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Iluminación

La acrópolis de Atenas iluminada por la noche. Flores de cerezo iluminadas, luz que entra por los escaparates y farolillos japoneses por la noche en Ise, Mie , Japón. La ilumina...

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La acrópolis de Atenas iluminada por la noche.
Flores de cerezo iluminadas, luz que entra por los escaparates y farolillos japoneses por la noche en Ise, Mie , Japón.

La iluminación es el uso deliberado de la luz para lograr efectos prácticos o estéticos. Incluye el uso de fuentes de luz artificiales, como lámparas y luminarias, así como la iluminación natural mediante el aprovechamiento de la luz diurna . El aprovechamiento de la luz natural (a través de ventanas, tragaluces o repisas de luz ) se utiliza a veces como principal fuente de luz durante el día en los edificios. Esto permite ahorrar energía en lugar de utilizar iluminación artificial, que representa una parte importante del consumo energético en los edificios. Una iluminación adecuada puede mejorar el rendimiento en las tareas, realzar la apariencia de un espacio o tener efectos psicológicos positivos en los ocupantes.

La iluminación interior se suele lograr mediante luminarias y es una parte fundamental del diseño de interiores . La iluminación también puede ser un componente intrínseco de los proyectos de paisajismo .

Historia

Con el descubrimiento del fuego , la forma más antigua de iluminación artificial utilizada para iluminar un área fueron las fogatas o antorchas . Ya hace 400.000 años, se encendió fuego en las cuevas del Hombre de Pekín . Los pueblos prehistóricos usaban lámparas de aceite primitivas para iluminar los alrededores. Estas lámparas estaban hechas de materiales naturales como rocas, conchas, cuernos y piedras, se llenaban de grasa y tenían una mecha de fibra . Las lámparas solían usar grasas animales o vegetales como combustible. Se han encontrado cientos de estas lámparas (piedras huecas trabajadas) en las cuevas de Lascaux , en la actual Francia , que datan de hace unos 15.000 años. También se usaban animales grasos (aves y peces) como lámparas después de ensartarles una mecha. Las luciérnagas se han usado como fuentes de luz. [ 1 ] También se inventaron las velas y las lámparas de vidrio y cerámica. [ 2 ] Las arañas de cristal fueron una forma temprana de " accesorio de iluminación ".

Una importante reducción en el costo de la iluminación ocurrió con el descubrimiento del aceite de ballena . [ 3 ] El uso del aceite de ballena disminuyó después de que Abraham Gesner , un geólogo canadiense, refinara el queroseno por primera vez en la década de 1840, lo que permitió producir una luz más brillante a un costo sustancialmente menor. [ 4 ] En la década de 1850, el precio del aceite de ballena aumentó drásticamente (más del doble entre 1848 y 1856) debido a la escasez de ballenas disponibles, lo que aceleró el declive del aceite de ballena. [ 4 ] Para 1860, había 33 plantas de queroseno en los Estados Unidos, y los estadounidenses gastaban más en gasolina y queroseno que en aceite de ballena. [ 4 ] El golpe de gracia para el aceite de ballena fue en 1859, cuando se descubrió el petróleo crudo y surgió la industria petrolera . [ 4 ]

Iluminación nocturna tenue en los antiguos almacenes a lo largo del río en el casco antiguo de Porvoo , Finlandia.

El alumbrado a gas era lo suficientemente económico como para alimentar el alumbrado público en las principales ciudades a partir de principios del siglo XIX, y también se utilizaba en algunos edificios comerciales y en las casas de personas adineradas. La camisa de gas aumentaba la luminosidad del alumbrado público y de las lámparas de queroseno. La siguiente caída importante de precio se produjo en la década de 1880 con la introducción del alumbrado eléctrico en forma de lámparas de arco para grandes espacios y alumbrado público , seguido de las luminarias con bombillas incandescentes para iluminación interior y exterior. [ 3 ] [ 5 ] Con el tiempo, el alumbrado eléctrico se generalizó en los países desarrollados. [ 6 ] Los patrones de sueño segmentados desaparecieron, la mejora de la iluminación nocturna hizo posible más actividades durante la noche y un mayor número de farolas redujo la delincuencia urbana. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Accesorios

Las luminarias vienen en una amplia variedad de estilos para diversas funciones. Las funciones más importantes son como soporte para la fuente de luz, proporcionar luz dirigida y evitar el deslumbramiento visual . [ 10 ] Algunas son muy simples y funcionales, mientras que otras son piezas de arte en sí mismas. Se puede usar casi cualquier material, siempre que pueda soportar el exceso de calor y cumpla con los códigos de seguridad. Una propiedad importante de las luminarias es la eficacia luminosa o eficiencia de enchufe de pared , es decir, la cantidad de luz útil que emana de la luminaria por energía usada, generalmente medida en lúmenes por vatio . Una luminaria que usa fuentes de luz reemplazables también puede tener su eficiencia citada como el porcentaje de luz que pasa de la "bombilla" al entorno. Cuanto más transparentes sean las luminarias, mayor será la eficacia. Sombrear la luz normalmente disminuirá la eficacia pero aumentará la direccionalidad y la probabilidad de confort visual .

