La comunicación por luz visible no es una idea nueva, pero sí es ahora cuando ha encontrado el ecosistema tecnológico adecuado para transformarse en una alternativa real a las redes inalámbricas tradicionales. La coincidencia entre el despliegue masivo de la iluminación LED y la saturación del espectro radioeléctrico ha empujado a investigadores y empresas a explorar seriamente un concepto que, durante años, permaneció relegado a laboratorios: utilizar las propias luminarias para transmitir datos.

Un nuevo artículo científico, publicado en la revista Heliyon de CellPress, ha querido arrojar luz sobre el estado actual de una tecnología que, durante años, ha avanzado de forma discreta pero constante: la comunicación por luz visible. El trabajo realiza una revisión exhaustiva que abarca dos décadas de investigación, desarrollo y experimentación, recopilando hitos, tendencias y desafíos que han moldeado la evolución de los sistemas VLC basados en LED. 

El resultado es un documento que permite comprender la madurez tecnológica alcanzada y las oportunidades que se abren para su integración en aplicaciones reales, desde las redes de acceso de alta capacidad hasta la infraestructura IoT y los entornos sensibles a las interferencias electromagnéticas.

Un LED que yo no solo ilumina

El crecimiento imparable del tráfico inalámbrico ha puesto en evidencia una realidad incómoda: el espectro radioeléctrico se está acercando a sus límites mientras la demanda continúa creciendo a doble dígito. Las previsiones previas a 2025 apuntaban a que la necesidad de conectividad sería diez veces mayor que en 2015, mientras que la velocidad efectiva de las redes móviles apenas mejoraría un 9 %. Esa brecha explica la búsqueda de nuevos dominios espectrales y, en particular, el renovado interés por la banda visible. La luz, que opera entre 400 y 780 THz, ofrece un margen de capacidad mil veces superior al de las bandas RF que utilizan tecnologías como WiFi o 4G.

El salto tecnológico ha sido posible gracias a la estandarización de la iluminación LED, que ha inundado hogares, comercios e infraestructuras. Esta sustitución masiva de las lámparas convencionales ha colocado millones de emisores ópticos en techos y luminarias, todos ellos con capacidad intrínseca para modular luz a alta velocidad. Es, de hecho, la combinación entre disponibilidad de hardware y hambre de ancho de banda lo que ha dado forma al fenómeno VLC. Además del espectro prácticamente ilimitado, la comunicación por luz visible ofrece ventajas prácticas significativas: no genera interferencias electromagnéticas, no requiere licencias, se confina físicamente en una estancia —un factor relevante desde el punto de vista de la seguridad— y permite reutilizar toda la infraestructura existente sin introducir radiación ni campos adicionales en entornos sensibles.

Este cambio de paradigma obliga a reconsiderar la luminaria como elemento del sistema de comunicaciones. Ya no se trataría únicamente de suministrar flujo luminoso con eficiencia y precisión fotométrica; se trata también de garantizar la capacidad de modulación y la estabilidad térmica necesarias para mantener un canal óptico fiable. En otras palabras, el LED se convierte en pieza activa de una red inalámbrica basada en fotones.

Evolución del LED y la llegada de nuevas fuentes de comunicación

Para comprender el desarrollo de la comunicación por luz visible es imprescindible revisar el propio LED como transmisor. Durante años, los dispositivos fosforescentes (P-LED), basados en un chip azul InGaN y un recubrimiento YAG, han sido el estándar de la industria, tanto en iluminación general como en los primeros experimentos de VLC. Son baratos, fiables y fáciles de integrar, pero su limitación es evidente para la transmisión de datos: el fósforo atenúa drásticamente el ancho de banda útil, reduciendo la velocidad de modulación a unos pocos MHz. Esa restricción motivó la investigación en fuentes alternativas, desde LED RGB capaces de generar blanco sin fósforo hasta micro-LED y dispositivos de cavidad resonante.

