Por Miguel Cacheda

¿Sabías que los LEDs pueden ayudar a mejorar tu calidad de vida? ¿Qué su luz puede ser usada para tratamientos terapéuticos muy variados? ¿Qué puede mejorar nuestro rendimiento en el trabajo y en los estudios? Pero no todo es positivo. ¿Sabes que una luminaria con un diseño deficiente puede ser un factor de riesgo para enfermedades como el cáncer o la epilepsia? ¿Que su manipulación puede crear daños a largo plazo en la visión?

Tanto si eres diseñador de sistemas de iluminación, como usuario o instalador, lo que se expone en este post es de tu interés. Los diseñadores podréis conocer las características de la próxima generación de luminarias, las que además de eficiencia aportan la buena luz, la luz que necesitamos. Los consumidores podréis aprender qué características ha de reunir un sistema de iluminación LED para que se adapte a tus necesidades y no perjudique tu salud ni la de los tuyos. Y los instaladores podrán conocer algunos consejos para hacer buenas instalaciones y no correr riesgos a la hora de manipular luminarias con LEDs.

¿Qué parámetros de la luz pueden afectar a nuestra salud?

La luz puede afectar de varias formas en nuestra salud ^[1]:

• La intensidad de la luz, con dos efectos posibles:
  • Calentamiento de nuestro ojo
  • Deslumbramiento
• Efectos estroboscópicos, o parpadeo de la luz.
• El espectro de luz

Analicemos cada uno para el caso de los LEDs.

Efectos de intensidad de la luz LED.

¿Calentamiento del ojo?

Comenzamos por una buena noticia. Un uso normal de un LED no produce un efecto de calentamiento del ojo. Está claro que hablamos de LEDs de iluminación y no LEDs láser que sí que pueden ser peligrosos

¿Deslumbramientos?

La concentración de luz que presenta un LED puede fácilmente superar  1000 veces la de fuentes de luz tradicionales. Estos niveles de intensidad sin duda pueden provocar molestos deslumbramientos que no son dañinos para la salud, salvo en situaciones potencialmente peligrosas cómo la conducción de vehículos.

Así que hemos de evitar que la luz directa de los LEDs alcance nuestros ojos. Por tanto, la recomendación es que no usemos lámparas muy potentes que tengan LEDs a la vista.

Los instaladores y diseñadores ya siguen normas de ergonomía visual que evitan estos molestos deslumbramientos.

¿Cómo nos afecta el parpadeo de la luz?

El parpadeo de la luz o efecto estroboscópico está presente en casi todas las fuentes de luz artificial aunque nuestro ojo no pueda observarlo. Existen estudios ^[2] que indican los posibles efectos del parpadeo de la luz en los humanos dependiendo de la frecuencia:

• ~3-70Hz, riesgo de ataques epilépticos
• Hasta 165Hz, riesgo de malestar, dolores de cabeza, alteraciones de la visión, etc.

Se ha demostrado que percibimos parpadeos con frecuencias hasta 200Hz. Pero sus efectos dependen de la sensibilidad de la persona (no todos nos vemos afectados de igual modo) y de otros parámetros como:

• Frecuencia
• Intensidad de la luz (intensidades mayores producen un mayor efecto)
• Color de la luz (rojos y azules afectan más)
• Modulación (diferencia entre el valor máximo y el mínimo de la luz. Mayores diferencias producen un mayor efecto)

Las bombillas incandescentes y fluorescentes (lo que incluye las de bajo consumo de fluorescencia) están alimentadas directamente a 50Hz (60Hz en algunos países) y por ello presentan parpadeos a la frecuencia de la red 50-60Hz y del doble de la frecuencia de la red 100Hz-120Hz, por encima de lo que nuestro ojo puede apreciar. En los vídeos siguientes hechos a cámara lenta se pueden apreciar estos parpadeos.

 

(Video parpadeo en lámpara incandescente)

 

(Video parpadeo en lámpara fluorescente )

 

(Video parpadeo en lámpara de sodio )

 

(Video parpadeo en lámpara de mercurio)

 

Los LEDs no pueden ser conectados directamente a la red (salvo algunas excepciones no muy populares) y para que produzcan luz, han de ser alimentados con una corriente constante de un cierto valor. Esta corriente se la proporciona un circuito electrónico que recibe múltiples nombres (balastro, driver, fuente de alimentación, etc.) y que es el encargado de que esta corriente tenga el valor adecuado y sea lo más estable posible.