La temperatura de color de las fuentes de luz blanca también afecta su uso en ciertas aplicaciones. La temperatura de color de una fuente de luz blanca es la temperatura en kelvin de un emisor de cuerpo negro teórico que mejor se ajusta a las características espectrales ( distribución de potencia espectral ) de la lámpara. Una bombilla incandescente tiene una temperatura de color de entre 2800 y 3000 kelvin; la luz del día ronda los 6400 kelvin. Las lámparas con menor temperatura de color tienen relativamente más energía en la parte amarilla y roja del espectro visible, mientras que las de alta temperatura de color corresponden a lámparas con una apariencia más azul-blanca. Para tareas críticas de inspección o igualación de color, o para exhibiciones de alimentos y ropa en tiendas , la temperatura de color de las lámparas se seleccionará para lograr el mejor efecto de iluminación general. [ 11 ]

Tipos

Una demostración de los efectos de diferentes tipos de iluminación.

La iluminación se clasifica según su uso previsto en iluminación general, de acento o de trabajo, dependiendo en gran medida de la distribución de la luz producida por la luminaria.

Una lámpara de techo
  • La iluminación general (a veces denominada luz ambiental) se sitúa entre las dos y está destinada a la iluminación general de un área. En interiores, se trataría de una lámpara básica sobre una mesa o el suelo, o una luminaria en el techo . En exteriores, la iluminación general para un estacionamiento puede ser tan baja como 10-20 lux (1-2 candelas-pie), ya que los peatones y conductores , acostumbrados a la oscuridad, necesitarán poca luz para cruzar la zona.

Métodos

  • La iluminación descendente es la más común, con luminarias instaladas en el techo o empotradas que proyectan la luz hacia abajo. Este suele ser el método más utilizado, tanto en oficinas como en hogares. Si bien su diseño es sencillo, presenta serios problemas de deslumbramiento y un consumo excesivo de energía debido a la gran cantidad de luminarias. [ 12 ] La introducción de la iluminación LED ha mejorado notablemente este aspecto en aproximadamente un 90 % en comparación con las luminarias halógenas . Actualmente, existen lámparas o bombillas LED disponibles para reemplazar las lámparas de alto consumo energético.
  • La iluminación ascendente es menos común y se utiliza a menudo para reflejar la luz indirecta desde el techo hacia abajo. Se emplea comúnmente en aplicaciones de iluminación que requieren un mínimo deslumbramiento y niveles de iluminancia general uniformes. La iluminación ascendente (indirecta) utiliza una superficie difusa para reflejar la luz en un espacio y puede minimizar el deslumbramiento en pantallas de ordenador y otras superficies oscuras y brillantes. Proporciona una presentación más uniforme de la luz emitida durante su funcionamiento. Sin embargo, la iluminación indirecta depende completamente del valor de reflectancia de la superficie. Si bien la iluminación indirecta puede crear un efecto de luz difusa y sin sombras, puede considerarse un principio de iluminación poco económico. [ 13 ] [ 14 ]
  • La iluminación frontal también es bastante común, pero tiende a hacer que el sujeto se vea plano, ya que casi no proyecta sombras visibles. La iluminación lateral es menos común, ya que tiende a producir reflejos cerca del nivel de los ojos .
  • La retroiluminación, ya sea alrededor o a través de un objeto, se utiliza principalmente para resaltar detalles. Se emplea para iluminar un fondo o telón de fondo, lo que añade profundidad a la imagen o escena. Otros la utilizan para lograr un efecto más dramático.

Formas de iluminación

Iluminación interior

Lámpara de pared con efecto de sombra

Entre las formas de iluminación se incluye la iluminación de nichos , que, como la mayoría de las demás luces ascendentes, es indirecta. Esto se suele hacer con luces fluorescentes (disponibles por primera vez en la Feria Mundial de 1939 ) o luces de cuerda , ocasionalmente con luces de neón y, más recientemente, con tiras de luces LED . Es una forma de retroiluminación .

La iluminación de plafón o cerca de la pared puede ser general o decorativa, utilizándose a veces para resaltar la textura (como el estuco o el yeso ) de la pared, aunque también puede evidenciar sus defectos . El efecto depende en gran medida del tipo exacto de fuente de luz empleada. La iluminación empotrada (a menudo llamada "pot lights" en Canadá , "can lights" o "high hats" en EE . UU .) es popular, con luminarias montadas en la estructura del techo para que parezcan al ras con ella. [ 15 ] Estas luces descendentes pueden usar focos de haz estrecho o proyectores de ángulo más amplio , ambos con bombillas que tienen sus propios reflectores . También hay luces descendentes con reflectores internos diseñados para aceptar lámparas comunes "A" (bombillas) que generalmente son menos costosas que las lámparas reflectoras. Las luces descendentes pueden ser incandescentes, fluorescentes, HID (descarga de alta intensidad) o LED . La iluminación de riel , inventada por Lightolier , [ 16 ] fue popular en un período de tiempo porque era mucho más fácil de instalar que la iluminación empotrada, y las luminarias individuales son decorativas y se pueden dirigir fácilmente a una pared . Ha recuperado cierta popularidad recientemente en rieles de bajo voltaje, que a menudo no se parecen en nada a sus predecesores porque no tienen los problemas de seguridad que tienen los sistemas de voltaje de línea, y por lo tanto son menos voluminosos y más ornamentales en sí mismas. Un transformador maestro alimenta todas las luminarias en el riel o varilla con 12 o 24 voltios, en lugar de que cada luminaria tenga su propio transformador de línea a bajo voltaje. Hay focos y proyectores tradicionales, así como otras pequeñas luminarias colgantes. Una versión modificada de esto es la iluminación por cable , donde las luces se cuelgan o se sujetan a cables metálicos desnudos bajo tensión . Un aplique es una luminaria montada en la pared, particularmente una que ilumina hacia arriba y a veces también hacia abajo. Una antorcha es una luz ascendente destinada a la iluminación ambiental. Normalmente es una lámpara de pie, pero puede montarse en la pared como un aplique. Otras luminarias de interior incluyen candelabros, lámparas colgantes, ventiladores de techo con luz, luces de techo o empotradas y varios tipos de lámparas [ 17 ] [ 18 ]. La lámpara portátil o de mesa es probablemente la luminaria más común, que se encuentra en muchos hogares y oficinas.La lámpara de mesa con pantalla constituye iluminación general, mientras que la lámpara de escritorio se considera iluminación de trabajo. Las lámparas con lupa también son iluminación de trabajo.

