Ahorro de energía en iluminación

El fuego del hombre primitivo, valía para cocinar alimentos, caldear sus viviendas e iluminar las estancias. La conquista del fuego fue la frontera sin retorno entre el ser irracional y el hombre moderno, poner la energía de la naturaleza al servicio del hombre, es lo que ha permitido el dominio sobre la creación. Dominio que hoy se ve amenazado por dos peligros, la contaminación que el consumo de esta energía produce en el hábitat humano y el agotamiento paulatino de las fuentes tradicionales de energía.

Urge por tanto optimizar el uso de la energía, dicen los ecologistas que la energía que menos contamina es la que no se gasta, cualquier proceso que suponga un ahorro de energía será por tanto bienvenido, pues permite seguir disfrutando de las ventajas que proporciona y a la vez que reduce la dependencia energética.

Una nueva generación de dispositivos luminosos parecen dispuestos a relevar a las viejas bombillas de incandescencia. Los tradicionales sistemas de iluminación, del candil de aceite, a la bombilla de incandescencia, tienen el mismo problema, generan la luz como consecuencia de la emisión indiscriminada desde un punto, de todo tipo radiaciones, la energía irradiada se reparte por longitudes de onda según la campana de Gaus, desplazada más a la derecha, cuanto más alta sea la temperatura alcanzada por el objeto radiante.

De esta energía irradiada solo se aprovecha para iluminar la fracción correspondiente a las frecuencias que somos capaces de ver, desperdiciándose tanto la radiación infrarroja, el calor, como la ultravioleta. Basta tocar una bombilla encendida, para notar físicamente la parte de la energía se pierde en forma de calor que no ilumina la estancia, similar pero no detectable directamente es la energía que sr pierde como luz ultravioleta.

La excitación iónica de gases a baja presión reduce el problema. En neones y tubos fluorescentes se emite solamente un numero reducido de radiaciones correspondientes a la longitud de onda de los fotones que emiten los electrones al saltar entre los distintos niveles de energía que pueden tomar. Eligiendo adecuadamente el material a excitar, casi la totalidad de la energía se emitirá en longitudes de onda visibles o capaces de provocar la florescencia de determinadas sustancias. Las bombillas de bajo consumo no son más que los antiguos tubos fluorescentes doblados y apretados para ocupar un espacio similar al de una antigua bombilla incandescente. El ahorro es evidente, pues son solo 11 vatios de energía obtienen una iluminación equivalente a 60 vatios de una bombilla tradicional, una quinta parte del consumo anterior.

Los fluorescentes y bombillas de bajo consumo tienen dos limitaciones, una es física, por más que se compacten siguen siendo voluminosas y no pueden sustituir a bombillas de pequeño tamaño, la otra limitación es consustancial a su funcionamiento. Para iniciar la emisión de luz, hay que provocar una intensa descarga eléctrica que ionice el gas, de modo que si debe encenderse con frecuencia la bombilla, el ahorro que genera su funcionamiento no compensa el gasto de arrancar.

Para solucionar este problema se han inventado los LEDs (Light-Emiting Diode), diodos emisores de luz, un dispositivo semiconductor que emite luz cuando es atravesado por la corriente, aparatos de tecnología emparentada con los rayos laser. La longitud de onda, (color), emitida es función del material semiconductor con que está fabricado, pudiendo variar, según el uso que se le quiera dar, del infrarrojo, como el de arseniuro de galio, utilizados en los mandos a distancia, al ultravioleta (con carbono en estado de diamante).

Los más corrientes son las pequeñas lucecitas de color que se utilizan actualmente como indicadores de funcionamiento de casi todos los aparatos actuales. Su tamaño puede ser mucho menores que cualquier dispositivo de filamento y su consumo esta por el 10% del de una bombilla de la misma potencia lumínica, con la ventaja sobre la luz fluorescente, su arranque es inmediato y no se necesita energía para iniciar su funcionamiento, lo que les hace muy adecuados para los procesos en los que se necesitan muchos encendidos y apagados, como en carteles señalizadotes, semáforos de tráfico, etc. Hoy ya se sustituye los neones publicitarios tradicionales con bandas de leds flexibles , mucho más ahorradoras y duraderas.

Recientemente se ha conseguido crear un diodo que emita luz blanca, un LED que produce un 75% de fosforescencia y un 25% de fluorescencia. Una capa fluorescente azul situada cerca del cátodo, y dos capas roja y verde fosforescentes a unos nanometros generan por mezcla luz blanca. Poco a poco los dispositivos de luz blanca se van introduciendo en el mercado, unas veces son potentes faros de coches, (aun no perfectos pues deslumbran en determinados ángulos), o modestos diodos de linternas sin pilas como la que ilustra este artículo.

Por solo dos euros he adquirido esta linterna, que cerrando la mano varias veces mueve la palanca situada en un costado de la linterna y hace girar una pequeña dinamo circular que se transparenta en la carcasa de la linterna, y carga una pequeña batería rectangular situada delante de los dos LED, con energía suficiente para mantenerlos encendidos un par de minutos con una luz blanca mas luminosa que la de un faro de bicicleta. Cuando recuerdo el freno que para la marcha, suponía la dinamo en la rueda de la "bici", es cuando adquiero conciencia del derroche de energía que suponen las bombillas de incandescencia tradicionales.

A la vez, se avanza en la nueva generación de dispositivos de iluminación, los OLED, o diodos orgánicos semiconductores de material polímero orgánicos, aun de eficiencia menor que la diodos inorgánicos, pero que con el tiempo promete mejorar el rendimiento y ser considerablemente más barata, con la ventaja adicional de permitir depositar una gran cantidad de diodos en cualquier superficie, mediante técnicas de pintado, lo que se espera permita en el futuro crear tanto techos y paredes de una habitación luminosos o pantallas a color que superen en mucho el tamaño de las actuales.

Se calcula que hoy la iluminación supone el 22% del gasto energético, la introducción de nuevas técnicas de iluminación puede suponer un ahorro de un 10% de la totalidad de la energía consumida, con la reducción de la dependencia del petróleo y una disminución de emisiones de dióxido de carbono que ello supone.

Para más información:

Wikipedia

Sistema LED orgánico para iluminación

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