Vale, vale, pero ¿el LED produce una luz con parpadeo o no? Tenemos que distinguir dos casos:

• La iluminación LED sin atenuación (también conocido por su nombre en inglés, dimming) NO (si el diseño es el adecuado).
• En el caso de tener dimming:
  • Si el dimmer es de la instalación con iluminación clásica, no todas las lámparas LED funcionan adecuadamente con estos dimmers, por lo que es posible la aparición de parpadeos visibles e invisibles.
  • Si la función de dimming está en la lámpara LED, el parpadeo existirá ya que es el modo habitual de realizar el dimming en un LED (PWM), pero su frecuencia debería estar muy por encima de los 200Hz que se indicaron antes.

En conclusión, el parpadeo está en todas la fuentes de luz artificial y el LED también las puede tener. Suponiendo un diseño correcto de la lámpara LED, el parpadeo debería estar a frecuencias superiores a 200Hz para tener el menor efecto sobre las personas. El siguiente video hecho a cámara lenta permite observar el parpadeo de una bombilla LED.

 

(Video parpadeo en lámpara LED )

 

Así que podemos extraer los siguientes consejos:

Diseñador:

• Los balastros que permitan dimming han de hacerlo con frecuencias superiores a 200Hz.
• Uso de LEDs con una inercia lumínica grande, es decir, que sus materiales permitan un suavizado del parpadeo lo mayor posible.
• Introducir sensores en las lámparas que permitan detectar parpadeos de alto riesgo (principalmente menores de 70Hz) debido a malas instalaciones o mal funcionamiento, y desconecten la lámpara.

Instalador y consumidor:

• No uses dimmers de iluminación clásica con lámparas LEDs salvo que estés totalmente seguro que la conexión de ambos no va a producir parpadeo.
• Usar balastros con frecuencias de dimming mayores de 200Hz.
• Informarnos del posible parpadeo que puedan tener las lámparas antes de comprarlas.

 ¿Cómo afecta el espectro de la luz a nuestra vida?

Existen numerosos estudios en curso en los que se evalúan de los beneficios de la luz de una determinada longitud de onda (lo que determina el color de la luz) para el tratamiento de enfermedades: cáncer, reuma, tratamientos cosméticos, etc.

Tratamientos cosméticos con luz ofrecidos en http://www.biostetics.com/light-therapy-bibio-light.html

 

La luz del sol va variando su espectro (su composición en colores) a lo largo del día. Este espectro presenta mayores componentes azules durante el día y más rojas durante la noche. Dicha variación de la luz natural tiene efectos sobre los ritmos circadianos de nuestro cuerpo. Es decir, en nuestra actividad a lo largo del día.

Distribución espectral de la luz natural en las diferentes direcciones del cielo [1]

 

(Video Ritmos Circadianos)

 

Además sabemos que nuestra visión se adapta a lo largo del día, siendo más sensible a los colores azulados durante la noche. Esto permite definir 3 tipos de visión: visión fotópica (día), mesópica (anochecer) y escotópica (noche). Por tanto la iluminación nocturna con tonalidades azules (blancos fríos) necesita menos luminosidad para proporcionar la misma sensación de brillo a nuestros ojos. O lo que es lo mismo, iluminar con luz con una mayor componente de azul durante la noche, permite un ahorro de energía.

¿Entonces el LED tiene propiedades curativas?

Creo que no hemos de exagerar. Estrictamente hablando, es la luz la que tiene efectos sobre nuestro organismo. Y el LED es la fuente de luz que nos permite crear cualquier espectro de luz. Por tanto, nos permiten crear sistemas de iluminación que mejoren nuestra salud.

Así ya se están llevando a cabo muchos experimentos con terapia lumínica para el tratamiento del cáncer con algunos resultados esperanzadores. Pero sobre todo, lo que hay son evidencias de la influencia de la luz azul en nuestro estado de ánimo y en nuestros ritmos biológicos. Una iluminación adecuada ha demostrado conseguir:

• Mejorar el humor y el rendimiento en el lugar de trabajo
• Menor rotación de personal
• Mejora la atención y los tiempos de reacción

Por tanto, una adecuada iluminación con LEDs puede conseguir mejorar nuestro humor, rendimiento, etc, pero también puede ser usada para tratamientos de depresión, recuperación del jet lag, etc.

¡Magnífico! ¿La iluminación con LEDs mejorará mi salud?

¡No vayamos tan rápido! El LED la única tecnología que puede aprovechar las propiedades de la luz para mejorar nuestra calidad de vida, la única que es capaz de proporcionar la luz adecuada para cada momento. Pero no es un producto milagroso. También tiene sus inconvenientes que hay que tener en cuenta.

Métodos para la generación de la luz blanca con LEDs. Osram

 

Para la creación de los LEDs emisores de luz blanca hay varios métodos que se resumen en la imagen anterior y se citan a continuación:Mediante el uso de al menos tres LEDs de colores diferentes, habitualmente rojo, verde y azul

Mediante un LED azul junto con fósforo amarillo (blanco cálido)

1. Mediante un LED azul junto con otro fósforo (blanco frío)
2. Mediante un LED ultravioleta y tres fósforos

Por razones de precio y eficiencia, los métodos más usados son el 2 y el 3. Y el resultado es un espectro de luz con una importante componente azul.

Espectro de la luz de un LED blanco. Osram

 

¡Perfecto! La luz azul es perfecta ya que has dicho que es lo mejor para aumentar la eficiencia de la iluminación nocturna y además, tiene la capacidad de “pasarnos a modo día” aumentado nuestra atención, rendimiento, etc.

No, no es tan perfecto. La luz azul tiene características buenas pero además:

• Provoca daños en los ojos degenerando los tejidos oculares ^[3]
• Es tóxica para los tejidos ^[1]
• Inhibe la producción de melatonina lo que se relaciona con falta de sueño, fatiga, estrés, cáncer (no probado todavía pero hay ciertas evidencias), etc., etc. ^[4]

Ya me has convencido… ¡no usaré lámparas LED!

¡Espera! Acabo de decirte que para hacer un LED blanco hay varios métodos. El 1 y el 4 no producen luz azul, o mejor dicho, la cantidad de luz azul se controla de forma independiente. Así que hay alternativa, aunque sea un poco más cara. Además, los tipos de fósforos usados en los métodos 2 y 3 están avanzando mucho de modo que la componente azul es cada vez menor.

¿Cómo disminuir los efectos nocivos de la luz azul en iluminación con LED?

Varios consejos:

• Aquellos que han de trabajar expuestos a luces intensas con una importante componente azul, deberían trabajar con gafas protectoras que filtren la luz azul^[1]. Creo que los instaladores deberían tomar nota de esta recomendación.
• Niños y personas con hipersensibilidad al azul, no deben estar expuestos a luces blancas frías intensas y de preferencia usarán luces blancas cálidas^[1].
• No usar luces blancas frías brillantes al menos durante tres horas antes de ir a dormir (esto incluye ordenadores, tabletas, smartphones, etc.)^[1].

¿Cuál será la nueva generación de iluminación LED?

La nueva generación será aquella que dé el salto de la iluminación eficiente a la buena iluminación. Es decir, que tenga en cuenta:

• Cero parpadeo
• Adaptación del espectro luminoso a la hora del día y nuestra actividad
• Control de la emisión de luz azul

Con la tecnología actual, esto ya es posible así que ya sólo depende de nosotros el tomar conciencia de que la “buena luz” puede mejorar nuestra calidad de vida.

 Referencias

[1] Anses, “Effets sanitaires des systèmes d’éclairage utilisant des diodes électroluminescentes (LED)”, http://www.anses.fr/sites/default/files/documents/AP2008sa0408.pdf

[2] Wilkins, A., Veitch, J. y Lehman, B., “LED Lighting Flicker and Potential Health Concerns:  IEEE Standard PAR1789 Update”, http://www.xinelam.com/pdf/LED-Lighting-Flicker-and-Potential-Health-Concerns.pdf

[3] Elaine Kitchel, “The Effects of Blue Light on Ocular Health”, http://www.cclvi.org/contributions/effects1.htm

[4] Harvard Medical School, “Blue light has a dark side”, http://www.health.harvard.edu/newsletters/Harvard_Health_Letter/2012/May/blue-light-has-a-dark-side/

Otros artículos usados

• Mike DeGregorio, “Switch From Fluorescent To LED Lighting”, http://getleducated.com/2013/08/16/switch-from-fluorescent-to-led-lighting/
• Joseph R. Knisley, “The Health Benefits of LED Lighting”, http://ecmweb.com/lighting-amp-control/health-benefits-led-lighting
• Cambridge University, “Low-cost LEDs for saving energy and improving health”, http://www.cam.ac.uk/research/news/low-cost-leds-for-saving-energy-and-improving-health