Fuente animada en la Plaza de Europa de Moscú , iluminada por la noche.

El techo iluminado fue popular en las décadas de 1960 y 1970, pero cayó en desuso después de la década de 1980. Este sistema utiliza paneles difusores suspendidos, como un falso techo, debajo de luces fluorescentes, y se considera iluminación general. Otras variantes incluyen el neón, que generalmente no tiene como objetivo iluminar nada más, sino que funciona como una obra de arte en sí misma. Este tipo de iluminación probablemente se clasificaría como iluminación de acento, aunque en una discoteca oscura podría considerarse iluminación general.

En las salas de cine , los escalones de los pasillos suelen estar señalizados con una hilera de pequeñas luces para mayor comodidad y seguridad, una vez que la película ha comenzado y las demás luces están apagadas. Tradicionalmente compuestas por pequeñas lámparas de baja potencia y bajo voltaje en un riel o tubo translúcido, estas están siendo reemplazadas rápidamente por versiones con tecnología LED.

Iluminación exterior

Alumbrado público de mástil alto a lo largo de la autopista 401 en Ontario , Canadá.

La luz exterior se utiliza para diversos fines, como la iluminación de áreas (iluminación funcional), la publicidad y la decoración. Un estudio a gran escala realizado en Alemania en 2021 reveló que la fuente de luz más común en áreas públicas era la luz que se filtraba por las ventanas privadas (48%), seguida del alumbrado público y de caminos (12,8%), los escaparates de tiendas (7,4%), los letreros (5,6%) y las luces instaladas en las fachadas exteriores de los edificios (5,3%). [ 19 ]

Las farolas se utilizan para iluminar carreteras y aceras por la noche. Los reflectores se pueden utilizar para iluminar zonas de trabajo [ 20 ] o campos de juego al aire libre durante la noche. [ 21 ] [ 22 ]

Los reflectores se utilizan para iluminar campos de juego al aire libre o zonas de trabajo durante la noche.

Las balizas luminosas se colocan en la intersección de dos caminos para facilitar la navegación. La iluminación de seguridad se instala con la intención de prevenir delitos y suele ser extremadamente brillante. Las luces de entrada se utilizan a menudo en el exterior para iluminar y señalar la entrada a una propiedad, y a veces se instalan con fines decorativos. [ 23 ] La iluminación de acento subacuática se utiliza a veces para estanques de koi, fuentes, piscinas y similares.

Todas las formas de iluminación exterior contribuyen a la contaminación lumínica , aunque algunas prácticas de iluminación están asociadas con mayores impactos ambientales que otras. [ 24 ]

Las cubiertas y la pasarela del remolcador Samuel de Champlain se iluminaron por la noche mientras estaba atracado en un astillero por motivos de seguridad.

Componentes de la fijación

Lámparas

Comúnmente llamadas «bombillas», las lámparas son la parte extraíble y reemplazable de una luminaria, que convierte la energía eléctrica en radiación electromagnética . Si bien tradicionalmente las lámparas se han clasificado y comercializado principalmente en términos de su consumo de energía, expresado en vatios , la proliferación de la tecnología de iluminación más allá de la bombilla incandescente ha eliminado la correspondencia entre la potencia y la cantidad de luz producida. Por ejemplo, una  bombilla incandescente de 60 W produce aproximadamente la misma cantidad de luz que una lámpara fluorescente compacta de  13 W. Cada una de estas tecnologías tiene una eficacia diferente en la conversión de energía eléctrica en luz visible . La emisión de luz visible se mide típicamente en lúmenes . Esta unidad solo cuantifica la radiación visible y excluye la luz infrarroja y ultravioleta invisibles. Una vela de cera produce aproximadamente 13 lúmenes, una lámpara incandescente de 60 vatios produce alrededor de 700 lúmenes y una lámpara fluorescente compacta de 15 vatios produce alrededor de 800 lúmenes, pero la emisión real varía según el diseño específico. [ 25 ] El énfasis en la clasificación y el marketing se está desplazando de la potencia en vatios hacia la salida de lúmenes, para brindar al comprador una base directamente aplicable sobre la cual seleccionar una lámpara.

Los tipos de lámparas incluyen:

Lastre

Balasto : Un balasto es un equipo auxiliar diseñado para arrancar y controlar adecuadamente el flujo de energía hacia fuentes de luz como lámparas fluorescentes y de descarga de alta intensidad (HID). Algunas lámparas requieren que el balasto cuente con protección térmica.

