Diodo emisor de luz

Un diodo emisor de luz (abreviado como LED en francés, o LED , del inglés  : diodo emisor de luz ) es un dispositivo optoelectrónico capaz de emitir luz cuando es atravesado por una corriente eléctrica . Un diodo emisor de luz permite que la corriente eléctrica fluya en una sola dirección y produce radiación monocromática o policromática no coherente al convertir la energía eléctrica cuando una corriente lo atraviesa.

Tiene varios derivados, principalmente OLED , AMOLED y FOLED (para oled flexible). Debido a su salida de luz, las lámparas LED reemplazan a otros tipos de lámparas. También se utilizan en la construcción de pantallas de televisión planas : para la retroiluminación de pantallas de cristal líquido o como fuente de iluminación principal en televisores OLED.

Los primeros LED del mercado produjeron luz infrarroja , roja, verde y luego amarilla. La llegada del LED azul, asociada a los avances técnicos y de montaje, permitió cubrir “la banda de longitudes de onda de emisión que van desde el ultravioleta (350  nm ) al infrarrojo (2000  nm ), que responde a muchas necesidades. " . Muchos dispositivos están equipados con LED compuestos (tres LED combinados en un componente: rojo, verde y azul) que permiten mostrar una gran cantidad de colores.

Historia

La primera emisión de luz de un semiconductor data de 1907 y fue descubierta por Henry Round . En 1927, Oleg Lossev presentó la primera patente de lo que se llamaría, mucho más tarde, un diodo emisor de luz.

En 1955, Rubin Braunstein descubrió la emisión infrarroja de arseniuro de galio , un semiconductor que luego sería utilizado por Nick Holonyak Jr. y S. Bevacqua para crear el primer LED rojo en 1962. Durante algunos años, los investigadores se limitaron a unos pocos colores como el rojo (1962), amarillo, verde y luego azul (1972).

Shuji Nakamura, Isamu Akasaki e Hiroshi Amano

En la década de 1990, la investigación de Shuji Nakamura y Takashi Mukai de Nichia , entre otros, en tecnología de semiconductores InGaN permitió la creación de LED azules de alta luminosidad, luego adaptados en LED blancos, agregando un fósforo amarillo. Este avance permite nuevas aplicaciones importantes, como la iluminación y la retroiluminación de pantallas de televisión y pantallas de cristal líquido . la7 de octubre de 2014, Shuji Nakamura, Isamu Akasaki e Hiroshi Amano reciben el Premio Nobel de Física por su trabajo en LED azules.

Economía

El desarrollo de la tecnología LED sigue una ley similar a la ley de Moore , llamada Act Haitz  (en) , llamada Roland Haitz de Agilent Technologies , que establece que el rendimiento del LED se duplica cada tres años, los precios se dividen por diez cada diez años.

El interés de las lámparas LED en términos de consumo de energía, vida útil y seguridad eléctrica se confirmó rápidamente para el automóvil (en el habitáculo y para los faros e intermitentes, donde los LED son más eficientes que las fuentes de xenón o halógenas ), iluminación urbana , iluminación de infraestructura, usos marinos y aeronáuticos. Este interés, a principios de la década de 2000 , impulsó el mercado, que en 2010 superó el umbral de diez mil millones de dólares estadounidenses (USD), respaldado por un crecimiento anual general del 13,6% entre 2001 y 2012, y se espera que alcance los 14.800 millones de dólares estadounidenses. antes de finales de 2015. En este mercado, la participación de la iluminación aumentó de manera constante de 2008 a 2014 y debería estabilizarse en 2018, mientras que la participación de la iluminación de fondo debería disminuir a partir de 2014 debido a cambios en las técnicas.

La participación destinada al automóvil parece estable en los años 2010-2015 (alrededor del 10% del mercado mundial) y podría seguir siéndolo hasta 2020. Los LED primero se instalaron en vehículos de lujo (Audi, Mercedes) y luego en los de gama media (Seat Léon, Volkswagen Polo). en 2014).

