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Fecha: 10/04/2017
Idioma: Castellano
Autor: Blas Garrido, Sergi Hernández, Adrià Huguet
Procedencia: Departament d’Enginyeries: Electrònica, Universitat de Barcelona

Los proyectos de iluminación tradicional de alta calidad para hospitales, bibliotecas, museos, oficinas y lugares públicos tienen en cuenta algunos parámetros de calidad de luz relacionados con la ergonomía y la funcionalidad. Algunos de ellos son el confort, la fatiga, la agudeza visual, el brillo, la iluminancia y el deslumbramiento. No obstante, el desarrollo de las fuentes de luz con LEDs y su control mediante elementos electrónicos inteligentes ha permitido una mayor flexibilidad que permite tener en cuenta parámetros de calidad de iluminación adicionales. Estos nuevos elementos de calidad y su inclusión en el diseño de luminarias se ha venido a denominar “Iluminación Centrada en la Persona” (Human Centric Lighting), y dentro de esta nueva disciplina emerge con fuerza la “Luz Biológicamente Adaptada”. La luz de colores que producen los LEDs permite diseñar luminarias con contenido espectral variable y con colores de acento sobre la luz blanca, que se adaptan a los ritmos biológicos de las personas o que los modifican para aumentar la vitalidad, la alerta, para favorecer el descanso o para producir una respuesta biológica o psicológica adaptada a la hora del día y a la actividad o tarea que se esté realizando.


Por tanto, alta calidad de luz y una buena salud están relacionadas íntimamente. Algunos de estos aspectos incluyen la regulación de los ritmos circadianos, que son cambio físicos, mentales y conductuales (alerta, sueño, descanso, alimentación) que siguen un ciclo aproximado 24 horas y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad en el ambiente (los estudia la cronobiología). Nuestro cuerpo tiene diferentes tipos de relojes biológicos, pero todos ellos se rigen por un reloj principal que controla los ritmos circadianos. Este reloj consiste en un grupo de neuronas que se ubican en el hipotálamo y que se sitúan en el lugar donde se cruzan los nervios ópticos (Núcleo Supraquiasmático). La inhibición de la segregación de la melatonina es un efecto de la luz del sol intensa; se trata de una hormona que se segrega por la noche en ausencia de luz o con luz cálida y débil. La melatonina modula el sistema inmunológico, estimula la producción de la hormona del crecimiento y prepara el cuerpo para el sueño. Si la melatonina se inhibe por la noche, entonces se alteran los biorritmos circadianos. Esto puede llevar a desórdenes en el sueño, insomnio, depresión, hiperactividad y otras patologías. La luz del sol inhibe la melatonina y esa es la razón por la cual, a ciertas horas del día, los seres humanos tenemos un aumento del rendimiento cognitivo, alerta, reactividad, etc. Cuando la señal inducida por la luz llega a la glándula pineal del cerebro, se deja de segregar melatonina y se produce la segregación de hormonas de actividad como el cortisol, la dopamina y la serotonina. Hacia el año 2002, Brainard y colaboradores estudiaron cómo diferentes partes del espectro de la luz inhibían la melatonina en favor de las hormonas de actividad. Y llegaron a la conclusión de que el efecto de supresión se maximiza para luz de unos 460 nm. Por consiguiente, es la parte azul (cian) del espectro luminoso la que influye más en nuestros ritmos circadianos. Por tanto, para la generación de luz biológicamente adaptada se ha de considerar con gran detalle el contenido espectral (color, saturación e intensidad luminosa) a lo largo del día. Esta adaptación cromática es el resultado de millones de años de evolución del sistema visual de los mamíferos y de los seres humanos. Las fuentes de luz biológicas deben emitir un espectro continuo con temperatura de color (CCT) variable (entre 2500 K y 7500 K) y con un índice de reproducción cromática (CRI) muy elevado (superior a 95 para todas las temperaturas de color), y deberían de adaptarse a la hora del día y a las condiciones y entorno del lugar donde se ubican.

 


En el Grupo de ElectroFotónica (GEF-MIND) del Departamento de Ingenierías de la Universidad de Barcelona hemos desarrollado una tecnología que llamamos FLEXILIGHT-UB. Con ella hemos producido fuentes de luz de entre 5 y 10 canales independientes de LEDs de intensidad y respuesta espectral diferente. La superposición reproduce cualquier espectro visible de manera muy precisa y con parámetros de calidad (CCT, CRI) superiores a cualquier otra solución del mercado. Las luminarias se controlan mediante un móvil o mando a distancia y se puede actuar sobre parámetros como la intensidad, la temperatura de color, el índice de reproducción cromática e incluso de manera independiente sobre cada uno de los canales (RGB+Cyan+White). Para poder materializar Flexilight-UB, el equipo de investigadores de la UB ha estudiado múltiples posibilidades con lámparas de diferentes características hasta encontrar la combinación idónea. Adrià Huguet, investigador implicado, explica que “mediante modelos matemáticos y experimentales, se han evaluado miles de combinaciones de ledes hasta dar con el resultado del prototipo funcional final: una lámpara con cinco canales variables formados por cinco ledes (rojo, verde, blanco, cian y azul) y con una placa con microprocesador inteligente para el control”.

Estas fuentes de espectro variable incorporan (dependiendo del diseño y de la aplicación) diferen-tes tipos de sensores (presencia, temporización, luminosidad, RGB y GPS) y un microprocesador. De esta manera, un diseño específico se puede programar para tener en cuenta:

i) Los ritmos circadianos de alerta y descanso;

ii) El efecto del contenido espectral (banda azul) y direccionalidad sobre el rendimiento y la atención;

iii) La integración de la luz con el entorno (arquitectura y decoración)

iv) Las fototerapias (síndrome afectivo estacional, depresión, manchas en la piel y rejuvenecimiento facial).

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