Uso del vehículo

Los vehículos suelen incluir faros delanteros y traseros. Los faros delanteros son luces blancas o amarillas selectivas ubicadas en la parte delantera del vehículo, diseñadas para iluminar la carretera y hacer que el vehículo sea más visible. Muchos fabricantes están optando por faros LED como una alternativa energéticamente eficiente a los faros tradicionales. [ 29 ] Las luces traseras y de freno son rojas y emiten luz hacia atrás para revelar la dirección de desplazamiento del vehículo a los conductores que lo siguen. Las luces de marcha atrás blancas indican que la transmisión del vehículo se ha puesto en marcha atrás, advirtiendo a cualquier persona detrás del vehículo que se está moviendo hacia atrás o está a punto de hacerlo. Las luces intermitentes delanteras, laterales y traseras del vehículo indican un cambio de posición o dirección previsto. A finales de la década de 1950, algunos fabricantes de automóviles comenzaron a utilizar tecnología electroluminiscente para retroiluminar los velocímetros y otros indicadores de sus automóviles o para llamar la atención sobre logotipos u otros elementos decorativos.

Práctica de iluminación

Diseño de iluminación arquitectónica

Iluminación sin ventanas: El Panteón en el siglo XVIII, pintado por Giovanni Paolo Panini . [ 30 ]

El diseño de iluminación aplicado al entorno construido se conoce como «diseño de iluminación arquitectónica». Algunos diseñadores se especializan en iluminación natural o exterior (por ejemplo, iluminación paisajística ). La iluminación de estructuras considera elementos estéticos, así como aspectos prácticos como la cantidad de luz necesaria, los ocupantes, la eficiencia energética y el coste. La iluminación artificial tiene en cuenta la cantidad de luz natural que recibe un espacio mediante cálculos del factor de luz diurna . Para instalaciones sencillas, se utilizan cálculos manuales basados ​​en datos tabulares para obtener un diseño de iluminación aceptable. Los diseños más complejos o de mayor complejidad utilizan habitualmente software informático como Radiance [ 31 ] para el modelado matemático, lo que permite al arquitecto evaluar de forma rápida y precisa las ventajas de un diseño propuesto.

En algunos casos, los materiales utilizados en paredes y muebles desempeñan un papel fundamental en el efecto de iluminación. Por ejemplo, la pintura oscura tiende a absorber la luz, haciendo que la habitación parezca más pequeña y oscura de lo que realmente es, mientras que la pintura clara produce el efecto contrario. Otras superficies reflectantes también influyen en el diseño de iluminación. [ 14 ] [ 32 ]

Iluminación de escenario

Iluminación y sombras
Cabezas en movimiento en un plató de estudio fotográfico
Iluminar un sujeto desde abajo puede crear un efecto dramático intensificado.

La iluminación ilumina a los intérpretes y artistas en una representación teatral, de danza o musical en vivo, y se selecciona y organiza para crear efectos dramáticos. [ 33 ] La iluminación escénica utiliza tecnología de iluminación general en dispositivos configurados para un fácil ajuste de sus características de salida. [ 33 ] La configuración de la iluminación escénica se adapta a cada escena de cada producción. Atenuadores, filtros de color, reflectores, lentes, lámparas motorizadas o de orientación manual, y diferentes tipos de focos y proyectores son algunas de las herramientas que utiliza un diseñador de iluminación escénica para producir los efectos deseados. Se prepara un conjunto de señales de iluminación para que el operador de iluminación pueda controlar las luces al ritmo de la representación; los sistemas de iluminación teatral complejos utilizan el control informático de los instrumentos de iluminación.

La producción cinematográfica y televisiva utiliza muchas de las mismas herramientas y métodos que la iluminación escénica. Especialmente en los inicios de estas industrias, se requerían niveles de luz muy altos y el calor generado por los equipos de iluminación suponía un reto considerable. Las cámaras modernas requieren menos luz y las fuentes de luz modernas emiten menos calor.

Medición

La medición de la luz o fotometría se centra generalmente en la cantidad de luz útil que incide sobre una superficie y la cantidad de luz que emana de una lámpara u otra fuente, así como en los colores que esta luz puede reproducir. El ojo humano responde de manera diferente a la luz de distintas partes del espectro visible; por lo tanto, las mediciones fotométricas deben tener en cuenta la función de luminosidad al medir la cantidad de luz útil. La unidad básica del SI es la candela (cd), que describe la intensidad luminosa; todas las demás unidades fotométricas se derivan de la candela. La luminancia, por ejemplo, es una medida de la densidad de intensidad luminosa en una dirección determinada. Describe la cantidad de luz que atraviesa o se emite desde un área específica y que incide dentro de un ángulo sólido determinado . La unidad del SI para la luminancia es la candela por metro cuadrado (cd/m² ) . La unidad CGS de luminancia es el stilb , que equivale a una candela por centímetro cuadrado o 10¹⁰  kcd/m² . La cantidad de luz útil emitida por una fuente, o flujo luminoso, se mide en lúmenes (lm).