En 2016, les principaux fabricants sur ce marché sont Nichia et Toyoda Gosei au Japon, notamment pour les LED GaN de « forte » puissance (plus de 1 watt), Philips Lumileds Lighting Company et OSRAM Opto Semiconductors GmbH en Europe, Cree et General Electric En los Estados Unidos. Samsung Electronics y Seoul Semiconductor  (en) producen LED para automóviles.

Mecanismo emisor

La recombinación de un electrón y un agujero de electrones en un semiconductor conduce a la emisión de un fotón . De hecho, la transición de un electrón entre la banda de conducción y la banda de valencia se puede realizar con la conservación del vector de onda . Entonces es radiativo (emisivo), es decir, acompañado de la emisión de un fotón. En una transición emisiva, la energía del fotón creado está dada por la diferencia en los niveles de energía antes (E i ) y después (E f ) de la transición:

(eV)

Un diodo emisor de luz es una unión PN que debe estar polarizada hacia adelante cuando queremos emitir luz. El potencial impuesto a los terminales debe ser mayor que el impuesto por el empalme PN. La mayoría de las recombinaciones son radiativas. La cara emisora ​​del LED es la zona P porque es la más radiante.

Técnicas de fabricación

La longitud de onda de la radiación emitida depende del ancho de la “  banda prohibida  ” y, por tanto, del material utilizado. Todos los valores del espectro de luz se pueden lograr con materiales actuales. El infrarrojo se obtiene mediante el arseniuro de galio (GaAs) dopado con silicio (Si) o zinc (Zn). Los fabricantes ofrecen muchos tipos de diodos con diferentes propiedades. Los diodos de arseniuro de galio son los más económicos y más utilizados. Los diodos del arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) proporcionan una mayor potencia de salida pero requieren un voltaje directo más alto y una longitud de onda más corta (<950  nm , que corresponde a la sensibilidad máxima del detector de silicio); tienen buena linealidad hasta 1,5  A . Finalmente, los diodos de doble heterounión (DH) AlGaAs ofrecen las ventajas de las dos técnicas anteriores (voltaje directo bajo) con tiempos de conmutación muy cortos (tiempo necesario para que una corriente aumente del 10% al 90% de su valor final o disminuya de 90 % a 10%), lo que permite velocidades de datos muy altas en la transmisión de datos digitales por fibra óptica . Los tiempos de conmutación dependen de la capacitancia de la unión en el diodo.

Eficacia luminosa

La eficiencia luminosa varía según el tipo de diodos, de 20 a 100  lm / W , y alcanza los 200 lm / W en el laboratorio  . Existe una gran disparidad en el rendimiento según el color ( temperatura de color del blanco), la potencia o la marca. Los LEDs azules no superior a 30  lm / W , mientras que el verde tienen una eficacia luminosa de hasta 100  lm / W .

El límite teórico de una fuente que transformaría completamente toda la energía eléctrica en luz visible es 683  lm / W , pero debería tener un espectro monocromático con una longitud de onda de 555  nm . La eficacia luminosa teórica de un LED blanco es de aproximadamente 250  lm / W . Esta cifra es inferior a 683  lm / W porque la sensibilidad máxima del ojo es de alrededor de 555  nm .

La eficiencia luminosa de los LED blancos de última generación es mayor que la de las lámparas incandescentes pero también la de las lámparas fluorescentes compactas o incluso de ciertos modelos de lámparas de descarga . El espectro de la luz emitida está contenido casi en su totalidad en el rango visible (las longitudes de onda están entre 400  nm y 700  nm ). A diferencia de las lámparas incandescentes y las lámparas de descarga de gas, los diodos emisores de luz prácticamente no emiten infrarrojos , excepto los fabricados específicamente para este propósito.

La eficiencia luminosa depende del diseño del LED. Para salir del dispositivo (semiconductor luego carcasa externa de epoxi ), los fotones deben atravesar (sin ser absorbidos) el semiconductor, desde la unión a la superficie, luego atravesar la superficie del semiconductor sin sufrir ningún reflejo y, en particular, no a se someten a una reflexión interna total que representa la gran mayoría de los casos. Una vez dentro de la carcasa exterior de resina epoxi (a veces teñida por razones prácticas y no por razones ópticas), la luz pasa a través de las interfaces hacia el aire con una incidencia casi normal según lo permitido por la forma del domo con un diámetro mucho mayor que el chip (3 a 5  mm en lugar de 300  µm ). En la última generación de diodos emisores de luz, especialmente para iluminación, esta cúpula de plástico es objeto de especial atención porque los chips son bastante milimétricos en este caso y el patrón de emisión debe ser de buena calidad. Por el contrario, para los gadgets, encontramos LED casi sin domos.

