Uso deliberado de la luz para lograr efectos prácticos o estéticos.
Acrópolis de Atenas iluminada por la nocheCerezos en flor iluminados, luz de los escaparates y linternas japonesas por la noche en Ise, Mie , Japón
La iluminación es el uso deliberado de la luz para lograr efectos prácticos o estéticos. La iluminación incluye el uso de fuentes de luz artificial , como lámparas y artefactos de iluminación, así como la iluminación natural mediante la captura de la luz del día . La iluminación natural (utilizando ventanas, tragaluces o estantes de luz ) a veces se utiliza como la principal fuente de luz durante el día en los edificios. Esto puede ahorrar energía en lugar de utilizar iluminación artificial, que representa un componente importante del consumo de energía en los edificios. La iluminación adecuada puede mejorar el rendimiento de las tareas, mejorar la apariencia de un área o tener efectos psicológicos positivos en los ocupantes.
Con el descubrimiento del fuego , la primera forma de iluminación artificial utilizada para iluminar un área fueron las fogatas o las antorchas . Ya hace 400.000 años, se encendía fuego en las cuevas del Hombre de Pekín . Los pueblos prehistóricos utilizaban lámparas de aceite primitivas para iluminar los alrededores. Estas lámparas estaban hechas de materiales naturales como rocas, conchas, cuernos y piedras, estaban llenas de grasa y tenían una mecha de fibra . Las lámparas normalmente utilizaban 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 utilizaban animales aceitosos (pájaros y peces) como lámparas tras enhebrarlos con una mecha. Las luciérnagas se han utilizado como fuentes de iluminación. [1] También se inventaron las velas y las lámparas de cristal y cerámica. [2] Los candelabros fueron una forma temprana de " artefacto de iluminación ".
El descubrimiento del aceite de ballena supuso una importante reducción del coste de la iluminación . [3] El uso de este aceite se redujo después de que Abraham Gesner , un geólogo canadiense, refinara por primera vez el queroseno en la década de 1840, lo que permitió producir una luz más brillante a un coste 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 su declive. [4] En 1860, había 33 plantas de queroseno en Estados Unidos y los estadounidenses gastaban más en gasolina y queroseno que en aceite de ballena. [4] La sentencia de muerte definitiva para el aceite de ballena se produjo 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
La iluminación a gas era lo suficientemente económica como para alimentar las luces de las calles de 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 repisa de gas aumentó la luminosidad de la iluminación de los servicios públicos y de las lámparas de queroseno. La siguiente caída importante de los precios se produjo en la década de 1880 con la introducción de la iluminación eléctrica en forma de luces de arco para el alumbrado público y de grandes espacios , seguidas de las luces de los servicios públicos basadas en bombillas incandescentes para la iluminación interior y exterior. [3] [5]
Con el tiempo, la iluminación eléctrica se volvió omnipresente en los países desarrollados. [6] Los patrones de sueño segmentados desaparecieron, la iluminación nocturna mejorada hizo posible más actividades nocturnas y más luces en las calles redujeron la delincuencia urbana. [7] [8] [9]
Accesorios
Las luminarias vienen en una amplia variedad de estilos para diversas funciones. Las funciones más importantes son servir de soporte para la fuente de luz, proporcionar luz dirigida y evitar el deslumbramiento visual . [10] Algunas son muy sencillas y funcionales, mientras que otras son obras de arte en sí mismas. Se puede utilizar casi cualquier material, siempre que pueda tolerar el exceso de calor y cumpla con los códigos de seguridad.
Una propiedad importante de las luminarias es la eficacia luminosa o eficiencia energética , es decir, la cantidad de luz utilizable que emana de la luminaria por energía utilizada, medida normalmente en lúmenes por vatio . Una luminaria que utiliza fuentes de luz reemplazables también puede tener su eficiencia expresada como el porcentaje de luz que pasa de la "bombilla" al entorno. Cuanto más transparentes sean las luminarias, mayor será la eficacia. Si se aplica un sombreado a la luz, normalmente se reducirá la eficacia, pero aumentará la direccionalidad y la probabilidad de confort visual .
