Por qué producen mayor contaminación lumínica las lámparas LEDs

Esta es una de las cuestiones de las muchas cuestiones que se ponen en entre dicho a la hora de presentarse los leds como alternativa a la iluminación tradicional. Los leds son una tecnología con gran potencial y futuro pero actualmente pueden generar mucha contaminación lumínica si iluminamos todo con led.

Hay que decir que los leds no producen flujo hemisférico superior FHS ya que la luz que desprende desde la luminaria es muy direccional y no se difunde hacia el cielo de forma directa, siempre que la luminaria este orientada hacia el suelo fig.1. Pero la luz que llega al suelo se refleja y se difunde hacia el cielo fig.2.

fig.1

fig.2

La luz es una onda electromagnética. Las ondas electromagnéticas se pueden clasificar en función de la longitud de onda. La longitud de onda es la distancia entre dos crestas tal y como se representa en siguiente figura con la letra λ.

Las ondas electromagnéticas se clasifican en función de la longitud de onda de la siguiente forma:

El ojo humano tan solo distingue las longitudes de onda que van desde los 400 nm hasta los 750 nm y es a lo que llamamos luz visible. A su vez los distintos colores se dividen en distintas longitudes de onda desde los morados azules que son las longitudes de onda menores a los rojos que son las mayores. En el siguiente diagrama se muestra el color correspondiente a cada longitud de onda.

Las ondas electromagnéticas interaccionan con las moléculas que encuentra. La mayor parte de moléculas que tenemos en la atmósfera terrestre son tanto nitrógeno como oxígeno que son moléculas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. La luz visible tiene una longitud de onda de 400 a 700 nanómetros mientras que las moléculas de nitrógeno y oxigeno son de unas 200 milésimas de nanómetro. Cuando la radiación electromagnética interacciona con partículas mucho más pequeñas que su longitud de onda se aplica la ley de esparcimiento de Rayleigh.

Simplificando dicha ley nos dice que el esparcimiento de las ondas electromagnéticas al interaccionar con partículas mucho más pequeñas tendrá que ver la longitud de onda y el tipo de molécula de la siguiente forma

 S = k / λ 4    donde  S  es el esparcimiento; k constante que va a depender de las moléculas y condiciones atmosféricas; λ logitud de onda

Esto significa que la intensidad del esparcimiento es inversamente proporcional a la cuarta potencia de las longitudes de onda.

La tecnología led solo emiten en el azul pero las lámparas incorporan productos químicos q absorben parte de esta luz y la reemite en otras longitudes de ondas es por eso que en se ve blanco. Cuanto más azul es la la luz de los leds mayor va a ser su eficiencia energética. En la siguiente figura se muestra el espectro de emisión de una lámpara led. Como se ve el pico de emisión está hacia los 450 nm.

He aquí la importancia para la contaminación lumínica los leds emiten la mayoria de la luz en los 450 nm comparado con otras tecnologías como vapor de sodio que emiten hacia el amarillo-rojo entre los 550 y 650 nm.

Vamos hacer una pequeña prueba para comparar ambos esparcimientos suponiendo una constante k ficticia = 1000 vamos a calcular el esparcimiento según la ley de Rayleigh para los leds y vapor de sodio. Suponiendo el para led longitud de onda 450 nm y vapor de sodio 600 nm para simplificar los cálculos.

 S = 1000/4504 = 2,43×10-8   Para los leds

S = 1000/6004 = 7,72×10-9  Para las lámparas de vapor de sodio.

El esparcimiento de significativamente más bajo para las lámparas de sodio. Lo que se traduce en una menor contaminación lumínica en nuestros cielos si usamos preferencialmente las lámparas de vapor de sodio.

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