Un alumbrado público LED o alumbrado público es un dispositivo de iluminación de diodos emisores de luz (LED) integrado que se utiliza para el alumbrado público .
![]() Farola LED en el Reino Unido | |
Tipo | LED , farola |
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Diseño y estilo
Una farola LED es una luz integrada que utiliza diodos emisores de luz (LED) como fuente de luz . Se consideran luces integradas porque, en la mayoría de los casos, la luminaria y la luminaria no son partes separadas. En la fabricación, el grupo de luces LED se sella en un panel y luego se ensambla al panel LED con un disipador de calor para convertirse en un dispositivo de iluminación integrado.
Se han creado diferentes diseños que incorporan varios tipos de LED en una luminaria. Se pueden utilizar algunos LED de alta potencia o muchos LED de baja potencia. La forma de la farola LED depende de varios factores, incluida la configuración del LED, el disipador de calor utilizado con los LED y la preferencia de diseño estético.
Los disipadores de calor para alumbrado público LED tienen un diseño similar a los disipadores de calor que se utilizan para enfriar otros dispositivos electrónicos como las computadoras . Los disipadores de calor tienden a tener tantas ranuras como sea posible para facilitar el flujo de aire caliente lejos de los LED. El área de intercambio de calor afecta directamente la vida útil de la farola LED.
La vida útil de una farola LED está determinada por su salida de luz en comparación con su especificación de diseño original. Una vez que su brillo disminuye en un 30 por ciento, se considera que una farola LED está al final de su vida útil.
La mayoría de las farolas LED tienen una lente en el panel LED, que está diseñada para proyectar su luz en un patrón rectangular, una ventaja en comparación con las farolas tradicionales, que normalmente tienen un reflector en la parte trasera de una lámpara de sodio de alta presión . En este caso, gran parte de la luminancia de la luz se pierde y produce contaminación lumínica en el aire y el entorno circundante.
Un inconveniente de los paneles de enfoque LED es que la mayor parte de la luz se dirige a la carretera y menos a los senderos y otras áreas. Esto se puede solucionar mediante el uso de un diseño de lente especializado y espigas de montaje ajustables.
Al realizar un proyecto de alumbrado público LED, los modelos sencillos de luminarias LED simplifican la optimización para diseños de iluminación de alto rendimiento. [1] Estas ecuaciones prácticas pueden usarse para optimizar las instalaciones de alumbrado público LED con el fin de minimizar la contaminación lumínica, aumentar la comodidad y la visibilidad y maximizar tanto la uniformidad de iluminación como la eficiencia de utilización de la luz.
Eficiencia energética
El principal atractivo del alumbrado público LED es la eficiencia energética en comparación con las tecnologías de luminarias convencionales, como el sodio de alta presión (HPS) y el halogenuro metálico (MH). Continúan las investigaciones para mejorar la eficiencia de los modelos más nuevos de farolas LED.
Una farola LED basada en un LED de salida de 901 milivatios normalmente puede producir la misma cantidad de luminancia (o más) que una luz tradicional, pero solo requiere la mitad del consumo de energía . La iluminación LED no suele fallar, sino que disminuye la salida hasta que es necesario reemplazarla. [2] Se estima que la instalación de alumbrado público energéticamente eficiente en las 10 áreas metropolitanas más grandes de los EE. UU. Podría reducir las emisiones anuales de dióxido de carbono en 1.2 millones de toneladas métricas, el equivalente a sacar 212,000 vehículos de la carretera y ahorrar al menos $ 90 millones anualmente en costos de electricidad. [3] [4]
Dado que los dispositivos de iluminación LED normalmente producen menos iluminación [5] , es importante utilizar un patrón de iluminación bien distribuido para producir la misma iluminación que los dispositivos convencionales de mayor lumen. Por ejemplo, diferentes LED en un dispositivo pueden apuntar a diferentes puntos de la calle.
Ventajas de las farolas LED
- Bajo consumo de energía: se ha afirmado que muchas modificaciones de iluminación LED reducen drásticamente el uso de energía. [6]
- Vida útil larga y predecible: la vida útil proyectada de las farolas LED suele ser de 10 a 15 años, de dos a cuatro veces la vida útil del HPS actual. (Los LED en sí mismos generalmente no fallan o "se queman" de una manera comparable a otras tecnologías, y salvo fallas catastróficas de otros componentes mecánicos o electrónicos de la luminaria LED, la vida útil generalmente se establece mediante una disminución en la salida luminosa del 30%. Pero la vida útil funcional de un dispositivo LED está limitada por el eslabón más débil; la electrónica de transmisión asociada generalmente se proyecta para durar aproximadamente 50,000 horas. Es importante comprender que ningún producto de alumbrado público LED ha estado en servicio el tiempo suficiente para confirmar las proyecciones). en la práctica, la necesidad menos frecuente de reparar o reemplazar los LED significará un menor costo de mantenimiento.