La temperatura de color de las fuentes de luz blanca también afecta a su uso para ciertas aplicaciones. La temperatura de color de una fuente de luz blanca es la temperatura en kelvins de un emisor de cuerpo negro teórico que más se asemeja a las características espectrales ( distribución de potencia espectral ) de la lámpara. Una bombilla incandescente tiene una temperatura de color de alrededor de 2800 a 3000 kelvins; la luz del día es de alrededor de 6400 kelvins. Las lámparas de temperatura de color más baja tienen relativamente más energía en la parte amarilla y roja del espectro visible, mientras que las temperaturas de color altas corresponden a lámparas con una apariencia más azul-blanca. Para tareas críticas de inspección o de igualación de colores, o para exhibiciones minoristas de alimentos y ropa, se seleccionará la temperatura de color de las lámparas para obtener el mejor efecto de iluminación general. [ cita requerida ]
Tipos
Una demostración de los efectos de diferentes tipos de iluminación [ aclaración necesaria ]
La iluminación se clasifica según el uso previsto como iluminación general, de acento o de trabajo, dependiendo en gran medida de la distribución de la luz producida por la luminaria.
La iluminación de trabajo es principalmente funcional y suele ser la más concentrada, para fines como la lectura o la inspección de materiales. Por ejemplo, la lectura de reproducciones de mala calidad puede requerir niveles de iluminación de trabajo de hasta 1500 lux (140 bujías pie ), y algunas tareas de inspección o procedimientos quirúrgicos requieren niveles aún más altos.
Una lámpara de techoLa iluminación general (a veces denominada luz ambiental) se encuentra entre las dos y está destinada a la iluminación general de un área. En interiores, sería una lámpara básica sobre una mesa o en el piso, o una luminaria en el techo . En exteriores, la iluminación general de un estacionamiento puede ser tan baja como 10-20 lux (1-2 bujías pie), ya que los peatones y los automovilistas ya acostumbrados a la oscuridad necesitarán poca luz para cruzar el área.
Métodos
La iluminación descendente es la más común, con luminarias empotradas en el techo que proyectan la luz hacia abajo. Este suele ser el método más utilizado, tanto en oficinas como en hogares. Aunque es fácil de diseñar, presenta graves problemas con el deslumbramiento y el consumo excesivo de energía debido a la gran cantidad de luminarias. [11] La introducción de la iluminación LED ha mejorado enormemente esto en aproximadamente un 90% en comparación con una luz descendente o un foco halógeno. Ahora hay lámparas o bombillas LED disponibles para reemplazar las lámparas de alto consumo de energía.
La iluminación ascendente es menos común y se utiliza a menudo para hacer rebotar la luz indirecta en el techo y hacerla descender. Se utiliza habitualmente en aplicaciones de iluminación que requieren un deslumbramiento mínimo y niveles de iluminación general uniformes. La iluminación ascendente (indirecta) utiliza una superficie difusa para reflejar la luz en un espacio y puede minimizar el deslumbramiento incapacitante en las pantallas de ordenador y otras superficies oscuras y brillantes. Proporciona una presentación más uniforme de la salida de luz en 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. [12] [13]
La iluminación frontal también es bastante común, pero tiende a hacer que el sujeto parezca 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. La retroiluminación se utiliza para iluminar un fondo o telón de fondo. Esto añade profundidad a una imagen o escena. Otros la utilizan para lograr un efecto más dramático.
La iluminación de plafón o cercana a la pared puede ser general o decorativa, a veces se utiliza para resaltar la textura (como el estuco o el yeso ) de una pared, aunque también puede mostrar sus defectos. El efecto depende en gran medida del tipo exacto de fuente de iluminación utilizada.
La iluminación empotrada (a menudo llamada "pot lights" en Canadá , "can lights" o "high hats" en los EE. UU .) es popular, con accesorios montados en la estructura del techo para que parezcan al ras de ella. Estas luces empotradas pueden usar focos de haz estrecho o reflectores de ángulo más amplio , los cuales son bombillas que tienen sus propios reflectores . También hay luces empotradas con reflectores internos diseñados para aceptar lámparas "A" comunes (bombillas) que generalmente son menos costosas que las lámparas reflectoras. Las luces empotradas pueden ser incandescentes, fluorescentes, HID (descarga de alta intensidad) o LED .
La iluminación en riel , inventada por Lightolier , [14] 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 apuntar fácilmente a una pared . Ha recuperado algo de 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 mismos. Un transformador maestro alimenta todos los artefactos en el riel o varilla con 12 o 24 voltios, en lugar de que cada artefacto de iluminación tenga su propio transformador de línea a bajo voltaje. Hay focos y reflectores tradicionales, así como otros pequeños artefactos colgantes. Una versión modificada de esto es la iluminación por cable , donde las luces se cuelgan o se sujetan a cables de metal desnudo bajo tensión .
