuestro rendimiento laboralsino que ayuda a evitar una cronodisrup-ción , es decir el riesgo de desarrollar in-somnio, patologías cardiovasculares,alteraciones metabólicas y cáncer.

Los sistemas de control que permitengenerar un ciclo circadiano deben traducirlos lúmenes y las temperaturas de colorrequeridos para cada momento del día, enp.e. voltios, con los que se atacará a la en-trada regulable de la fuente de alimenta-ción de la luminaria.

Ello se puede realizar con la tecnologíaled combinando luminarias de luz fría con lu-minarias de luz cálida o bien con luminariasque están dotadas de leds de diferentestemperaturas de color con lo que se consiguela variación de temperatura de color con unamisma luminaria.

Conclusiones

La luz natural, la visión del exterior, soncondiciones de confort y bienestar que lasmodernas tendencias de diseño aceptancomo fundamentales. Pero un Hospital es unedificio que funciona 24 horas todos los díasde la semana y es evidente que la luz artificialserá necesaria como alternativa o comple-mento en muchos locales y en muchas áreas.Las Instalaciones de Alumbrado tienen unagran responsabilidad en cubrir dignamente lasnecesidades de luz en cada uno de los espaciosfuncionales del Hospital. La tecnología led porsus ventajas técnicas y ambientales , es unaopción preferente de diseño en gran númerode proyectos hospitalarios tanto de nuevaplanta como en reformas.

Una correcta iluminación no solamentenos permite ver mejor. Afecta a cómo nos sen-timos. Las ventajas de disponer de un sistemade iluminación que sigue el ciclo circadiano sonespecialmente interesantes para aquéllasáreas que no disponen de luz natural.

El ritmo circadiano sincroniza con nues-tro reloj biológico. Una iluminación que pro-porcione una sensación de bienestar ayudasin duda a los profesionales del staff sanita-rio a desempeñar su labor con más calidad yeficiencia, eleva los niveles de concentracióndel personal, disminuye sensiblementeeventuales errores y las enfermeras duer-men mejor después del turno.

El sistema ayuda asimismo a los pacien-tes a mantener su ciclo biológico sin retar-dos de fase lo que redunda en una másrápida recuperación que permite reducir eltiempo de ingreso. Las posibles enfermeda-des ocasionadas por un desfase,y que setratan de evitar, son por ejemplo: sensaciónde alerta, modificación del humor y bienes-tar, sueño, actuación cognitiva, fotofobia…

Simon tiene sistemas circadianos insta-lados con tecnología led, sobre los que seestán realizando estudios médicos con pa-cientes reales. Una vez obtenidos, analizadosy contrastados todos los datos, se podrá ela-borar un documento científico con las con-clusiones experimentales obtenidas.

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