¿Los LED producen luz sucia? Calidad de luz y electropolución (1)

La luz pulsada (luz sucia) puede provocar ataques epilépticos. Por eso, en las discotecas se han prohibido los estroboscopios, esos dispositivos que conectan y desconectan rítmicamente la luz que emiten y causan dichos ataques con esos «destellos» periódicos.

La naturaleza y la frecuencia de una señal luminosa que se transmite del ojo al cerebro desempeñan un papel importante. Razón de más para investigar los efectos de la luz de los diodos luminiscentes (LED), que, como sucesores de las bombillas y las lámparas halógenas, gozan de una creciente popularidad. ¿Es esa luz uniforme o parpadea y «destella» con la misma intensidad que las lámparas fluorescentes compactas, las llamadas lámparas de bajo consumo?

De acuerdo con el modelo de la naturaleza, es decir, de la luz solar o diurna, la luz artificial debería alumbrar nuestros espacios interiores sin constantes parpadeos ni fuertes pulsaciones. Nuestra luz natural solo muestra unas diferencias de claridad moderadas, que varían suavemente y vienen acompañadas de componentes cromáticos que durante el día nos estimulan y por la noche favorecen nuestro descanso.

Parpadeos, destellos y pulsaciones: ondas, oscilación, frecuencia y modulación

Pese a que percibimos la luz de nuestras fuentes luminosas artificiales de casa o de la oficina como una luz continua y siempre igual de clara, en realidad no es una luz constante. Podemos decir que más bien oscila, destella o parpadea con las más diversas frecuencias en función de la fuente luminosa. Las células nerviosas de los ojos no son capaces de discernir estas intermitencias a frecuencias superiores a 60 hercios y, por tanto, no las percibimos conscientemente. En ámbitos científicos, este punto se denomina umbral de fusión del parpadeo. En cambio, cuando las diferencias de claridad todavía se perciben bien, se dice que la luz parpadea o titila, como sucede con las lámparas fluorescentes o las farolas del alumbrado público defectuosas.

La luz artificial parpadea, en general, con mayor o menor intensidad. Esto se debe, en primer lugar, a la tensión alterna del suministro eléctrico y de los dispositivos electrónicos que controlan las lámparas fluorescentes, las de bajo consumo o las de diodos, así como a la inercia del hilo incandescente o del gas fluorescente. La frecuencia de la red eléctrica (50 hercios) y de los equipos electrónicos (en muchos casos del orden de los kilohercios) se transmite a la luz emitida.

En el caso de las bombillas incandescentes y las lámparas halógenas, lo hace de forma moderada, armoniosa y constante, mientras que en el de las lámparas de bajo consumo y muchos –no todos– los LED lo hace de manera disarmónica y con un parpadeo tan intenso que resulta desagradable. Únicamente las lámparas especiales, alimentadas con corriente continua o desde baterías, brillan uniformemente y sin parpadear.

Los expertos en luminotecnia hablan en este contexto de ondularidad de la luz y con ello se refieren, simplemente, a las diferencias de luminosidad de baja frecuencia, que son perceptibles, y las de alta frecuencia, que no lo son. Esto no tiene nada que ver con la forma de la señal, que es senoidal con transiciones suaves en el caso de la bombilla incandescente, o rectangular, con impulsos bruscos en el de algunos LED. Probablemente sería más correcto hablar en general de modulación de la luz, porque a la hora de evaluar la calidad de la luz, incluido el parpadeo, la forma de la señal tiene gran importancia. Especialmente en los casos en que los cebadores, transformadores o atenuadores hacen que la lámpara emita la luz a impulsos.

De la electropolución a la luminopolución

Todas las frecuencias, armónicos, picos, cadencias, distorsiones, toda esa «suciedad» procedente de la red eléctrica, los transformadores, las unidades de alimentación, los atenuadores o los dispositivos electrónicos integrados en las fuentes luminosas modernas –en suma, toda esa “electropolución”– se puede transmitir sin más a la luz de los LED en forma de “luminopolución”. De este modo, la electricidad sucia se prolonga en la luz sucia.

Los dispositivos termoluminosos como las bombillas incandescentes o las lámparas halógenas de alto voltaje se alimentan directamente con 230 voltios, sin pasar por ningún equipo electrónico, y el hilo incandescente que utilizan es relativamente inerte. Aunque retoman las oscilaciones senoidales regulares de la tensión de alimentación, “aplanan” y alisan estas y otras frecuencias más altas. De este modo, la parte proporcional continua de la luz emitida se sitúa, según la potencia y el diseño de la lámpara, entre el 75 y el 95 por ciento, y la alterna resulta comparativamente más armoniosa.