Un aplique es un artefacto de iluminación montado en la pared, en particular uno que ilumina hacia arriba y, a veces, también hacia abajo. Una antorcha es una luz ascendente destinada a la iluminación ambiental. Por lo general, es una lámpara de pie, pero puede montarse en la pared como un aplique. Otros artefactos de iluminación de interior incluyen candelabros, luces colgantes, ventiladores de techo con luces, luces empotradas o cercanas al techo y varios tipos de lámparas [15]
La lámpara portátil o de mesa es probablemente la luminaria más común, que se encuentra en muchos hogares y oficinas . La lámpara estándar y la pantalla que se colocan sobre una mesa son iluminación general, mientras que la lámpara de escritorio se considera iluminación de trabajo. Las lámparas con lupa también son iluminación de trabajo.
El techo iluminado fue popular en los años 60 y 70, pero perdió popularidad después de los años 80. Este tipo de iluminación utiliza paneles difusores colgados como un techo suspendido debajo de luces fluorescentes y se considera iluminación general. Otras formas incluyen el neón, que generalmente no está destinado a iluminar nada más, sino a ser una obra de arte en sí mismo. Probablemente se incluiría en la iluminación de acento, aunque en una discoteca oscura podría considerarse iluminación general.
En una sala de cine , los escalones de los pasillos suelen estar marcados con una hilera de pequeñas luces para mayor comodidad y seguridad, cuando la película ha comenzado y las demás luces están apagadas. Tradicionalmente, estaban formadas por pequeñas lámparas de bajo voltaje y bajo voltaje en un riel o tubo translúcido, pero rápidamente se están reemplazando por versiones basadas en LED.
Las farolas se utilizan para iluminar calzadas y aceras por la noche. Algunos fabricantes están diseñando luminarias LED y fotovoltaicas para ofrecer una alternativa energéticamente eficiente a las luminarias tradicionales de alumbrado público. [16] [17] [18]
Los proyectores se utilizan para iluminar campos de juego al aire libre o zonas de trabajo durante la noche.
Los reflectores se pueden utilizar para iluminar zonas de trabajo [19] o campos de juego al aire libre durante las horas nocturnas. [20] [21] El tipo más común de reflectores son los de haluro metálico y los de sodio de alta presión.
Las luces de baliza se colocan en la intersección de dos caminos para facilitar la navegación.
En ocasiones, se puede utilizar iluminación de seguridad a lo largo de las carreteras en zonas urbanas o detrás de viviendas o instalaciones comerciales. Se trata de luces extremadamente brillantes que se utilizan para disuadir el delito. Las luces de seguridad pueden incluir reflectores y activarse con interruptores PIR que detectan fuentes de calor en movimiento en la oscuridad.
Las luces de entrada se pueden utilizar en el exterior para iluminar y señalar la entrada a una propiedad. [22] Estas luces se instalan por motivos de seguridad y decoración.
Las cubiertas y la pasarela del remolcador Samuel de Champlain iluminadas por la noche mientras está atracado en un astillero por motivos de seguridad.
La iluminación de acento subacuática también se utiliza para estanques de koi, fuentes, piscinas y similares.
Los letreros de neón se utilizan con mayor frecuencia para atraer la atención más que para iluminar.
Uso del vehículo
Los vehículos suelen incluir faros delanteros y luces traseras. Los faros delanteros son luces blancas o amarillas selectivas colocadas en la parte delantera del vehículo, diseñadas para iluminar la carretera por la que se aproxima y hacer que el vehículo sea más visible. Muchos fabricantes están recurriendo a los faros LED como una alternativa energéticamente eficiente a los faros tradicionales. [23] 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 orientadas hacia atrás indican que la transmisión del vehículo se ha colocado en la marcha atrás, advirtiendo a cualquier persona detrás del vehículo que se está moviendo hacia atrás o está a punto de hacerlo. Las señales de giro intermitentes en la parte delantera, lateral y trasera del vehículo indican un cambio de posición o dirección previsto. A fines de la década de 1950, algunos fabricantes de automóviles comenzaron a utilizar tecnología electroluminiscente para iluminar desde atrás los velocímetros y otros indicadores de sus automóviles o para llamar la atención sobre logotipos u otros elementos decorativos.