La unidad del SI de iluminancia y emitancia luminosa , que representa la potencia luminosa por unidad de área, se mide en lux . Se utiliza en fotometría como medida de la intensidad, percibida por el ojo humano, de la luz que incide o atraviesa una superficie. Es análoga a la unidad radiométrica vatios por metro cuadrado, pero con la potencia en cada longitud de onda ponderada según la función de luminosidad , un modelo estandarizado de la percepción visual humana del brillo. En inglés, «lux» se usa tanto en singular como en plural. [ 34 ]

El confort visual a menudo implica la medición de evaluaciones subjetivas. [ 35 ] Se han desarrollado varios métodos de medición para controlar el deslumbramiento resultante del diseño de iluminación interior. El Índice Unificado de Deslumbramiento (UGR), la Probabilidad de Confort Visual y el Índice de Deslumbramiento de Luz Diurna son algunos de los métodos de medición más conocidos. Además de estos nuevos métodos, cuatro factores principales influyen en el grado de deslumbramiento molesto: la luminancia de la fuente de deslumbramiento, el ángulo sólido de la fuente de deslumbramiento, la luminancia del fondo y la posición de la fuente de deslumbramiento en el campo de visión deben tenerse en cuenta. [ 13 ] [ 36 ]

Propiedades del color

El edificio Leppävaaran Torni en Leppävaara , Espoo , Finlandia, iluminado con luces de colores en 2017

Para definir las propiedades cromáticas de las fuentes de luz, la industria de la iluminación se basa principalmente en dos parámetros: la temperatura de color correlacionada (TCC), que indica la aparente calidez o frialdad de la luz emitida, y el índice de reproducción cromática (IRC), que indica la capacidad de la fuente de luz para que los objetos parezcan naturales. Sin embargo, estos dos parámetros, desarrollados en el siglo pasado, se enfrentan a crecientes desafíos y críticas a medida que nuevos tipos de fuentes de luz, en particular los diodos emisores de luz (LED), se vuelven más comunes en el mercado.

Por ejemplo, para cumplir con las expectativas de una buena reproducción cromática en aplicaciones minoristas, la investigación [ 37 ] sugiere utilizar el índice de reproducción cromática (CRI) bien establecido junto con otra métrica denominada índice de área de gama (GAI). El GAI representa la separación relativa de los colores de los objetos iluminados por una fuente de luz; cuanto mayor sea el GAI, mayor será la saturación o viveza aparente de los colores de los objetos. En consecuencia, generalmente se prefieren las fuentes de luz que equilibran tanto el CRI como el GAI a aquellas que solo tienen un CRI alto o solo un GAI alto. [ 38 ]

Exposición a la luz

Los dosímetros miden la exposición de un individuo o un objeto a alguna sustancia presente en el ambiente, como por ejemplo los dosímetros de luz y los dosímetros de radiación ultravioleta.

Para medir específicamente la cantidad de luz que entra en el ojo, se ha desarrollado un medidor de luz circadiano personal llamado Daysimeter. [ 39 ] Este es el primer dispositivo creado para medir y caracterizar con precisión la luz (intensidad, espectro, momento y duración) que entra en el ojo y que afecta al reloj biológico del cuerpo humano.

El pequeño dispositivo, que se coloca en la cabeza, mide los patrones diarios de descanso y actividad de una persona, así como su exposición a la luz de onda corta que estimula el sistema circadiano. El dispositivo mide la actividad y la luz simultáneamente a intervalos regulares y almacena y registra electrónicamente su temperatura de funcionamiento . El Daysimeter puede recopilar datos durante un máximo de 30 días para su análisis. [ 40 ]

Efectos secundarios

La función principal de la iluminación suele ser facilitar la visión. Si bien también puede tener efectos beneficiosos para la salud, puede tener efectos negativos no deseados. Otros efectos secundarios de la iluminación incluyen el consumo de energía y problemas medioambientales.

Efectos sobre la salud

Es fundamental proporcionar la intensidad lumínica y el espectro de color adecuados para cada tarea o entorno. De lo contrario, no solo se desperdiciaría energía, sino que la sobreiluminación podría tener efectos adversos para la salud física y mental. Además de los factores energéticos, es importante evitar un diseño de iluminación excesivo, ya que los niveles elevados de luz podrían provocar efectos adversos para la salud, como dolores de cabeza frecuentes, estrés y aumento de la presión arterial . Asimismo, el deslumbramiento o el exceso de luz pueden disminuir la eficiencia de los trabajadores. [ 41 ]

El análisis de la calidad de la iluminación enfatiza particularmente el uso de la luz natural, pero también considera el contenido espectral si se va a utilizar luz artificial. Una mayor dependencia de la luz natural no solo reducirá el consumo de energía, sino que también impactará favorablemente la salud y el rendimiento humanos. Nuevos estudios han demostrado que el rendimiento de los estudiantes se ve influenciado por la hora y la duración de la luz diurna en sus horarios habituales. Diseñar instalaciones escolares que incorporen los tipos de luz adecuados en el momento adecuado del día y durante el tiempo adecuado puede mejorar el rendimiento y el bienestar de los estudiantes. De manera similar, diseñar sistemas de iluminación que maximicen la cantidad adecuada de luz en el momento apropiado del día para las personas mayores puede ayudar a aliviar los síntomas de la enfermedad de Alzheimer. El sistema circadiano humano está sincronizado con un patrón de luz-oscuridad de 24 horas que imita el patrón natural de luz/oscuridad de la Tierra. Cuando estos patrones se alteran, se altera el ciclo circadiano natural. La alteración circadiana puede provocar numerosos problemas de salud, como cáncer de mama, trastorno afectivo estacional , síndrome de fase de sueño retrasada y otras dolencias. [ 42 ] [ 43 ]