- Reproducción de color más precisa: el índice de reproducción de color es la capacidad de una fuente de luz para reproducir correctamente los colores de los objetos en comparación con una fuente de luz ideal. La reproducción de color mejorada facilita a los conductores el reconocimiento de objetos.
- Encendido y apagado rápido: a diferencia de las lámparas fluorescentes y de descarga de alta intensidad (HID), como las lámparas de vapor de mercurio, halogenuros metálicos y vapor de sodio, que tardan en calentarse una vez que se encienden, los LED se encienden instantáneamente con brillo total.
- Reinicio inmediato: a diferencia de las lámparas de vapor de mercurio, halogenuros metálicos y vapor de sodio (comúnmente utilizadas en el alumbrado público), los LED no tienen problemas para reiniciarse inmediatamente (encendido en caliente) después de un breve corte de energía o un apagado involuntario.
- Cumplimiento de RoHS : los LED no contienen mercurio ni plomo, y no liberan gases venenosos si se dañan.
- Menos atractivo para los insectos nocturnos: los insectos nocturnos se sienten atraídos por la luz ultravioleta emitida por muchas fuentes de luz convencionales.
- Equipo de iluminación ópticamente eficiente: otros tipos de alumbrado público utilizan un reflector para capturar la luz emitida hacia arriba por la lámpara. Incluso en las mejores condiciones, el reflector absorbe parte de la luz. También para lámparas fluorescentes y otras lámparas con bombillas revestidas de fósforo, la bombilla misma absorbe parte de la luz dirigida hacia abajo por el reflector. La cubierta de vidrio, llamada refractor, ayuda a proyectar la luz hacia abajo en la calle en un patrón deseado, pero algo de luz se desperdicia al dirigirse hacia el cielo (contaminación lumínica). Los conjuntos de lámparas LED (paneles) pueden enviar luz en las direcciones deseadas sin un reflector.
- Deslumbramiento reducido: dirigir la luz hacia abajo en la carretera reduce la cantidad de luz que se dirige a los ojos del conductor.
- Mayor salida de luz incluso a bajas temperaturas: si bien las luces fluorescentes son comparativamente eficientes energéticamente, en promedio tienden a tener una menor salida de luz a temperaturas invernales.
Desventajas de las farolas LED
- A muchas personas no les gusta el ambiente que producen los LED con temperaturas de color de 4000 K o más. Los LED de 2700K y 3000K se utilizan principalmente para iluminación interior. [7] [8]
- El costo inicial del alumbrado público LED es alto y, como consecuencia, los ahorros de energía tardan varios años en pagarlo. El alto costo se deriva en parte del material utilizado, ya que los LED a menudo se fabrican en zafiro u otros sustratos costosos . [9]
- Como resultado del efecto Purkinje , el ojo humano adaptado a la oscuridad es muy sensible a la luz azul y verde que las farolas LED emiten en grandes cantidades, en comparación con las luces de sodio de alta presión amarillas y naranjas que normalmente se reemplazan. [10] [11] [12] Esto magnifica el efecto de la contaminación lumínica , especialmente el brillo del cielo .
- Es probable que el mayor aumento en el contenido azul y verde del resplandor del cielo artificial que surge de la iluminación LED generalizada aumente los impactos en la migración de las aves y otros comportamientos de los animales nocturnos. [13]
- Hay un desgaste progresivo de las capas de fósforo en los LED blancos. El cambio de color mueve lentamente los dispositivos de un grupo de riesgo fotobiológico a uno superior. [14]
Preocupaciones de salud
- La exposición a la luz de las bombillas LED blancas suprime la melatonina hasta cinco veces más que la exposición a la luz de las bombillas de sodio a presión. [15] Se conoce el hecho de que la luz blanca, que se emite en longitudes de onda de 400-500 nanómetros, suprime la producción de melatonina producida por la glándula pineal . El efecto es la interrupción del reloj biológico de un ser humano que resulta en períodos de sueño y descanso deficientes. [dieciséis]
- Una investigación de la Universidad Complutense de Madrid [17] ha afirmado que la exposición prolongada al alumbrado público LED puede causar un daño irreparable a la retina del ojo humano. El estudio de Madrid dijo que esto fue causado por el alto nivel de radiación en la "banda azul" [18] [19]
- La iluminación nocturna artificial tiene varios efectos en los seres humanos (sin mencionar la vida silvestre) y la exposición a la radiación óptica afecta la fisiología y el comportamiento humanos, tanto directa como indirectamente. Muchas áreas no se comprenden bien, y una declaración de posición de la Illuminating Engineering Society (IES) enfatiza principalmente la necesidad de más investigación. [20]
- Existe riesgo de deslumbramiento. Un informe del gobierno francés publicado en 2013 indicó que un nivel de luminancia superior a 10.000 cd / m2 provoca molestias visuales cualquiera que sea la posición de la unidad de iluminación en el campo de visión. Como las superficies de emisión de los LED son fuentes puntuales altamente concentradas, la luminancia de cada fuente individual puede ser 1000 veces mayor que el nivel de incomodidad. Por lo tanto, el nivel de radiación directa de este tipo de fuente puede superar fácilmente el nivel de incomodidad visual [14].