Lámparas
Las lámparas , comúnmente llamadas "bombillas", son la parte extraíble y reemplazable de una luminaria, que convierte la energía eléctrica en radiación electromagnética . Si bien las lámparas se han clasificado y comercializado tradicionalmente principalmente en términos de su consumo de energía, expresado en vatios , la proliferación de 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 salida de luz visible generalmente se mide en lúmenes . Esta unidad solo cuantifica la radiación visible y excluye la luz infrarroja y ultravioleta invisible. Una vela de cera produce alrededor de 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 salida real varía según el diseño específico. [24] El énfasis en la clasificación y el marketing se está alejando del vataje y acercándose a la salida de lúmenes, para dar al comprador una base directamente aplicable sobre la cual seleccionar una lámpara.
Los tipos de lámparas incluyen:
Balasto : Un balasto es un equipo auxiliar diseñado para encender y controlar adecuadamente el flujo de energía para descargar fuentes de luz, como lámparas fluorescentes y de descarga de alta intensidad (HID). Algunas lámparas requieren que el balasto tenga protección térmica.
Halógeno : Lámparas incandescentes que contienen gases halógenos como yodo o bromo, lo que aumenta la eficacia de la lámpara en comparación con una lámpara incandescente simple.
Neón : Un gas de baja presión contenido dentro de un tubo de vidrio; el color emitido depende del gas.
Diodos emisores de luz : Los diodos emisores de luz (LED) son dispositivos de estado sólido que emiten luz gracias al movimiento de electrones en un material semiconductor . [25]
Lámparas fluorescentes compactas : Las CFL están diseñadas para reemplazar las lámparas incandescentes en instalaciones existentes y nuevas. [26] [27]
El diseño de iluminación aplicado al entorno construido se conoce como "diseño de iluminación arquitectónica". La iluminación de las estructuras tiene en cuenta elementos estéticos, así como consideraciones prácticas sobre la cantidad de luz necesaria, los ocupantes de la estructura, 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 natural . En el caso de instalaciones sencillas, se utilizan cálculos manuales basados en datos tabulares para proporcionar un diseño de iluminación aceptable. En la actualidad, los diseños más críticos o complejos utilizan habitualmente software informático como Radiance [29] para el modelado matemático, que puede permitir a un arquitecto evaluar de forma rápida y precisa el beneficio de un diseño propuesto.
En algunos casos, los materiales utilizados en las paredes y los muebles desempeñan un papel fundamental en el efecto de iluminación. Por ejemplo, la pintura oscura tiende a absorber la luz, lo que hace que la habitación parezca más pequeña y más oscura de lo que es, mientras que la pintura clara tiene el efecto contrario. Otras superficies reflectantes también tienen un efecto en el diseño de la iluminación. [13] [30]
Iluminación y sombrasCabezas móviles en un estudio fotográficoIluminar un sujeto desde abajo puede crear un efecto dramático mayor.
La iluminación ilumina a los artistas y ejecutantes en una obra de teatro, danza o actuación musical en vivo, y se selecciona y organiza para crear efectos dramáticos. La iluminación del escenario utiliza tecnología de iluminación general en dispositivos configurados para un fácil ajuste de sus características de salida. [ cita requerida ] La configuración de la iluminación del escenario se adapta a cada escena de cada producción. Los atenuadores, filtros de colores, reflectores, lentes, lámparas motorizadas o dirigidas manualmente y diferentes tipos de reflectores y focos se encuentran entre las herramientas que utiliza un diseñador de iluminación de escenario 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 actuación; los sistemas de iluminación teatrales complejos utilizan el control informático de los instrumentos de iluminación.
La producción cinematográfica y televisiva utiliza muchas de las mismas herramientas y métodos de iluminación escénica. Especialmente en los primeros tiempos de estas industrias, se requerían niveles de luz muy altos y el calor producido por los equipos de iluminación presentaba desafíos sustanciales. Las cámaras modernas requieren menos luz y las fuentes de luz modernas emiten menos calor.
Medición
La medición de la luz o fotometría se refiere generalmente a la cantidad de luz útil que cae sobre una superficie y la cantidad de luz que emerge de una lámpara u otra fuente, junto con los colores que puede reproducir esta luz. El ojo humano responde de manera diferente a la luz de diferentes 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 de medida 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 dada. Describe la cantidad de luz que pasa a través o se emite desde un área particular y cae dentro de un ángulo sólido dado . La unidad SI para la luminancia es la candela por metro cuadrado (cd/m2 ) . La unidad CGS de luminancia es el stilb , que es igual a una candela por centímetro cuadrado o 10 kcd/ m2 . La cantidad de luz útil emitida por una fuente o el flujo luminoso se mide en lúmenes (lm).