Un estudio realizado en 1972 y 1981, documentado por Robert Ulrich, analizó a 23 pacientes quirúrgicos asignados a habitaciones con vista a un paisaje natural. El estudio concluyó que los pacientes asignados a habitaciones con ventanas que permitían el paso de abundante luz natural tuvieron estancias hospitalarias postoperatorias más cortas, recibieron menos comentarios negativos en las notas de enfermería y consumieron menos analgésicos potentes que 23 pacientes de características similares en habitaciones parecidas con ventanas que daban a una pared de ladrillo. Este estudio sugiere que, debido a la naturaleza del paisaje y la exposición a la luz natural, la exposición a la luz natural resultó más beneficiosa para la salud de los pacientes en comparación con aquellos expuestos a poca luz proveniente de la pared de ladrillo. Además de mejorar el rendimiento laboral, el uso adecuado de las ventanas y la iluminación natural trasciende los límites entre la mera estética y la salud en general. [ 44 ] [ 45 ]

Alison Jing Xu, profesora adjunta de administración en la Universidad de Toronto Scarborough, y Aparna Labroo, de la Universidad Northwestern, llevaron a cabo una serie de estudios que analizaban la correlación entre la iluminación y las emociones humanas. Las investigadoras pidieron a los participantes que calificaran varios aspectos, como el picante de la salsa de alitas de pollo, la agresividad de un personaje de ficción, el atractivo de una persona, sus sentimientos sobre palabras específicas y el sabor de dos zumos, todo ello bajo diferentes condiciones de iluminación. En su estudio, descubrieron que tanto las emociones positivas como las negativas se experimentan con mayor intensidad bajo una luz brillante. La profesora Xu afirmó: «Hemos observado que en días soleados, las personas propensas a la depresión se deprimen aún más». También hallaron que la luz tenue facilita la toma de decisiones racionales y la resolución de negociaciones. En la oscuridad, las emociones se suprimen ligeramente. Sin embargo, con luz brillante, las emociones se intensifican. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

consumo de energía

Existen diversas estrategias para minimizar el consumo energético de la iluminación de un edificio:

  • Especificación de los requisitos de iluminación para cada área de uso determinada.
  • Análisis de la calidad de la iluminación para garantizar que los componentes adversos de la iluminación (por ejemplo, el deslumbramiento o un espectro de color incorrecto ) no estén sesgando el diseño.
  • Integración de la planificación del espacio y la arquitectura de interiores (incluida la elección de superficies interiores y geometrías de las habitaciones) con el diseño de iluminación.
  • Diseño de uso según la hora del día que no consuma energía innecesaria
  • Selección de luminarias y lámparas que reflejen la mejor tecnología disponible para el ahorro de energía.
  • Capacitación de los ocupantes del edificio para utilizar los equipos de iluminación de la manera más eficiente.
  • Mantenimiento de los sistemas de iluminación para minimizar el desperdicio de energía.
  • Uso de luz natural
    • A partir de 2006, algunas grandes superficies comerciales se construyeron con numerosas claraboyas de burbujas de plástico, lo que en muchos casos eliminó por completo la necesidad de iluminación artificial interior durante muchas horas del día.
    • En países donde la iluminación interior de viviendas sencillas supone un coste significativo, las " lámparas Moser ", botellas de plástico transparentes llenas de agua e instaladas en el techo, proporcionan el equivalente a una bombilla incandescente de 40 a 60 vatios cada una durante el día. [ 49 ]
  • La reducción del consumo eléctrico puede ayudar a disminuir la demanda de energía de los usuarios a la red principal. Esta reducción puede realizarse a nivel individual, de edificio o incluso regional.

La especificación de los requisitos de iluminación es el concepto básico para determinar cuánta iluminación se necesita para una tarea determinada. Claramente, se requiere mucha menos luz para iluminar un pasillo que la necesaria para una estación de trabajo de procesamiento de textos . En general, la energía consumida es proporcional al nivel de iluminación de diseño. Por ejemplo, se podría elegir un nivel de iluminación de 400 lux para un entorno de trabajo con salas de reuniones y conferencias, mientras que se podría seleccionar un nivel de 80 lux para los pasillos de un edificio. [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] Si el estándar del pasillo simplemente emula las necesidades de la sala de conferencias, entonces se consumirá mucha más energía de la necesaria.

Sistemas de control de iluminación

Los sistemas de control de iluminación reducen el consumo y el coste energético al proporcionar luz solo cuando y donde se necesita. Estos sistemas suelen incorporar programación horaria, control de presencia y control mediante fotocélulas ( aprovechamiento de la luz natural ). Algunos sistemas también admiten la gestión de la demanda y atenúan o apagan las luces automáticamente para beneficiarse de los incentivos de las compañías eléctricas . En ocasiones, los sistemas de control de iluminación se integran en sistemas de automatización de edificios más amplios .