Efecto barrena

A altas intensidades, la eficiencia luminosa de los LED disminuye durante su vida útil. Se sospechó en 2007-2008, se entendió mejor en 2010-2011 y luego se confirmó a principios de 2013 que esta disminución es atribuible a un “  efecto Auger  ” que disipa parte de la energía en forma de calor. Los proyectos de investigación tienen como objetivo limitar o controlar este efecto.

Características técnicas

Formulario

Este componente puede encapsularse en varias cajas destinadas a canalizar el flujo luminoso emitido de forma precisa: cilíndrico con extremo redondeado en 3, 5, 8 y 10  mm de diámetro, cilíndrico con extremo plano, o en forma plana (LED SMD), rectangular, sobre codos, en tecnología de paso o para montaje en superficie ( componente de superficie , SMD).

Los LED de potencia tienen formas más homogéneas: el Luxeon 1  W opuesto es bastante representativo. Estos tipos de LED también están disponibles en versiones “multi-core”, “multi-chip” o “ multi-chip ”  , cuya parte emisiva está formada por varios chips semiconductores.

La envoltura transparente, o "cubierta", generalmente está hecha de resina epoxi , a veces coloreada o cubierta con tinte.

Brillo

La intensidad de la luz de los diodos electroluminiscentes de baja potencia es bastante baja, pero suficiente para señalizar en paneles o dispositivos, o incluso montar múltiples unidades en semáforos (semáforos, pasos de peatones). Los azules también son lo suficientemente potentes como para marcar los bordes de la carretera, de noche, en las afueras de los pueblos. El edificio NASDAQ en Nueva York tiene una fachada luminosa animada hecha completamente de LED (unos pocos millones).

Los LED de potencia también se utilizan en señalización marítima como en boyas permanentes. Dos de estos diodos se encuentran uno encima del otro y son suficientes para un alto nivel de iluminación que puede ser visto por los barcos por la noche.

LED de alta potencia han surgido a principios del año 2000. En la primera década del XXI °  siglo, la salida de luz de 130 lúmenes / vatio son obtenidos de ese modo. En comparación, 60W bombillas de filamento de tungsteno  lograr una salida de luz de alrededor de 15 lúmenes / vatio y el máximo teórico de salida de luz es de 683 lumen por vatio (derivados de la definición de candela y lumen ).

A partir de 2014, los LED son lo suficientemente potentes como para servir como iluminación principal en el sector de la automoción. Usados ​​principalmente para luces de posición, parada, direccionales o de marcha atrás, sin duda reemplazarán a todas las lámparas incandescentes a largo plazo.

Colores

El color de la luz de un diodo emisor de luz se puede producir de diferentes formas:

A continuación se muestran algunos colores según el semiconductor utilizado:

Color Longitud de onda (nm) Tensión umbral (V) Semiconductor utilizado
Infrarrojo λ> 760 ΔV <1,63 arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs)
Rojo 610 <λ <760 1,63 <ΔV <2,03 arseniuro de galio-aluminio (AlGaAs)
fosfoarseniuro de galio (GaAsP)
naranja 590 <λ <610 2,03 <ΔV <2,10 fosfoarseniuro de galio (GaAsP)
Amarillo 570 <λ <590 2,10 <ΔV <2,18 fosfoarseniuro de galio (GaAsP)
Verde 500 <λ <570 2,18 <ΔV <2,48 nitruro de galio (GaN)
fosfuro de galio (GaP)
Azul 450 <λ <500 2,48 <ΔV <2,76 seleniuro de zinc (ZnSe) nitruro de
galio-indio (InGaN)
carburo de silicio (SiC)
Púrpura 400 <λ <450 2,76 <ΔV <3,1
Ultravioleta λ <400 ΔV> 3,1 diamante (C)
nitruro de aluminio (AlN)
aluminio nitruro de galio (AlGaN)
Blanco, Blanca Caliente a frio ΔV = 3,5

Para el blanco, no hablamos de longitud de onda sino de temperatura de color proximal. El de los diodos emisores de luz es bastante variable según el modelo.