La unidad del SI de iluminancia y emitancia luminosa , que es la potencia luminosa por área, se mide en lux . Se utiliza en fotometría como una medida de la intensidad, tal como la percibe el ojo humano, de la luz que incide o pasa a través de una superficie. Es análoga a la unidad radiométrica vatios por metro cuadrado, pero con la potencia en cada longitud de onda ponderada de acuerdo con la función de luminosidad , un modelo estandarizado de la percepción visual del brillo humano. En inglés, "lux" se utiliza tanto en singular como en plural. [31]
El confort visual a menudo implica la medición de evaluaciones subjetivas. [32] 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 a la Luz del Día 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 de fondo y la posición de la fuente de deslumbramiento en el campo de visión. [12] [33]
Para definir las propiedades de color de una fuente de luz, la industria de la iluminación se basa predominantemente en dos métricas: la temperatura de color correlacionada (CCT), comúnmente utilizada como una indicación de la "calidez" o "frialdad" aparente de la luz emitida por una fuente, y el índice de reproducción cromática (CRI), una indicación de la capacidad de la fuente de luz para hacer que los objetos parezcan naturales.
Sin embargo, estas dos métricas, desarrolladas en el siglo pasado, enfrentan desafíos y críticas cada vez mayores a medida que nuevos tipos de fuentes de luz, en particular los diodos emisores de luz (LED), se vuelven más frecuentes en el mercado.
Por ejemplo, para cumplir con las expectativas de una buena reproducción cromática en aplicaciones minoristas, la investigación [34] sugiere utilizar el CRI bien establecido junto con otra métrica llamada 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 intensidad aparente de los colores de los objetos. Como resultado, las fuentes de luz que equilibran tanto el CRI como el GAI generalmente se prefieren a las que solo tienen un CRI alto o solo un GAI alto. [35]
Exposición a la luz
Las mediciones típicas de la luz se han realizado con un dosímetro. Los dosímetros miden la exposición de un individuo o un objeto a algo del entorno, como los dosímetros de luz y los dosímetros ultravioleta.
Para medir específicamente la cantidad de luz que entra en el ojo, se ha desarrollado un fotómetro circadiano personal llamado Daysimeter. [36] Este es el primer dispositivo creado para medir y caracterizar con precisión la luz (intensidad, espectro, tiempo y duración) que entra en el ojo y que afecta al reloj 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 la exposición a la luz de longitud de onda corta que estimula el sistema circadiano. El dispositivo mide la actividad y la luz juntas a intervalos de tiempo regulares y almacena y registra electrónicamente su temperatura de funcionamiento . El Daysimeter puede recopilar datos de hasta 30 días para su análisis. [37]
Consumo de energía
Existen varias estrategias para minimizar los requerimientos energéticos para 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, deslumbramiento o espectro de color incorrecto ) no afecten el diseño.
Integración de la planificación del espacio y la arquitectura interior (incluida la elección de superficies interiores y geometrías de la sala) en el diseño de iluminación.
Diseño de uso del tiempo del día que no gaste energía innecesariamente
Capacitación de los ocupantes del edificio para utilizar los equipos de iluminación de la manera más eficiente
Mantenimiento de sistemas de iluminación para minimizar el desperdicio de energía
Uso de luz natural
A partir de 2006 se construyeron algunas grandes tiendas con numerosos tragaluces de burbujas de plástico, eliminando en muchos casos por completo la necesidad de iluminación artificial interior durante muchas horas del día.
En los países donde la iluminación interior de viviendas sencillas supone un coste significativo, las " lámparas Moser ", botellas de plástico transparentes llenas de agua que se colocan a través del techo, proporcionan el equivalente a una bombilla incandescente de 40 a 60 vatios cada una durante el día. [38]
El corte de suministro eléctrico puede ayudar a reducir la potencia que las personas solicitan a la red eléctrica principal. El corte de suministro eléctrico puede realizarse a nivel individual, a nivel de edificio o incluso a nivel regional.
La especificación de los requisitos de iluminación es el concepto básico para decidir cuánta iluminación se requiere para una tarea determinada. Claramente, se requiere mucha menos luz para iluminar un pasillo en comparación con la que se necesita para una estación de trabajo de procesamiento de textos . En términos generales, la energía gastada 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 que incluya salas de reuniones y conferencias, mientras que se podría seleccionar un nivel de 80 lux para los pasillos de un edificio. [39] [40] [41] [42] [43] 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 los costos de energía al ayudar a proporcionar luz solo cuando y donde se necesita. Los sistemas de control de iluminación generalmente incorporan el uso de horarios, control de ocupación y control de fotocélulas (es decir, aprovechamiento de la luz natural ). Algunos sistemas también admiten la respuesta a la demanda y atenuarán o apagarán automáticamente las luces para aprovechar los incentivos de los servicios públicos . Los sistemas de control de iluminación a veces se incorporan a sistemas de automatización de edificios más grandes .
Muchos sistemas de control más nuevos utilizan estándares abiertos de malla inalámbrica (como Zigbee ), [44] lo que proporciona beneficios que incluyen 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). [45]
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 tienen sus inconvenientes. Muchas veces, las luces se encienden y apagan rápidamente y con frecuencia, en particular durante condiciones climáticas inestables o cuando los niveles de luz natural cambian en torno a la iluminancia de conmutación. Esto no solo molesta a los ocupantes, sino que también puede reducir la vida útil de la lámpara. Una variación de esta tecnología es el control fotoeléctrico de "conmutación diferencial o banda muerta", que cambia de iluminancias múltiples para no molestar tanto a los ocupantes. [11] [46]
Los sensores de ocupación permiten que se activen cuando haya alguien dentro del área que se está escaneando y pueden controlar la iluminación. Cuando ya no se puede detectar 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 sin obstáculos del área del edificio que se está escaneando. Las puertas, las particiones, las escaleras, etc. bloquearán la detección de movimiento y reducirán su eficacia. Las mejores aplicaciones para los sensores de ocupación infrarrojos pasivos son los espacios abiertos con una vista clara del área que se está escaneando. Los sensores ultrasónicos transmiten el sonido por encima del rango de audición humana y controlan el tiempo que tardan las ondas sonoras en regresar. Una interrupción en el patrón causada por cualquier movimiento en el área activa el control. Los sensores ultrasónicos pueden ver alrededor de las obstrucciones y son mejores para áreas con gabinetes y estanterías, baños y áreas abiertas que requieren una cobertura de 360 grados. Algunos sensores de ocupación utilizan tanto tecnología infrarroja pasiva como ultrasónica, pero suelen ser más caros. Se pueden utilizar para controlar una lámpara, un accesorio o muchos accesorios. [47] [48]
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. La iluminación natural consiste simplemente en diseñar un espacio para aprovechar al máximo la luz natural. Esto reduce el consumo y los costes energéticos y requiere menos calefacción y refrigeración del edificio. También se ha demostrado que la iluminación natural tiene efectos positivos en los pacientes de los hospitales, así como en el rendimiento laboral y escolar. Debido a la falta de información que indique los posibles ahorros de energía, los sistemas de iluminación natural aún no son populares en la mayoría de los edificios. [11] [49] A diferencia de la iluminación eléctrica, la distribución de la luz natural varía considerablemente a lo largo de todo el año en el interior de un edificio. [50]
Iluminación de estado sólido
En los últimos años, los diodos emisores de luz (LED) se han vuelto cada vez más eficientes, lo que ha llevado a un aumento extraordinario en el uso de 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 sin formación de imágenes . [51]
Efectos sobre la salud
Es importante proporcionar la intensidad de luz y el espectro de color adecuados para cada tarea o entorno. De lo contrario, no solo se podría desperdiciar energía, sino que la iluminación excesiva puede provocar efectos adversos para la salud y la psicología.