El LED RGB aportó un avance importante al permitir la modulación en el dominio del color. También abrió la posibilidad de usar constelaciones cromáticas (como en Color Shift Keying) y de explotar la dimensión espectral para transportar más información sin alterar la percepción visual. Sin embargo, la complejidad térmica y la necesidad de mantener un punto de blanco estable complican su adopción generalizada en luminarias comerciales.

En paralelo, surgieron tecnologías más experimentales que hoy empiezan a migrar a prototipos preindustriales. Los micro-LED, por ejemplo, reducen la superficie activa a escalas micrométricas, lo que disminuye la capacitancia y dispara la velocidad de respuesta. Esto permite pensar en enlaces ópticos del orden del gigabit por segundo sin necesidad de recurrir a láseres. Otra línea prometedora son los RCLED, que incorporan cavidades resonantes para aumentar la direccionalidad y eficiencia, y los QD-LED, basados en puntos cuánticos con espectros estrechos y tiempos de vida extremadamente cortos, ideales para canales ópticos exigentes. Incluso los OLED han encontrado un nicho, no tanto por velocidad —muy inferior a LED inorgánicos— sino por su versatilidad mecánica y facilidad de integración en superficies extensas.

El receptor ha seguido una evolución paralela. El fotodiodo PIN se ha consolidado como estándar por coste y simplicidad, mientras que el APD ofrece mayor sensibilidad a costa de más ruido. Los sensores de imagen, gracias al efecto rolling-shutter y a su matriz de píxeles, permiten aplicaciones de posicionamiento y comunicación con cámaras convencionales. E incluso el panel solar —que actúa como detector pasivo y simultáneamente como fuente de energía— ha demostrado ser viable para enlaces de algunos megabits, aunque limitado por su fuerte no linealidad.

Todo ello dibuja un ecosistema de fuentes y receptores en rápida diversificación, que obliga a fabricantes y diseñadores a contemplar nuevos parámetros más allá de los puramente fotométricos.

Técnicas de transmisión, limitaciones del canal óptico y soluciones para hacerlo viable

La transmisión de información mediante luz no dispone de portadoras sinusoidales como en RF, por lo que la modulación se articula principalmente sobre la intensidad luminosa o, en ciertos casos, sobre el color. La investigación ha oscilado entre esquemas de modulación monocportadora de baja complejidad —como OOK, PWM o PPM y sus múltiples variantes— y sofisticadas técnicas multicarrier basadas en OFDM, adaptadas para producir señales unipolares compatibles con LED y fotodiodos. OFDM, en particular, ha permitido alcanzar capacidades cercanas al gigabit por segundo incluso con P-LED comerciales, gracias a combinaciones de pre-ecualización, post-ecualización y filtrado azul en el receptor.

El canal óptico interior introduce obstáculos particulares. La dispersión debida a reflexiones en paredes, muebles o pavimentos produce ensanchamiento temporal del impulso luminoso, favoreciendo la interferencia intersímbolo. Esta limitación exige un modelado cuidadoso mediante técnicas deterministas —como ray tracing o modelos recursivos— y estocásticas basadas en Monte Carlo o geometrías aleatorizadas. El diseño de la propia sala y de la distribución de luminarias influye notablemente en la SNR disponible. El estudio subraya que la disposición habitual de un único punto central crea zonas de sombra comunicacional, con variaciones de más de 20 dB entre el centro y las esquinas. El uso de múltiples luminarias, alineación óptima del receptor o la aplicación de beamforming mediante moduladores espaciales pueden reducir estas diferencias.

La luz natural, a menudo citada como amenaza para la VLC, no resulta tan crítica como se pensaba. Su variación temporal es lenta, lo que la convierte más en una fuente de ruido tipo shot estable que en una interferencia caótica. Aun así, se han explorado filtros de paso estrecho, lamas ópticas, receptores de diversidad angular y control automático de ganancia para mitigar sus efectos.

Un último aspecto clave es la gestión térmica. La temperatura de unión del LED cambia su eficiencia radiativa, altera su espectro y modifica la linealidad del driver. El estudio recuerda que un LED sobrecalentado no solo reduce su vida útil, sino que compromete seriamente la estabilidad del enlace. En matrices de alta densidad —como las necesarias para beamforming o para LiFi de altas prestaciones— la térmica se convierte en un elemento crítico, estrechamente ligado al diseño mecánico y a la disipación.

Aplicaciones reales, integración con redes existentes y el papel de la iluminación en el IoT del futuro

La maduración técnica de la VLC ha impulsado una oleada de aplicaciones que ya trascienden el laboratorio. La más visible es la arquitectura LiFi, que propone celdas luminosas extremadamente pequeñas —las llamadas “attoceldas”— capaces de ofrecer enlaces bidireccionales de alta velocidad. La bajada se realiza mediante LED, mientras que la subida suele resolverse con infrarrojos para evitar deslumbramientos. En oficinas, hoteles o centros educativos, estas celdas permiten descargar el tráfico WiFi y mejorar la capacidad por usuario, especialmente en entornos densos. En aeronaves y trenes, donde el RF es complejo o regulado, la luz se convierte en un canal idóneo para entretenimiento a bordo y conectividad de pasaje.

Otra aplicación en auge es el posicionamiento interior basado en luz. La capacidad de los sensores CMOS para interpretar modulaciones rápidas mediante el efecto rolling-shutter ha permitido implementar sistemas de guía en centros comerciales, museos o aeropuertos sin necesidad de hardware adicional en el móvil. Los avances recientes incluyen técnicas basadas en polarización luminosa, que reducen la carga computacional y el consumo en el dispositivo receptor. A esto se suman usos emergentes en seguridad y conservación: sensores VLC distribuidos en salas de museos permiten detectar flashes de cámaras, interacciones no deseadas o movimientos de proximidad, al tiempo que envían información contextual al visitante sin desplegar sensores adicionales.

Quizá la línea más sorprendente es la detección de forma y postura mediante luz. Sistemas como LiSense o StarLight emplean matrices de LED y pequeños fotodetectores para reconstruir la silueta tridimensional de una persona a través de sombras proyectadas, sin cámaras y sin emitir RF. Esta aproximación abre la puerta a soluciones de analítica de ocupación o monitorización discreta en oficinas, sanitarios o ambientes industriales.

Finalmente, el estudio enfatiza el papel de la VLC en el Internet de las Cosas. La capacidad de segmentar el espacio en pequeñas celdas luminosas, el confinamiento físico del enlace, la ausencia de interferencias electromagnéticas y la reutilización de la red de alumbrado la convierten en una candidata natural para redes IoT masivas. Conceptos como LIoT (Light-based IoT) u OIoT (Optical IoT) plantean que la propia iluminación podría convertirse en la columna vertebral de la conectividad interior, complementando o sustituyendo a sistemas RF en aplicaciones sensibles, de alta densidad o de muy bajo consumo.

Conclusión

La comunicación por luz visible ha crecido en paralelo a la consolidación de la iluminación LED, pero su nivel de madurez actual la sitúa ante un punto de inflexión. Los avances en fuentes ópticas, técnicas de modulación, modelado de canal y mitigación de interferencias permiten ya considerar su despliegue comercial en múltiples escenarios. El sector de la iluminación, tradicionalmente centrado en métricas fotométricas y energéticas, debe prepararse para una nueva dimensión técnica en la que la luminaria se comporta como un nodo de red. Entender la térmica, la electrónica de modulación, la distribución espacial del flujo y la compatibilidad con sistemas de control será tan importante como evaluar el CRI o el UGR.

Lo que muestran estas dos décadas de investigación es que la luz está pasando de iluminar el espacio a hablar con él. Y para una industria en plena transformación digital, esa evolución no es solo una oportunidad tecnológica, sino una ampliación natural del rol que la iluminación ha desempeñado históricamente: conectar personas, objetos y espacios mediante energía… y ahora también mediante datos.

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

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844025012472