Muchos sistemas de control más recientes utilizan estándares abiertos de malla inalámbrica (como Zigbee ), [ 55 ] lo que proporciona ventajas como una instalación más sencilla (no es necesario tender cables de control) e interoperabilidad con otros sistemas de control de edificios basados ​​en estándares (por ejemplo, seguridad). [ 56 ]

En respuesta a la tecnología de iluminación natural , se han desarrollado sistemas de captación de luz natural para reducir aún más el consumo de energía. Estas tecnologías son útiles, pero también tienen sus inconvenientes. A menudo, se producen encendidos y apagados rápidos y frecuentes de las luces, especialmente durante condiciones climáticas inestables o cuando los niveles de luz natural varían alrededor de la iluminancia de conmutación. Esto no solo molesta a los ocupantes, sino que también puede reducir la vida útil de las lámparas. Una variante de esta tecnología es el control fotoeléctrico de "conmutación diferencial o de banda muerta", que utiliza múltiples iluminancias para conmutar y así minimizar las molestias a los ocupantes. [ 12 ] [ 57 ]

Los sensores de presencia permiten el funcionamiento cuando alguien se encuentra dentro del área escaneada y pueden controlar la iluminación. Cuando ya no se detecta movimiento, las luces se apagan. Los sensores infrarrojos pasivos reaccionan a los cambios de calor, como el patrón creado por una persona en movimiento. El control debe tener una vista despejada del área del edificio que se está escaneando. Puertas, tabiques, escaleras, etc., bloquearán la detección de movimiento y reducirán su eficacia. Las mejores aplicaciones para los sensores de presencia infrarrojos pasivos son los espacios abiertos con una vista clara del área escaneada. Los sensores ultrasónicos transmiten sonido por encima del rango de audición humana y monitorean el tiempo que tardan las ondas sonoras en regresar. Cualquier cambio en el patrón causado por el movimiento en el área activa el control. Los sensores ultrasónicos pueden ver alrededor de las obstrucciones y son ideales para áreas con gabinetes y estanterías, baños y áreas abiertas que requieren una cobertura de 360 ​​grados. Algunos sensores de presencia utilizan tecnología infrarroja pasiva y ultrasónica, pero suelen ser más caros. Se pueden usar para controlar una lámpara, una luminaria o varias. [ 58 ] [ 59 ]

Iluminación natural

Luz natural utilizada en la estación de tren Gare de l'Est de París

La iluminación natural es el método más antiguo de iluminación interior. Consiste simplemente en diseñar un espacio para aprovechar al máximo la luz natural. Esto reduce el consumo y los costos de energía, y disminuye la necesidad de calefacción y refrigeración del edificio. Se ha demostrado que la iluminación natural tiene efectos positivos en los pacientes hospitalizados, así como en el rendimiento laboral y escolar. Debido a la falta de información que indique el posible ahorro energético, los sistemas de iluminación natural aún no son populares en la mayoría de los edificios. [ 12 ] [ 44 ] A diferencia de la iluminación eléctrica, la distribución de la luz natural varía considerablemente a lo largo del año dentro de un edificio. [ 60 ]

Iluminación de estado sólido

En los últimos años, los diodos emisores de luz (LED) se han vuelto cada vez más eficientes, lo que ha dado lugar a un aumento extraordinario en el uso de la iluminación de estado sólido . En muchas situaciones, el control de la emisión de luz de los LED se puede realizar de manera más efectiva utilizando los principios de la óptica no formadora de imágenes . [ 61 ]

Problemas medioambientales

Lámparas fluorescentes compactas

Las lámparas fluorescentes compactas (CFL) consumen menos energía que las lámparas incandescentes para proporcionar la misma cantidad de luz; sin embargo, contienen mercurio , cuya eliminación representa un riesgo. Debido a su capacidad para reducir el consumo eléctrico, muchas organizaciones fomentaron la adopción de las CFL. Algunas compañías eléctricas y gobiernos locales las subvencionaron o las proporcionaron gratuitamente a los clientes como medio para reducir la demanda de electricidad. Para una determinada intensidad luminosa, las CFL consumen entre una quinta y una cuarta parte de la energía de una lámpara incandescente equivalente. A diferencia de las lámparas incandescentes, las CFL necesitan un poco de tiempo para calentarse y alcanzar su brillo máximo . No todas las CFL son aptas para la regulación de intensidad. Las CFL han sido reemplazadas en gran medida por la tecnología LED.

lámparas LED

Las lámparas LED ofrecen un ahorro energético significativo en comparación con las lámparas incandescentes y fluorescentes. [ 62 ] Según el Energy Saving Trust, las lámparas LED consumen solo el 10 % de la energía de una bombilla incandescente estándar, mientras que las lámparas fluorescentes compactas consumen el 20 % y las lámparas halógenas de bajo consumo el 70 %. Su vida útil también es mucho mayor  : hasta 50 000 horas. La desventaja cuando se popularizaron inicialmente fue su coste inicial. Para 2018, los costes de producción disminuyeron, el rendimiento aumentó y el consumo energético se redujo. Si bien el coste inicial de las LED sigue siendo superior al de las lámparas incandescentes, el ahorro es tan considerable que son muy pocos los casos en los que las LED no resultan la opción más económica.