Los semiconductores rápidos de los LED, que generan su luz, no soportan los 230 voltios de la tensión de red, por lo que hay que reducir la frecuencia de la tensión de alimentación mediante un dispositivo electrónico. Esto hace que en la luz de estas fuentes luminosas ya no se detecten más curvas senoidales, pero sí picos, pulsaciones, fenómenos disarmónicos, en suma, “suciedad”. El parpadeo puede ser más o menos intenso, en parte reducido, en parte hasta del 100%, sin ninguna parte continua, como en un estroboscopio. Conviene saber que en la luz del sol la parte proporcional continua es del 100% y la parte alterna, del 0%.

Según el dispositivo de control, la luz de un LED puede titilar del mismo modo que podemos verlo en el teléfono móvil o el teléfono inalámbrico digital, es decir, con una cadencia de muy baja frecuencia y una frecuencia fundamental de 100 hercios o más, según el dispositivo electrónico. Además, dependerá de la pendiente de las señales con un número extremo de armónicos. Aparte de otros criterios, al comprar la lámpara conviene asegurarse de que se trata de diodos de bajas pulsaciones.

Consecuencias de la modulación de la luz: datos científicos

Cuando comenzaron a implantarse las lámparas fluorescentes en la década de 1950 y aparecieron las pantallas luminosas en los años ochenta, muchos trabajadores se quejaron de irritación de los ojos, mala visión, dolores de cabeza y mareos. La causa se atribuye al deslumbramiento y a los elevados contrastes, así como a las señales alternas que se superponen al flujo de luz continuo de las fuentes luminosas, es decir, a la modulación de la luz.

Muchos estudios describen molestias y secuelas con frecuencias de la luz situadas dentro del margen todavía visible, hasta los 60 hercios. Sin embargo, también se han observado claras reacciones por encima del umbral de fusión del parpadeo, pues aunque no percibamos conscientemente estas pulsaciones y demás distorsiones de la luz, estas influyen en las regiones cerebrales que controlan la visión.

Un estudio del neurofisiólogo Ulf Eysel y del profesor de ciencias laborales Ulrich Burandt, ambos de la Universidad del Ruhr en Bochum (Alemania), revela, por ejemplo, influencias significativas en procesos neuronales con frecuencias de 100 a 120 hercios. Según Eysel, “las señales luminosas de baja frecuencia repercuten en los flujos cerebrales”. Y Burandt añade: “La causa del malestar, el estrés, la hiperactividad, la irritación ocular, los dolores de cabeza… se ha atribuido hasta ahora casi exclusivamente a la composición espectral de la luz en combinación con la intensidad luminosa, pero la influencia de la frecuencia de parpadeo es mayor de lo que se suponía”.

Algunos ejemplos

En el diccionario médico Pschyrembel se califica la luz de los tubos fluorescentes, de las lámparas de bajo consumo y de los LED de «factor de estrés». La empresa Osram ha avisado de la posibilidad de que se produzcan reacciones de inquietud y trastornos nerviosos en la ganadería debido a la luz parpadeante. El profesor Anton Schneider, del Institut für Baubiologie, explica que “el nervio óptico capta la frecuencia de parpadeo y la transmite al cerebro”. El prorfesor Bernhard Lachenmayr, físico y oftalmólogo de Múnich, afirma que “cuando la luz parpadea, el sistema nervioso tiene que contrarrestar constantemente el parpadeo, lo que incrementa el esfuerzo y puede provocar dolor de cabeza”.

Ya en 1960 se podía leer lo siguiente en el “Manual de ayuda de AEG” de esta compañía fabricante de material eléctrico: “La calidad del alumbrado público no solo viene determinada por la intensidad luminosa, sino también por uniformidad. Las fluctuaciones de la luz son sumamente molestas”.

La doctora Christin Steigerwald, de la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich, escribió lo siguiente en su tesis doctoral: “Las frecuencias de parpadeo afectan negativamente, de forma consciente o no, a los ojos, el cerebro, los flujos cerebrales, las hormonas, los procesos neurológicos, la coordinación, el nerviosismo, el metabolismo, el consumo de glucosa, los centros de procesado y control, el flujo sanguíneo capilar o la calidad del sueño, y pueden provocar cefalea, migraña o ataques de tipo epiléptico”.