Módulos comunes

Módulo Dimensiones

(mm x mm)

Potencia

(Vatio)

Flujo luminoso

(Lumen)

Indice de color

(Real academia de bellas artes)

Intensidad

(Candela)

Ángulo

(grados)

radiador

(si no)

Eficiencia (mínima)

(lm / W)

Eficiencia (máxima)

(lm / W)

Colores
8520 8,5 x 2,0 0.5 y 1 55-60 80 110 120 Monocromo
7020 7,0 x 2,0 0.5 y 1 40-55 75-85 80 110 Monocromo
7014 7,0 x 1,4 0.5 y 1 35-50 70-80 70 100 Monocromo
5736 5,7 x 3,6 0,5 40-55 80 15-18 120 No 80 110
5733 5,7 x 3,3 0,5 35-50 80 15-18 120 No 70 100
5730 5,7 x 3,0 0,5 30-45 75 15-18 120 No 60 90
5630 5,6 x 3,0 0,5 30-45 70 18,4 120 No 60 90
5060 5,0 x 6,0 0,2 26 No 130 Monocromo
5050 5,0 x 5,0 0,2 24 No 120 Monocromático o RGB
4014 4,0 x 1,4 0,2 22-32 75-85 110 160
3535 3,5 x 3,5 0,5 35-42 75-80 70 84
3528 3,5 x 2,8 0.06-0.08 4-8 60-70 3 120 No 70 100
3258 3,2 x 5,8
3030 3,0 x 3,0 0,9 110-120 120 130
3020 3,0 x 2,0 0,06 5.4 2.5 120 No 80 90
3014 3,0 x 1,4 0,1 9-12 75-85 2,1-3,5 120 sí 90 120
2835 2,8 x 3,5 0,2 14-25 75-85 8.4-9.1 120 sí 70 125
1206 1,2 x 0,6 3-6 55-60
1104 1,1 x 0,4

(Fuentes: Вікіпедія , cap. Módulo LED SMD)

Cableado y suministro de energía

Como todos los diodos, los diodos emisores de luz están polarizados, tienen una "dirección de paso" y una "dirección de bloqueo". En la dirección de bloqueo, la tensión de avalancha es menor que en un denominado diodo rectificador. En el sentido de paso, hay un efecto de umbral y una corriente nominal que no debe superarse: el polo “-” está conectado al cátodo “-” y por lo tanto el polo “+” al ánodo “+”. Los diodos de domo de baja potencia suelen tener tres teclas: el cátodo es más corto, el electrodo dentro del domo es más grande y el borde exterior del domo es plano. Por el contrario, el ánodo es más largo, el electrodo dentro de la cúpula es más pequeño y el borde exterior de la cúpula está redondeado (ver ilustración).

Sur tous les modèles et pour toutes les puissances, il est indispensable de ne pas dépasser l'intensité admissible (typiquement : 10 à 30  mA pour une LED de faible puissance et de l'ordre de 350 à 1 000  mA pour une LED de forte potencia). Por esta razón, se inserta un circuito limitador de corriente, a menudo una resistencia en serie para bajas potencias. Los datos del fabricante permiten calcular la resistencia en función de esta intensidad deseada I, de V alim la tensión de alimentación, de V LED la tensión directa del LED y del número n de LED en serie ( ley de Ohm  : R = (V alim - n × V LED ) / I). Se pueden agrupar varios diodos en un esquema en serie o en serie-paralelo: voltajes directos que se suman en modo serie; lo que permite reducir la resistencia en serie y por tanto aumentar la eficiencia del dispositivo. La corriente máxima admisible se multiplica por el número de diodos en paralelo.

Un método económico en energía y adecuado para las más altas potencias consiste en utilizar un circuito de regulación de corriente construido sobre principios similares a los implementados en las fuentes de alimentación conmutadas . Este método se utiliza para lámparas de iluminación LED, el circuito está integrado en las bases de las lámparas.

