En una era donde la tecnología LED ha permeado cada aspecto de nuestra vida cotidiana, un equipo de investigadores liderado por Changwook Kim y Young Rag Do se han propuesto diseñar LEDs “centrados en las personas”. Su investigación, publicada en ACS Omega, presenta una solución para un problema que afecta a millones de personas: la alteración del ciclo circadiano debido a la exposición a la luz azul emitida por dispositivos electrónicos y lámparas LED. 

La problemática de la luz azul

Históricamente, los humanos hemos evolucionado para estar activos durante el día y descansar por la noche, con el sol regulando nuestro ciclo de sueño/vigilia. Sin embargo, la vida moderna ha cambiado drásticamente este patrón. Muchas personas pasan la mayor parte del tiempo en interiores, lejos de la luz natural, lo que dificulta mantener un ritmo circadiano óptimo de 24 horas. La exposición a la luz artificial, y más específicamente a la luz azul durante la noche, interfiere con la producción de melatonina, la hormona que regula el sueño.

La luz azul, que varía en longitud de onda entre 380 y 500 nanómetros (nm), es emitida por LEDs en lámparas, computadoras, televisores, teléfonos y otros dispositivos electrónicos. Estudios previos han demostrado que las longitudes de onda entre 460 y 500 nm son particularmente efectivas en suprimir la producción de melatonina, causando estados de alerta.

Nuevos LED “Centrados en las personas”

Frente a esta problemática, los investigadores diseñaron dos tipos de LEDs que emiten diferentes longitudes de onda de luz azul. Un paquete LED, diseñado para uso diurno, limita sus emisiones de luz azul a longitudes de onda cercanas a 475 nm. Por otro lado, el paquete LED para uso nocturno emite longitudes de onda cercanas a 450 nm, fuera del rango que perturba el sueño.

En concreto, los paquetes blancos LED desarrollados contenían dos chips azules que emiten luz con una longitud de onda de 450 y 480 nm que se implementaron para tener un total de 12 tipos de Temperatura de Color (TCC) dependiendo de la aplicación. 

Los LED diurnos con una TCC de 3000 a 6500 K se diseñaron para suprimir rápidamente la melatonina inmediatamente después de despertarse y mejorar la somnolencia subjetiva, es decir con un pico mejorado en la región de la longitud de onda de los 480nm. Por su parte los HC-LED nocturnos se desarrollaron con un pico reducido en la misma región de la longitud de onda, con una TCC de 1800 a 4000 K, diseñados para activar la secreción de melatonina por la noche. Además, estos paquetes LED (HC-LED) tenían casi las mismas coordenadas de color que los paquetes LED convencionales (C-LED) que se usuron para comporalros, los cualtes tenían la misma TCC y, por lo tanto, no hay cambios en el color percibido.

Resultados obtenidos 

Para verificar los efectos no visuales del paquete LED desarrollado, se recopilaron datos de nivel de melatonina de 22 participantes voluntarios en entornos de iluminación con la misma iluminancia y CCT entre las dos configuraciones. 

Las nuevas bombillas LED se colocaron junto con las bombillas LED convencionales en accesorios instalados en el techo de una habitación sin ventanas amueblada con un escritorio, una cinta de correr y una cama. Los voluntarios masculinos individuales se quedaron en la habitación durante un período de tres días. Una computadora controlaba qué tipo de LED se encendía o apagaba durante su estancia; de esa manera, los investigadores podían comparar el impacto en los niveles de melatonina de las bombillas convencionales con las nuevas bombillas diurnas y nocturnas.

Las muestras de saliva de 22 voluntarios mostraron que el uso de los nuevos LEDs aumentó los niveles nocturnos de melatonina en un 12.2% y redujo la melatonina diurna en un 21.9% en comparación con la exposición constante a LEDs convencionales. Este hallazgo es significativo, ya que sugiere que la tecnología LED puede ser optimizada para apoyar los ritmos circadianos naturales de los humanos, en lugar de perturbarlos.

Implicaciones y Futuras Aplicaciones

La esperanza de los investigadores es que los fabricantes del LED y pantallas electrónicas apliquen estos hallazgos para ayudar a las personas a aumentar su vitalidad y eficiencia en el trabajo durante el día, mientras mejoran la relajación y la calidad del sueño por la noche. 

Además de su aplicación en ambientes domésticos y oficinas, esta tecnología tiene el potencial de ser utilizada en entornos de atención médica, donde la regulación del sueño y los ritmos circadianos son cruciales para la recuperación y el bienestar de los pacientes. También podría beneficiar a aquellos que trabajan en turnos nocturnos, ayudándoles a adaptarse mejor a horarios irregulares.

Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.3c05620#

Créditos de imágenes: Development and Verification of a 480 nm Blue Light Enhanced/Reduced Human-Centric LED for Light-Induced Melatonin Concentration Control, 2023