En cambio, la doctora Jelena Nagel, del Instituto Federal de Protección y Medicina Laboral de Alemania, afirma que “los diodos luminiscentes generan luz que no parpadea”. ¿Cómo llegan las autoridades una y otra vez a esta conclusión? No hay lámpara que parpadee tanto con los LED.

Es de suponer que las modulaciones de alta frecuencia, como son la norma en las lámparas de bajo consumo y también en muchos LED, causan efectos biológicos, pero sobre esto apenas existen estudios comprobados, dado que esta técnica todavía es demasiado nueva.

Parpadear no es lo mismo que parpadear

¿Por qué el «parpadeo» de una bombilla incandescente no es equiparable al parpadeo de un LED? La diferencia salta a la vista si observamos las señales luminosas con el osciloscopio, como en el gráfico de al lado. La frecuencia de la tensión de alimentación (línea roja) de una lámpara halógena de 12 voltios es de 50 hercios. El hilo incandescente emite el flujo luminoso máximo con +12 y –12 voltios (línea azul). Debido a ello se produce una ondularidad de la luz con el doble de frecuencia, o sea, 100 hercios, que, al igual que la tensión de alimentación, tiene forma senoidal. Puesto que en el instante del paso por el punto cero (tensión = 0 voltios) de cada periodo el hilo incandescente sigue emitiendo luz a causa de su elevada temperatura y su inercia, el componente de luz continua es de hasta el 95% y el componente de luz alterna es por tanto muy reducido.

Figura 1. Modulación de la luz a 100 hercios de una lámpara halógena de 12 V.

La luz de las lámparas de LED se genera en circuitos de semiconductores. Dado que esta luz no tiene inercia alguna, no se aplana y recoge directamente cualquier frecuencia, hasta la mínima fluctuación, últimamente se emplea incluso para la transmisión de datos con frecuencias muy elevadas que llegan hasta el espectro de las microondas. Gracias a los LED, la luz puede reemplazar a las ondas de radio. Esta tecnología nueva y –nuevamente– cuestionable se denomina VLC, que es la sigla de Visible Light Communication (comunicación por luz visible). Las WLAN por ondas radioeléctricas tienen competencia: las LedLAN por luz están de moda. La investigación y desarrollo avanzan a marchas forzadas.

Figura 2. Espectro de frecuencias de la lámpara Osram LED Parathom PAR16.

Los resultados de muchas mediciones demuestran que la luz de los LED de nuestras lámparas domésticas suele ser pulsada, y estas oscilaciones pueden ser a veces más bruscas y a veces más suaves, su frecuencia puede ser baja o elevada, del mismo modo que su intensidad. A diferencia de las bombillas incandescentes y las lámparas halógenas, los LED se comportan de un modo desigual e imprevisible, pues esto depende en gran medida del componente electrónico empleado por el fabricante, tanto si se trata de LED de alto voltaje para la red convencional de 230 voltios (figuras 2 y 3) como de LED de bajo voltaje (figuras 4 y 5) con una tensión de alimentación de 12 voltios.

Figura 3. Espectro de frecuencias de la lámpara LED 10 W 230 V.

La figura 2 muestra el espectro de frecuencias de la luz de una lámpara Osram de LED de alto voltaje. En este caso predominan los armónicos que oscilan entre 39 y más de 400 kilohercios. En la figura 3, en cambio, la frecuencia dominante de una lámpara Ledon de LED de 230 voltios, con una potencia equivalente a una bombilla incandescente de 60 vatios, es de 100 hercios y presenta pocos armónicos. Los espectros de frecuencias de la luz de las lámparas de LED de bajo voltaje también son desiguales. Alguna luz, como la de Civilight (figura 4), está repleta de armónicos que alcanzan hasta los kilohercios, mientras que otras lámparas, como la Luxar (figura 5), solo parpadean a partir de los 100 kilohercios (es decir, 100.000 hercios). 

Figura 4. Espectro de frecuencias de la lámpara Civilight LED de 12 V.

Figura 5. Espectro de frecuencias de la lámpara Luxar LED de 12 V.


Te puede interesar: 

¿Los LED producen luz sucia? Calidad de luz y electropolución (2)

bool(true)

3 thoughts on “¿Los LED producen luz sucia? Calidad de luz y electropolución (1)

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *