•Notícia
Compartir
La bombeta s’apaga, el LED s’encén
Del filament de tungstè, l’argó i el vidre al circuit electrònic o, el que és el mateix, de la bombeta incandescent al LED. Professors de la UPC expliquen l’evolució de les fonts de llum artificial al llarg dels últims 130 anys i les afectacions que tenen en la visió.
20/06/2011
Patentada pel químic britànic Humphry Davy el 1880, la bombeta incandescent ha estat àmpliament superada quant a eficiència, vida útil i rendiment. De l’energia que consumeix, només entre un 10 % i un 15 % es converteix en llum, mentre que la resta es converteix en escalfor (el filament de tungstè assoleix prop dels 1.500 ºC), dura unes mil hores i té un rendiment de 12 a 18 lúmens per watt (lm/W). “Aquesta manca d’eficiència és la causa de la prohibició de fabricar-ne per a potències superiors a 60 W”, explica Oriol Boix, professor del Departament d’Enginyeria Elèctrica. No obstant això, el baix preu i la bona reproducció del color o la calidesa de la llum han contribuït que hagi estat un dels invents més emprats des que es va crear.
Variant de la incandescent, la bombeta halògena, que a partir dels anys cinquanta del segle passat es va implantar sobretot en l’àmbit domèstic i en el sector terciari, té un rendiment de 18 a 22 lm/W i una vida útil superior, entre 2.000 i 4.000 hores. En aquest cas, el vidre és substituït per un compost de quars que suporta millor la calor produïda per l’escalfament del filament, que arriba fins a 2.500 ºC o 2.800 ºC. Funciona gràcies a un cicle químic en el qual el tungstè es reutilitza mitjançant la reacció amb el brom, “cosa que evita que el cristall s’ennegreixi com ocorre en la incandescent”, afirma Boix.
Tant en l’àmbit domèstic com en el públic, les làmpades de descàrrega han guanyat terreny durant l’últim segle per l’alta eficiència que tenen. En aquesta categoria s’hi inclouen els fluorescents i les bombetes de baix consum, així com les làmpades d’enllumenat públic de sodi de baixa i alta pressió, les de mercuri d’alta i baixa pressió i les d'halurs metàl·lics. Quin és l’element comú entre totes aquestes bombetes? Que substitueixen el filament per dos elèctrodes i un gas que condueix l'electricitat.
La bombeta fluorescent compacta, coneguda com a bombeta de baix consum, multiplica per cinc l’eficiència de les incandescents —11 W equivalen a 60 W d’una bombeta clàssica—, té un rendiment de 40 a 90 lm/W, alhora que la durabilitat s’incrementa per deu, fins a 10.000 hores de vida.
“Totes les làmpades de descàrrega tenen una gran eficiència i en el cas de les de sodi de baixa pressió arriben fins als 180 lm/W”, apunta Rodrigo Ramírez, professor del mateix departament i investigador del Centre d’Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA). “Per això, aquest tipus de làmpades són idònies per a l’enllumenat públic”, afegeix Boix.
A tall d’exemple, a Barcelona les làmpades de sodi d’alta pressió il·luminen la calçada de la Diagonal i els fanals de la vorera de l’avinguda són de vapor de mercuri d’alta pressió, mentre que les de sodi de baixa pressió donen llum en molts túnels. Els llums d’halurs metàl·lics, que són bastant eficients perquè emeten poca escalfor, s’utilitzen principalment en els estadis esportius i en la il·luminació d’estàtues o façanes d'edificis.
En contrapartida, les làmpades de descàrrega, en general, no reprodueixen gaire bé el color, s’activen lentament i inclouen components contaminants que, “com el mercuri i alguns gasos, s’han de reciclar”, afirma Boix. En aquest sentit, l’associació de fabricants Ambilamp ha engegat una campanya per fomentar-ne el reciclatge, amb el qual es compleix el Reial decret 208/2005, que regula la gestió dels aparells elèctrics i electrònics un cop se n’ha acabat la vida útil. “És necessari que les bombetes arribin senceres a la planta de reciclatge”, afirma Ramírez.
Es tracta d’un circuit electrònic amb una vida d’unes 100.000 hores i un alt rendiment, de 100 lm/W, que no genera gaire escalfor, regula molt bé la intensitat de la llum i la concentra, “cosa que permet molta precisió, alhora que reprodueix millor els colors que les làmpades de descàrrega”, explica Ramírez, que veu en els LED la il·luminació del futur.
Aquestes característiques els fan idonis per a la senyalització, la publicitat exterior i l’enllumenat públic, el qual suposa entre el 40 % i el 70 % de la factura elèctrica dels ajuntaments. Per aquest motiu, es preveu que aquests dispositius siguin els substituts de les làmpades de descàrrega. Precisament, se n’estan fent les primeres proves al districte 22@ de Barcelona, en el marc del projecte Solución Integral de Infraestructuras Urbanas, en el qual participa el CITCEA i que consisteix a instal·lar 12 fanals de LED dotats de sensors de moviment. Ramírez destaca que “la precisió i la uniformitat del feix de llum d’aquests díodes redueixen la contaminació lumínica, a la vegada que un voltatge i un consum inferiors suposen un estalvi d’energia”.
Per la seva banda, Boix matisa que “no es tracta d’una tecnologia madura, sinó de prototipus i, per tant, encara falten entre cinc i deu anys d’investigació per assolir-ne el desenvolupament complet”. I és que la poca disseminació de la llum és un dels inconvenients dels LED i els OLED, com també ho són la reproducció que fan del color, molt concentrada en els blaus, l’elevat preu i els problemes que genera en la xarxa elèctrica el consum poc homogeni del circuit electrònic associat. A més, encara no han estat normalitzats i no existeix encara cap normativa específica que tingui en compte les conseqüències dels LED en la salut visual de les persones.
Variant de la incandescent, la bombeta halògena, que a partir dels anys cinquanta del segle passat es va implantar sobretot en l’àmbit domèstic i en el sector terciari, té un rendiment de 18 a 22 lm/W i una vida útil superior, entre 2.000 i 4.000 hores. En aquest cas, el vidre és substituït per un compost de quars que suporta millor la calor produïda per l’escalfament del filament, que arriba fins a 2.500 ºC o 2.800 ºC. Funciona gràcies a un cicle químic en el qual el tungstè es reutilitza mitjançant la reacció amb el brom, “cosa que evita que el cristall s’ennegreixi com ocorre en la incandescent”, afirma Boix.
Tant en l’àmbit domèstic com en el públic, les làmpades de descàrrega han guanyat terreny durant l’últim segle per l’alta eficiència que tenen. En aquesta categoria s’hi inclouen els fluorescents i les bombetes de baix consum, així com les làmpades d’enllumenat públic de sodi de baixa i alta pressió, les de mercuri d’alta i baixa pressió i les d'halurs metàl·lics. Quin és l’element comú entre totes aquestes bombetes? Que substitueixen el filament per dos elèctrodes i un gas que condueix l'electricitat.
La bombeta fluorescent compacta, coneguda com a bombeta de baix consum, multiplica per cinc l’eficiència de les incandescents —11 W equivalen a 60 W d’una bombeta clàssica—, té un rendiment de 40 a 90 lm/W, alhora que la durabilitat s’incrementa per deu, fins a 10.000 hores de vida.
“Totes les làmpades de descàrrega tenen una gran eficiència i en el cas de les de sodi de baixa pressió arriben fins als 180 lm/W”, apunta Rodrigo Ramírez, professor del mateix departament i investigador del Centre d’Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA). “Per això, aquest tipus de làmpades són idònies per a l’enllumenat públic”, afegeix Boix.
A tall d’exemple, a Barcelona les làmpades de sodi d’alta pressió il·luminen la calçada de la Diagonal i els fanals de la vorera de l’avinguda són de vapor de mercuri d’alta pressió, mentre que les de sodi de baixa pressió donen llum en molts túnels. Els llums d’halurs metàl·lics, que són bastant eficients perquè emeten poca escalfor, s’utilitzen principalment en els estadis esportius i en la il·luminació d’estàtues o façanes d'edificis.
En contrapartida, les làmpades de descàrrega, en general, no reprodueixen gaire bé el color, s’activen lentament i inclouen components contaminants que, “com el mercuri i alguns gasos, s’han de reciclar”, afirma Boix. En aquest sentit, l’associació de fabricants Ambilamp ha engegat una campanya per fomentar-ne el reciclatge, amb el qual es compleix el Reial decret 208/2005, que regula la gestió dels aparells elèctrics i electrònics un cop se n’ha acabat la vida útil. “És necessari que les bombetes arribin senceres a la planta de reciclatge”, afirma Ramírez.
La il·luminació del futur
Els LED (díodes emissors de llum) i els OLED (díodes orgànics que permeten superfícies lluminoses flexibles) aporten un salt qualitatiu en el camp de la il·luminació. Des de fa dècades, se’n fan servir de color vermell per als indicadors d’aparells electrònics i fa uns quatre anys que es van començar a desenvolupar en color blanc, la qual cosa n’ha ampliat el ventall d’aplicacions.Es tracta d’un circuit electrònic amb una vida d’unes 100.000 hores i un alt rendiment, de 100 lm/W, que no genera gaire escalfor, regula molt bé la intensitat de la llum i la concentra, “cosa que permet molta precisió, alhora que reprodueix millor els colors que les làmpades de descàrrega”, explica Ramírez, que veu en els LED la il·luminació del futur.
Aquestes característiques els fan idonis per a la senyalització, la publicitat exterior i l’enllumenat públic, el qual suposa entre el 40 % i el 70 % de la factura elèctrica dels ajuntaments. Per aquest motiu, es preveu que aquests dispositius siguin els substituts de les làmpades de descàrrega. Precisament, se n’estan fent les primeres proves al districte 22@ de Barcelona, en el marc del projecte Solución Integral de Infraestructuras Urbanas, en el qual participa el CITCEA i que consisteix a instal·lar 12 fanals de LED dotats de sensors de moviment. Ramírez destaca que “la precisió i la uniformitat del feix de llum d’aquests díodes redueixen la contaminació lumínica, a la vegada que un voltatge i un consum inferiors suposen un estalvi d’energia”.
Per la seva banda, Boix matisa que “no es tracta d’una tecnologia madura, sinó de prototipus i, per tant, encara falten entre cinc i deu anys d’investigació per assolir-ne el desenvolupament complet”. I és que la poca disseminació de la llum és un dels inconvenients dels LED i els OLED, com també ho són la reproducció que fan del color, molt concentrada en els blaus, l’elevat preu i els problemes que genera en la xarxa elèctrica el consum poc homogeni del circuit electrònic associat. A més, encara no han estat normalitzats i no existeix encara cap normativa específica que tingui en compte les conseqüències dels LED en la salut visual de les persones.
Riscos per a la visió
Els efectes de les fonts de llum en la nostra visió depenen, sobretot, del flux lluminós o quantitat de llum emesa, la distribució o direccionalitat i l’espectre d’emissió. L’ull humà percep les radiacions electromagnètiques que tenen una longitud d’ona entre 380 i 780 nanòmetres (nm).
Més enllà de l’espectre visible hi ha, en un extrem, les radiacions ultraviolades —UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) i UVC (280-100 nm)—, “que poden afectar la còrnia i provocar-hi fotoqueratitis, i també el cristal·lí, en el qual produeixen cataractes”; en l’altre extrem, hi ha les radiacions infraroges —IRA (780-1.400 nm), IRB (1.400-3.000 nm) i IRC (3.000 nm-1 mm)—, “que afecten també la còrnia i la retina, en les quals generen cataractes i lesions”, explica José Luis Álvarez, del Departament d’Òptica i Optometria.
Amb tot, la llum blava, emesa sobretot pels LED i les làmpades de mercuri, i la ultraviolada són les més perjudicials per a l’ull humà. De fet, les altes exposicions a la radiació ultraviolada poden provocar modificacions en l’estructura cel·lular. En aquest sentit, l’Agència Nacional de Seguretat Sanitària (ANSES) francesa alerta, en un informe publicat el mes d’octubre, dels perills potencials de la radiació intensa en la regió dels blaus i reclama informar-ne els usuaris i regular els LED.
