Iluminación con tecnología LED

El ser humano ha buscado proveerse de iluminación artificial eficiente para prolongar sus actividades después del anochecer. Los primeros avances tecnológicos de la era moderna incluyen la invención del foco por Thomas Alva Edison en 1879. Posteriormente han surgido diferentes tecnologías que buscan incrementar la cantidad de flujo luminoso con el mínimo consumo de energía y generación de calor.

De manera casi paralela, se fue desarrollando la tecnología de lo que ahora conocemos como Diodo emisor de luz (LED – Light Emitting Diode). En 1907 Henry Joseph Round observó la emisión de luz en un diodo de Carburo de Silicio, sin embargo, no hizo más que una anotación del efecto, sin mayor investigación. Posteriormente, en 1920, el ruso Oleg Vladimírovich Lósev notó que en diodos usados en radio-receptores emitían luz cuando pasaba corriente a través de ellos. En 1927, publicó detalles del primer LED y patentó el primer “Relevador de luz” [1].

Fue en 1962 que Nick Holonyak desarrolló el LED mientras trabajaba como científico asesor en un laboratorio de General Electric. Los primeros colores producidos (rojo, verde y amarillo) fueron usados en aplicaciones de bajo consumo como indicadores de encendido/apagado y controles remotos. Fue hasta finales de los años 90´s que se inventaron los LEDs ultravioletas y azules, gracias a este último fue que se desarrolló la tecnología para producir luz blanca, iniciando con su potencial aplicación para iluminación. Los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura (desarrolladores del LED azul), fueron galardonados con el Premio Nobel de Física el 7 de octubre de 2014.

Actualmente la tecnología LED puede acondicionarse a más del 90% de las tecnologías actuales de iluminación, si además de eso se considera que la energía eléctrica utilizada para este propósito es de alrededor del 20% del consumo global, y que este porcentaje podría reducirse al 4% si se implementara tecnología LED, es de esperarse una potencial reducción del consumo de energía eléctrica. Si bien el costo de esta tecnología aún es alto comparado con las existentes, se tiene un comportamiento tecnológico denominado Ley de Haitz que indica que la reducción proyectada en el costo por lumen decrecerá a una décima parte cada diez años, mientras que el flujo luminoso incrementará veinte veces en el mismo periodo [2]. Prueba de ello es el desarrollo que la empresa Cree ha alcanzado, batiendo el record de 303 lumen por watt en prototipos de proceso de tecnología LED en 2014, casi el triple de los valores existentes en el mercado.

Desde 2011 existen grandes esfuerzos a nivel mundial para una substitución gradual de tecnologías obsoletas por tecnologías más eficaces. En este sentido, en la Universidad Politécnica de Tulancingo (UPT) desde 2008 se iniciaron varios proyectos encaminados a entender y aplicar la tecnología fotovoltaica en el diseño e implementación de un sistema de iluminación con tecnología LED alimentado con celdas solares fotovoltaicas. Actualmente, se tienen instalados treinta y siete sistemas de iluminación con LED y se continúa trabajando en el diseño y prueba de sistemas más eficientes y eficaces. Por otro lado, el proceso de diseño e instalación permite a los alumnos y alumnas involucrarse en proyectos de transferencia tecnológica, capacitarse en proyectos concretos y aplicables, y finalmente fortalece el espíritu de pertenencia de los estudiantes a su institución. La iluminación con LED es una aplicación ideal para la tecnología solar fotovoltaica, ya que la generación y consumo de energía eléctrica es en voltaje directo, sin ruido y sin impacto ecológico con el entorno.

Finalmente, en la UPT se ofrece la Maestría en Energías Renovables a partir de enero de 2014, fortaleciendo y consolidando la oferta educativa a nivel posgrado para la generación de recursos humanos especializados en energía solar y eólica.

BIBLIOGRAFÍA

[1]. Nikolay Zheludev, “The life and times of the LED — a 100-year history”, Nature Photonics, Vol. 1, April 2007.

[2]. Steve Winder, “Power Supplies for LED Driving”, Newness, USA, 2008.

[3]. Ron Lenk, Carol Lenk, “Practical Lighting Design with LEDs”, Wiley, USA, 2001.[4]. G. M. Masters, “Renewable and efficient electric power systems”, John Wiley & Sons, 2004, USA.

Dr. Felipe Coyotl Mixcoatl, Coordinador de la Maestría en Energías

Renovables de la Universidad Politécnica de Tulancingo

lrivera@utvm.edu.mx