LED, Full spectrum y Diversidad Cromática

Seguimos inmersos en la revolución que ha supuesto el LED en el mundo de la iluminación. Una vez superado el umbral del Lm / W y de un CRI homologable a las anteriores fuentes de Luz, la iluminación SSL abre nuevas sendas para seguir evolucionando.

En el presente post abordaremos la capacidad de personalización de la cromacidad del LED. Como bien debéis conocer, el LED blanco en realidad es un LED azul muy eficaz cubierto con una capa de fósforo. Este fósforo absorbe parte de la energía del LED azul y la atenúa a bandas que van del verde al rojo, pasando por el amarillo.

La modificación de la fórmula del Fósforo o de la banda de emisión del LED azul nos permite obtener múltiples resultados cromáticos. De este modo, se está personalizando la fuente de luz de acuerdo con la aplicación.

Hasta no hace mucho, los fabricantes de LED se ceñían a poder cubrir la curva de Planck en la gráfica CIE 1931. En la siguiente imagen se muestra ésta.

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                                          Imagen 1 (Fuente Wikipedia)

Esta capacidad de personalización ha llevado a los fabricantes a desarrollar dispositivos con características adaptadas a necesidades específicas. Esto va desde LED cromáticamente adaptados hasta LED con un teórico CRI 100. Los mercados van desde el mundo del retail, la horticultura, oficinas, museos hasta un largo etcétera.

 

1.LED adaptado cromáticamente

Respetar la curva de Planck no es un requisito imprescindible para muchas aplicaciones que requieran potenciar colores específicos. Múltiples fabricantes han desarrollado LED con características cromáticas orientadas a resalzar la apariencia de productos de consumo. Como ejemplo podemos tomar la familia STYLIST de Lumileds.

Esta familia de dispositivos abarca desde LED COB hasta encapsulados 3014. Como podréis observar en la imagen que se muestra a continuación, se han desplazado fuera de la curva de Planck para mejorar la percepción del producto alimentario por parte del consumidor.

 

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Imagen 2 (Fuente Lumileds)

En el siguiente gráfico, podréis intuir como el fabricante del LED ha procurado complementar la cromacidad de cada una de sus referencias.

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Otro dispositivo desarrollado por Lumileds es su familia CRISPWHITE. Este tipo de LED está orientado a realzar el color blanco. Para ello han añadido luz violeta (410nm) al espectro de emisión del LED junto con un CRI elevado, mejorando la percepción del consumidor. Podéis observar una comparativa a continuación.

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Imagen 4 (Fuente Lumileds)

 

2.LED CRI 100

La tecnología LED está demostrando ser la más adaptable de las existentes hasta el momento. Esta adaptabilidad está siendo utilizada para poder obtener soluciones que repliquen la luz solar, o como mínimo, que se asemejen.

Una de las primeras consecuencias es mejorar nuestra percepción del entorno, así como mejorar nuestra calidad de vida. No hemos de olvidar que la mayor parte de nuestro tiempo estamos sometidos a la luz artificial.

Han surgido diversas propuestas que caminan en esta dirección, y que creemos abren una nueva vía de trabajo. Es cierto que estas soluciones sacrifican la eficiencia obtenida por el LED, pero también lo es que mejoran la calidad lumínica de la luminaria. Así mismo, el coste es más elevado, pero como se ha demostrado, eso variará a medida que aumente el consumo de este tipo de LED.

Existen diversos fabricantes que están ofreciendo LED de 95 CRI o superior, pero nos centraremos en 2 de los que consideramos más significativos.

Seoul Semiconductor ha presentado su familia Sunlike (la denominación de este LED  es clarificadora). Esta familia de LED parte de una fuente de Luz que no es el azul, sino que es violeta (405nm). Esto permite aumentar la percepción del color violeta y un mejor contraste.

 

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Imagen 5 (Fuente Seoul Semiconductor)

En la imagen anterior se puede observar la semejanza del LED presentado por Seoul Semiconductor y la luz emitida por el sol. En todos los casos, el CCT obtenido es mucho mejor que el habitual con los LED actuales.  El CRI típico de este LED es de 95.

Una alternativa semejante a la propuesta por Seoul Semiconductor es la Familia Optisolis de Nichia (imagen 6). En este caso, la fuente de luz primaria es un LED azul (420nm). Esta solución obtiene un CRI mínimo de 95 y un lm/w poco superior a la anterior propuesta.

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Imagen 6 (Fuente Nichia)

La diferencia más significativa entre ambas propuestas es la frecuencia de emisión del LED (405nm o 420nm). En cualquier caso, ambas soluciones buscan ampliar los rangos de emisión con el objetivo de obtener una mejor reproducción cromática.

Todas las propuestas que están surgiendo hacen especial énfasis en el concepto de “Human Centric Lighting”. Aun así, no queda claro lo que resulta más adecuado para el humano/usuario.

Cada fabricante argumenta atributos diferenciales que hacen de su tecnología la más adecuada para su uso. En lo que sí parecen coincidir todos los estudios es que una prolongada exposición a la luz azul genera riesgos para nuestra salud, sobre todo en las horas previas al descanso nocturno.

Pero también hemos de considerar que la luz azul nos ayuda a activarnos  y a mantener un estado de atención. No olvidemos que la luz solar cambia de espectro a lo largo de una jornada, generando diferentes temperaturas de color y con diferentes cantidades de luz.

En los LED blancos comercializados, el LED azul emite entre los 415-455nm, creando más fatiga visual los de menores nm (la mayoría de los fabricantes emiten en 440-450nm).

Teniendo en cuenta esta característica, LG ha presentado un LED (denominado “Eye-Pleasing” LED/imagen 7) que genera luz blanca pero a partir de un LED azul de menor energía (465-490nm). Este dispositivo está pensado para evitar la fatiga visual generada por la exposición prolongada a la luz artificial. No es un dispositivo que tenga como objetivo el obtener un CRI elevado.

 

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 Imagen 7 (Fuente LG)

 

Conclusiones

Como toda actividad empresarial, la industria de la iluminación avanza hacia una mejora orientada al usuario y su percepción del medio. Una de las áreas de conocimiento en la que se está trabajando es el HCL (Human Centric Lighting). Se han iniciado múltiples estudios en paralelo que nos permiten ir descubriendo como hacer más saludable la iluminación.

Desde hace bastante, se ha analizado el impacto de la luz sobre nuestra salud y en nuestro ambiente. Es conocido que una exposición excesiva a la luz azul reduce la secreción de Melatonina, produciendo problemas de diversa índole (desorden del sueño, diabetes, obesidad, etc.). Esta característica debe tenerse en consideración en tramos horarios próximos a las horas de descanso.

En dispositivos de iluminación urbana (que únicamente tienen un trabajo nocturno), los nuevos dispositivos más respetuosos con el ambiente evitan una excesiva emisión de luz azul (se instalan luces ámbar o 2.700/2.200K). El objetivo es reducir la contaminación lumínica y minimizar el impacto sobre el entorno natural.

La adaptación de la iluminación al ciclo circadiano es otra materia sobre la que están apareciendo múltiples estudios.

No hace falta decir que el LED nos va a permitir mejorar la iluminación por su capacidad de transformación.  Ello nos obliga a estar atentos a las soluciones LED que vayan presentando los fabricantes y los futuros estudios que se publiquen. Seguimos avanzando.

 

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General 03-09-2018
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