Una altra afectació que produeix la llum és la variació de la sensibilitat espectral del sistema visual humà: a la nit detectem pitjor els objectes vermells i som més sensibles a la llum blava, raó per la qual els llums dels cotxes amb làmpades de xenó amb mercuri ens enlluernen més que les halògenes tradicionals. A més, la llum blava inhibeix especialment la generació de melatonina (hormona necessària per dormir), cosa que la fa indicada, per exemple, per ajudar en la conducció, però desaconsellable per descansar adequadament.
Fatiga de les parpelles, coïssor ocular, somnolència, visió doble, cefalea, vertigen i sensació d’ansietat són alguns dels símptomes de la fatiga ocular. Aquesta altra modificació funcional de la visió, de caràcter reversible, és produïda per un esforç excessiu d’enfocament (acomodació) o d’alineament dels ulls (convergència). Per evitar-la, és aconsellable no enlluernar l’ull de manera directa, sinó situar les fonts de llum a 45 graus per damunt o per sota de la línia dels ulls, usar superfícies mats en entorns de treball per no tenir reflexos i evitar l’exposició a fonts de llum massa saturades (verdes, blaves o vermelles pures).
Els efectes de les fonts de llum en la nostra visió depenen, sobretot, del flux lluminós o quantitat de llum emesa, la distribució o direccionalitat i l’espectre d’emissió. L’ull humà percep les radiacions electromagnètiques que tenen una longitud d’ona entre 380 i 780 nanòmetres (nm).
Més enllà de l’espectre visible hi ha, en un extrem, les radiacions ultraviolades —UVA (400-315 nm), UVB (315-280 nm) i UVC (280-100 nm)—, “que poden afectar la còrnia i provocar-hi fotoqueratitis, i també el cristal·lí, en el qual produeixen cataractes”; en l’altre extrem, hi ha les radiacions infraroges —IRA (780-1.400 nm), IRB (1.400-3.000 nm) i IRC (3.000 nm-1 mm)—, “que afecten també la còrnia i la retina, en les quals generen cataractes i lesions”, explica José Luis Álvarez, del Departament d’Òptica i Optometria.
Amb tot, la llum blava, emesa sobretot pels LED i les làmpades de mercuri, i la ultraviolada són les més perjudicials per a l’ull humà. De fet, les altes exposicions a la radiació ultraviolada poden provocar modificacions en l’estructura cel·lular. En aquest sentit, l’Agència Nacional de Seguretat Sanitària (ANSES) francesa alerta, en un informe publicat el mes d’octubre, dels perills potencials de la radiació intensa en la regió dels blaus i reclama informar-ne els usuaris i regular els LED.
Una altra afectació que produeix la llum és la variació de la sensibilitat espectral del sistema visual humà: a la nit detectem pitjor els objectes vermells i som més sensibles a la llum blava, raó per la qual els llums dels cotxes amb làmpades de xenó amb mercuri ens enlluernen més que les halògenes tradicionals. A més, la llum blava inhibeix especialment la generació de melatonina (hormona necessària per dormir), cosa que la fa indicada, per exemple, per ajudar en la conducció, però desaconsellable per descansar adequadament.
Fatiga de les parpelles, coïssor ocular, somnolència, visió doble, cefalea, vertigen i sensació d’ansietat són alguns dels símptomes de la fatiga ocular. Aquesta altra modificació funcional de la visió, de caràcter reversible, és produïda per un esforç excessiu d’enfocament (acomodació) o d’alineament dels ulls (convergència). Per evitar-la, és aconsellable no enlluernar l’ull de manera directa, sinó situar les fonts de llum a 45 graus per damunt o per sota de la línia dels ulls, usar superfícies mats en entorns de treball per no tenir reflexos i evitar l’exposició a fonts de llum massa saturades (verdes, blaves o vermelles pures).
Segueix-nos a Twitter