Además de los factores energéticos que se deben tener en cuenta, es importante no sobrediseñar la iluminación, ya que los niveles más altos de iluminación pueden provocar efectos adversos para la salud, como frecuencia de dolores de cabeza , estrés y aumento de la presión arterial . Además, el deslumbramiento o el exceso de luz pueden reducir la eficiencia de los trabajadores. [52]
El análisis de la calidad de la iluminación hace especial hincapié en el uso de la luz natural, pero también tiene en cuenta el contenido espectral si se va a utilizar luz artificial. Una mayor dependencia de la luz natural no sólo reducirá el consumo de energía, sino que también tendrá un impacto favorable en la salud y el rendimiento humanos. Nuevos estudios han demostrado que el rendimiento de los estudiantes se ve influido por el momento y la duración de la luz del día en sus horarios habituales. El diseño de las instalaciones escolares para incorporar los tipos adecuados de luz en el momento adecuado del día durante la duración adecuada puede mejorar el rendimiento y el bienestar de los estudiantes. De manera similar, el diseño de sistemas de iluminación que maximicen la cantidad adecuada de luz en el momento adecuado del día para los ancianos puede ayudar a aliviar los síntomas de la enfermedad de Alzheimer. El sistema circadiano humano está adaptado a un patrón de luz-oscuridad de 24 horas que imita el patrón natural de luz/oscuridad de la Tierra. Cuando esos patrones se alteran, alteran 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. [53] [54]
En un estudio realizado en 1972 y 1981, documentado por Robert Ulrich, se encuestó a 23 pacientes quirúrgicos asignados a habitaciones con vistas a un paisaje natural. El estudio concluyó que los pacientes asignados a habitaciones con ventanas que dejaban pasar mucha luz natural tuvieron estancias hospitalarias postoperatorias más cortas, recibieron menos comentarios evaluativos negativos en las notas de las enfermeras y tomaron menos analgésicos potentes que 23 pacientes emparejados en habitaciones similares con ventanas que daban a una pared de ladrillos. Este estudio sugiere que, debido a la naturaleza del paisaje y la exposición a la luz natural, los pacientes eran de hecho más saludables que los expuestos a poca luz procedente de la pared de ladrillos. Además de un mayor rendimiento laboral, el uso adecuado de las ventanas y la iluminación natural cruza los límites entre la estética pura y la salud general. [49] [55]
Alison Jing Xu, profesora adjunta de gestión en la Universidad de Toronto Scarborough y Aparna Labroo de la Universidad Northwestern realizaron una serie de estudios para analizar la correlación entre la iluminación y las emociones humanas. Los investigadores pidieron a los participantes que calificaran una serie de cosas como: el picante de la salsa de alitas de pollo, la agresividad de un personaje ficticio, lo atractivo que era alguien, sus sentimientos sobre palabras específicas y el sabor de dos jugos, todo ello bajo diferentes condiciones de iluminación. En su estudio, descubrieron que tanto las emociones humanas positivas como las negativas se sienten con mayor intensidad en la luz brillante. La profesora Xu afirmó: "Descubrimos que en los días soleados las personas propensas a la depresión en realidad se deprimen más". También descubrieron que la luz tenue hace que las personas tomen decisiones más racionales y resuelvan negociaciones con mayor facilidad. En la oscuridad, las emociones se suprimen ligeramente. Sin embargo, las emociones se intensifican en la luz brillante. [56] [57] [58]
Cuestiones medioambientales
Lámparas fluorescentes compactas
Las lámparas fluorescentes compactas (LFC) consumen menos energía que una lámpara incandescente para proporcionar la misma cantidad de luz, sin embargo, contienen mercurio , que es un peligro al desecharlo. Debido a la capacidad de reducir el consumo de electricidad, muchas organizaciones alentaron la adopción de las LFC. Algunas compañías eléctricas y gobiernos locales subvencionaron las LFC o las proporcionaron gratis a los clientes como un medio para reducir la demanda de electricidad. Para una salida de luz dada, las LFC utilizan entre una quinta y una cuarta parte de la energía de una lámpara incandescente equivalente. A diferencia de las lámparas incandescentes, las LFC necesitan un poco de tiempo para calentarse y alcanzar el brillo máximo . No todas las LFC son aptas para atenuarse. Las LFC han sido reemplazadas en gran medida por tecnologías LED.
Lámparas LED
Las lámparas LED proporcionan un importante ahorro energético en comparación con las lámparas incandescentes y fluorescentes. [59] Según Energy Saving Trust, las lámparas LED utilizan solo un 10% de energía en comparación con una bombilla incandescente estándar, mientras que las lámparas fluorescentes compactas utilizan un 20% y las lámparas halógenas de bajo consumo un 70%. La vida útil también es mucho mayor: hasta 50.000 horas. La desventaja cuando se popularizaron por primera vez fue el coste inicial. En 2018, los costes de producción bajaron, el rendimiento aumentó y el consumo de energía se redujo. Si bien el coste inicial de los LED sigue siendo más alto que el de las lámparas incandescentes, los ahorros son tan espectaculares que hay muy pocos casos en los que los LED no sean la opción más económica.
La luz dispersa de la iluminación exterior puede tener efectos sobre el medio ambiente y la salud humana. [60] Por ejemplo, un estudio realizado por la Asociación Médica Estadounidense [61] 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 de bajo contenido azul (por ejemplo, LED de sodio de alta presión, LED ámbar recubiertos de fósforo o PC y LED de CCT bajo).