Referencias
- ^ I. Moreno, M. Avendaño-Alejo, "Modelado de alumbrado público LED", Appl. Optar. 53, 4420 (2014). https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-53-20-4420
- ^ a b Comparación de tecnología de alumbrado público Archivado el 1 de marzo de 2013 en Wayback Machine.
- ^ Crecer, Robert T., Farolas energéticamente eficientes: potenciales para reducir la huella de carbono del área metropolitana de Washington, marzo de 2008
- ^ http://blog.mlive.com/michigan/2008/04/study_new_street_light_technol.html
- ^ "Farola LED" . www.northernlights-direct.co.uk. Archivado desde el original el 20 de julio de 2015 . Consultado el 4 de octubre de 2016 .
- ^ Kostic, AM et al., Diodos emisores de luz en la iluminación de calles y carreteras: un estudio de caso que involucraefectos mesópicos , Lighting Research and Technology 45: 217, 2013, doi: 10.1177 / 1477153512440771
- ^ Benya, James. "Noches en Davis" . Consultado el 21 de abril de 2016 .
- ^ Chaban, Matt. "Las farolas LED en Brooklyn ahorran energía pero agotan a los residentes" . New York Times . Consultado el 21 de abril de 2016 .
- ^ "Cómo funcionan las farolas LED" . science.howstuffworks.com. 22 de junio de 2009 . Consultado el 4 de octubre de 2016 .
- ^ Limitar el impacto de la contaminación lumínica en la salud humana, el medio ambiente y la visibilidad estelar, Journal of Environmental Management, volumen 92, número 10, octubre de 2011, páginas 2714-2722 por Fabio Falchi, Pierantonio Cinzano, Christopher D. Elvidge, David M. Keith , Abraham Haim
- ^ Luginbuhl, CB et al., El impacto de la distribución de energía espectral de la fuente de luz en el resplandor del cielo . Revista de espectroscopia cuantitativa y transferencia radiativa, 2014, v. 139; pag. 21., doi: 10.1016 / j.jqsrt.2013.12.004
- ^ Aubé , M. et al., Evaluación de los impactos espectrales potenciales de varias luces artificiales en la supresión de melatonina, la fotosíntesis y la visibilidad de las estrellas . PLOS ONE, 2013, DOI: 10.1371 / journal.pone.0067798
- ^ http://lighting.com/light-pollution-wildlife.htm . Convertir la noche en día: los impactos de la contaminación lumínica en la vida silvestre
- ^ a b ANSES, la Agencia Francesa de Seguridad y Salud Alimentaria, Ambiental y Ocupacional, septiembre de 2013
- ^ Estudio de la Universidad de Haifa por el profesor Abraham Haim, director del Centro israelí de estudios interdisciplinarios en cronobiología, septiembre de 2012
- ^ "La exposición a los LED de luz 'blanca' parece suprimir la producción de melatonina del cuerpo más que otras luces, sugiere una investigación" . www.sciencedaily.com . Consultado el 4 de octubre de 2016 .
- ^ Dra. Celia Sánchez Ramos, El efecto del diodo emisor de luz (LED) en la vista, Universidad Complutense de Madrid, 2013
- ^ "Las luces LED pueden dañar sus ojos" . El hindú . 15 de mayo de 2013 . Consultado el 4 de octubre de 2016 .
- ^ "¿Los LED blancos alteran nuestros relojes biológicos?" . www.insidescience.org. 19 de junio de 2012 . Consultado el 4 de octubre de 2016 .
- ^ http://ledsmagazine.com/news/7/11/13
enlaces externos
- El Departamento de Energía de EE. UU. Informa sobre proyectos piloto de iluminación LED municipal: Resultados de demostración de iluminación de estado sólido GATEWAY