La luz dispersa de la iluminación exterior puede tener efectos en el medio ambiente y la salud humana. [ 63 ] Por ejemplo, un estudio realizado por la Asociación Médica Estadounidense [ 64 ] advirtió sobre el uso de LED blancos con alto contenido azul en el alumbrado público, debido a su mayor impacto en la salud humana y el medio ambiente, en comparación con las fuentes de luz con bajo contenido azul (por ejemplo, sodio de alta presión, LED ámbar recubiertos de fósforo o PC y LED de baja CCT).

contaminación lumínica

La contaminación lumínica es un problema creciente debido al exceso de luz que emiten numerosos letreros, casas y edificios. La luz contaminante suele ser luz desperdiciada que implica costos innecesarios de energía y emisiones de dióxido de carbono. La contaminación lumínica se describe como luz artificial excesiva o que se introduce donde no se desea. Una iluminación bien diseñada dirige la luz solo donde se necesita, sin dispersarla en otros lugares. Una iluminación mal diseñada también puede comprometer la seguridad. Por ejemplo, el deslumbramiento crea problemas de seguridad alrededor de los edificios al producir sombras muy marcadas, cegando temporalmente a los transeúntes y haciéndolos vulnerables a posibles agresores. [ 65 ] [ 66 ] Los efectos ecológicos negativos de la luz artificial se han documentado cada vez mejor. [ 67 ] [ 68 ] La Organización Mundial de la Salud en 2007 [ 69 ] publicó un informe que señalaba los efectos de la luz brillante en la flora y la fauna, las crías de tortugas marinas, las ranas durante la temporada de apareamiento y los patrones migratorios de las aves. La Asociación Médica Estadounidense en 2012 [ 70 ] emitió una advertencia de que la exposición prolongada a la luz durante la noche aumenta el riesgo de algunos tipos de cáncer. [ 63 ] Dos estudios realizados en Israel en 2008 han aportado algunos hallazgos adicionales sobre una posible correlación entre la luz artificial nocturna y ciertos tipos de cáncer. [ 71 ]

Efectos en los animales
Polillas revoloteando alrededor de una bombilla eléctrica

La luz artificial nocturna se refiere a cualquier fuente de luz distinta a la natural. Entre las fuentes de luz artificial se incluyen los LED y las lámparas fluorescentes. Esta fuente de luz influye en la reproducción, la función inmunológica, el metabolismo, la termorregulación y la temperatura corporal de los organismos que necesitan luz para sus actividades diarias.

En primer lugar, el metabolismo de la mayoría de los organismos depende en gran medida de la luz. En algunos casos, la presencia de luz intensa activa o incrementa la actividad enzimática en el organismo. En los organismos diurnos, la tasa metabólica es alta durante el día y disminuye o se detiene durante la noche; por lo tanto, la luz artificial nocturna tiene un impacto negativo en su metabolismo. Además, la temperatura corporal de los animales diurnos desciende durante la noche, pero la presencia de luz artificial nocturna provoca un aumento de la temperatura corporal que afecta los niveles de melatonina del animal.

Además, en organismos como las aves, los órganos sexuales se activan en función de la intensidad de la luz durante ciertos periodos del verano, a la hora del día, para facilitar la reproducción. Estos órganos se desactivan durante la noche, pero la presencia de luz artificial nocturna a veces interrumpe su proceso reproductivo.

Organizaciones profesionales

Internacional

La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) es una autoridad internacional y una organización que define estándares en materia de color e iluminación. Publica métricas estándar ampliamente utilizadas, como los diversos espacios de color CIE y el índice de reproducción cromática .

La Sociedad de Ingeniería de Iluminación (IES), en colaboración con organizaciones como ANSI y ASHRAE , publica directrices, normas y manuales que permiten clasificar las necesidades de iluminación de los diferentes entornos construidos. Los fabricantes de equipos de iluminación publican datos fotométricos de sus productos, que definen la distribución de la luz emitida por una luminaria específica. Estos datos suelen expresarse en un formato estandarizado definido por la IESNA.

La Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (IALD) es una organización que se centra en el avance de la formación en diseño de iluminación y el reconocimiento de los diseñadores de iluminación profesionales independientes. Aquellos diseñadores totalmente independientes que cumplen los requisitos para ser miembros profesionales de la asociación suelen añadir la abreviatura IALD a su nombre.

El Consejo Nacional de Cualificaciones para las Profesiones de la Iluminación (NCQLP) ofrece el Examen de Certificación en Iluminación, que evalúa los principios básicos del diseño de iluminación. Quienes aprueban este examen obtienen la certificación en iluminación y pueden añadir las siglas LC a su nombre. Este proceso de certificación es uno de los tres exámenes nacionales (de EE. UU.) del sector de la iluminación (los otros son CLEP y CLMC) y está abierto no solo a diseñadores, sino también a fabricantes de equipos de iluminación, empleados de compañías eléctricas, etc.

La Asociación Profesional de Iluminación y Sonido ( PLASA ) es una organización comercial con sede en el Reino Unido que representa a más de 500 miembros, tanto individuales como corporativos, del sector de servicios técnicos. Entre sus miembros se incluyen fabricantes y distribuidores de iluminación para escenarios y espectáculos, sonido, aparejos y productos y servicios similares, así como profesionales afines del sector. La asociación defiende y representa los intereses de la industria en diversos niveles, interactuando con organismos gubernamentales y reguladores y presentando los argumentos a favor del sector del entretenimiento. Algunos ejemplos de los temas que aborda son la revisión continua de las frecuencias de radio (que pueden o no afectar a las bandas de radio utilizadas por micrófonos inalámbricos y otros dispositivos) y el análisis de las cuestiones relacionadas con la introducción de la directiva RoHS ( Restricción de Sustancias Peligrosas ).

Nacional

Véase también

Inventores

Liza

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