Contaminación lumínica
La contaminación lumínica es un problema creciente como reacción al exceso de luz que emiten numerosos carteles, casas y edificios. La luz contaminante es a menudo luz desperdiciada que implica costes energéticos innecesarios 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 envía 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 causar sombras muy definidas, cegando temporalmente a los transeúntes y haciéndolos vulnerables a posibles agresores. [62] [63] Los efectos ecológicos negativos de la luz artificial están cada vez más documentados. [64] [65] La Organización Mundial de la Salud en 2007 [66] 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 [67] emitió una advertencia de que la exposición prolongada a la luz durante la noche aumenta el riesgo de algunos tipos de cáncer. [60] Dos estudios realizados en Israel en 2008 han arrojado algunos resultados adicionales sobre una posible correlación entre la luz artificial nocturna y ciertos tipos de cáncer. [68]
Polillas girando alrededor de una bombilla eléctrica
La luz artificial nocturna se refiere a cualquier fuente de luz que no sea una fuente de luz natural. Las fuentes de luz artificial incluyen LED y fluorescentes. Esta fuente de luz en particular tiene efecto sobre la reproducción, la función inmunológica, el metabolismo, la termorregulación y la temperatura corporal de los organismos que necesitan luz para su actividad diaria.
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 desencadena o aumenta la actividad enzimática dentro del cuerpo de un animal. En el caso de los organismos diurnos, el metabolismo se produce a un ritmo elevado durante el día y se reduce o se detiene durante la noche, por lo que la luz artificial nocturna tiene un impacto negativo en el metabolismo de los organismos diurnos. Además, la temperatura corporal de los animales diurnos desciende durante la noche, pero la presencia de luz artificial durante la noche provoca un aumento de la temperatura corporal que afecta a los niveles de melatonina del animal.
Además, en el caso de organismos como las aves, sus órganos sexuales se activan en función de la intensidad de la luz en determinados períodos del verano durante el día para facilitar la reproducción. Estos órganos sexuales se desactivan durante la noche, pero la presencia de luz artificial durante la noche a veces altera su proceso de reproducción.
La Illuminating Engineering Society (IES), en colaboración con organizaciones como ANSI y ASHRAE , publica pautas, normas y manuales que permiten categorizar las necesidades de iluminación de 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 se expresan normalmente en forma estandarizada definida por la IESNA.
La Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (IALD) es una organización que se centra en el avance de la educación en diseño de iluminación y el reconocimiento de los diseñadores de iluminación profesionales independientes. Los diseñadores totalmente independientes que cumplen los requisitos para ser miembros profesionales de la asociación suelen añadir la abreviatura IALD a su nombre.
La Asociación de Diseñadores de Iluminación Profesionales (PLDA), anteriormente conocida como ELDA, es una organización que se centra en la promoción de la profesión de Diseño de Iluminación Arquitectónica. Publica un boletín mensual y organiza diferentes eventos en todo el mundo.
El Consejo Nacional de Cualificaciones para las Profesiones de la Iluminación (NCQLP) ofrece el Examen de Certificación de Iluminación, que pone a prueba los principios básicos del diseño de iluminación. Las personas que aprueban este examen obtienen la certificación de "Certificación en Iluminación" y pueden agregar la abreviatura LC a su nombre. Este proceso de certificación es uno de los tres exámenes nacionales (de EE. UU.) (los otros son CLEP y CLMC) en la industria de la iluminación y está abierto no solo a los diseñadores, sino también a los fabricantes de equipos de iluminación, empleados de empresas 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 individuales y corporativos provenientes del sector de servicios técnicos. Entre sus miembros se incluyen fabricantes y distribuidores de productos y servicios de iluminación, sonido, aparejos y similares para escenarios y espectáculos, y profesionales afiliados en el área. Hacen lobby y representan los intereses de la industria en varios niveles, interactuando con el gobierno y los organismos reguladores y presentando el caso de la industria del entretenimiento. Algunos ejemplos de temas de esta representación incluyen la revisión en curso de las frecuencias de radio (que pueden o no afectar las bandas de radio en las que se utilizan los micrófonos inalámbricos y otros dispositivos) y la participación en los problemas relacionados con la introducción de las regulaciones RoHS ( Directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas ).
Nacional
Association de Concepteurs Eclairage (ACE) en Francia
Asociación Americana de Iluminación (ALA) en Estados Unidos
Associazione Professionisti dell'Illuminazione (APIL) en Italia
United Scenic Artists Local 829 (USA829), membresía para diseñadores de iluminación como categoría, con diseñadores de escenografía, diseñadores de proyecciones, diseñadores de vestuario y diseñadores de sonido, en los Estados Unidos
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