Para mantener sus características colorimétricas (temperatura de color proximal, CRI, etc.), es fundamental prestar especial atención a la alimentación de los LED.

Fortalezas y debilidades

Ventajas Desventajas
  • El índice de reproducción cromática (CRI) ha mejorado desde 2010. Los llamados LED blancos son generalmente LED azules o LED que emiten en UV , parte de la luz producida se transforma por fluorescencia en luz amarilla por medio de '' un fósforo que a menudo es un granate de itrio y aluminio dopado con iones de tierras raras como el cerio trivalente Ce3 + (otros materiales luminiscentes que pueden usarse para producir un blanco más cálido): el espectro es menos regular que el de una lámpara halógena. Más raramente, el blanco se obtiene mediante tres diodos de diferentes colores.
  • Los LED, como cualquier componente electrónico, tienen límites máximos de temperatura de funcionamiento, al igual que ciertos componentes pasivos que componen su circuito de alimentación (como los condensadores químicos que se calientan en función de la corriente rms ), lo que provoca parte de la vida útil de las lámparas LED. . La disipación de calor de los componentes de las bombillas LED es un factor que limita su aumento de potencia, especialmente en conjuntos de varios chips. La investigación se centra en formas de limitar la temperatura y disipar mejor el calor de los LED de potencia (por ejemplo, para las luces de la calle o los faros de los automóviles).
  • Según el fabricante Philips, la eficiencia luminosa de ciertos LED cae rápidamente (como ocurre con la mayoría de las tecnologías de iluminación) para no producir más al final de su vida útil más del 20% de la cantidad inicial de luz, sino para los LED más eficientes en el mercado., la cantidad de luz producida al final de su vida aún sería al menos del 70%. La temperatura acelera la disminución de la eficiencia luminosa. Philips también especifica que el color puede variar en algunos LED blancos y teñirse de verde a medida que envejecen.
  • El proceso de fabricación de un LED es muy caro en energía .
panorama

En octubre de 2016, el Laboratorio de Electrónica y Tecnología de la Información (LETI) del CEA y su vecino, el Instituto de Nanociencias y Criogenia (INAC), han desarrollado un diodo emisor de luz cuatro veces más económico de producir y que produce tres veces más luz.

Usos

Familias

Hay varias formas de clasificar los diodos emisores de luz semirrígida:

Clasificación según potencia

La primera es una clasificación por poder:

  • LEDs de baja potencia <1  W . Son los más conocidos por el gran público porque llevan años presentes en nuestro día a día. Son los que juegan el papel de luces indicadoras en los electrodomésticos, por ejemplo;
  • la alta potencia LED> 2  W . Están en auge y sus aplicaciones son cada vez más conocidas por el público en general: flash de teléfonos móviles, iluminación del hogar, iluminación de entretenimiento, linterna o faro ... El principio de funcionamiento es idéntico. Existen algunas diferencias significativas entre las dos familias, cada una dedicada a un campo de aplicación específico.
Clasificación según espectro de emisión

Otra forma de clasificarlos es considerar la distribución de energía en el rango de longitud de onda que cubre lo visible (longitudes de onda del orden de 380 a 780  nm ) o lo invisible (principalmente infrarrojo ). El motivo de la distinción es que algunos diodos se pueden utilizar para la iluminación, que es una de las aplicaciones emblemáticas del futuro (cercano):

  • cromático: la energía se concentra en un rango de longitud de onda estrecho (20 a 40  nm ). Estas fuentes tienen un espectro casi monocromático;
  • los blancos: la energía se distribuye en el visible en todo el rango de longitudes de onda ( aproximadamente 380 a 780  nm );
  • infrarrojo: la energía se emite fuera del espectro de luz visible (más allá de 700  nm de longitud de onda). Se utilizan para transmitir señales de control remoto o para telemetría utilizados por ejemplo en la detección de posición de consolas de juegos como la Wii , o para servir como iluminación para cámaras de infrarrojos,  etc.
Otras clasificaciones

Son posibles otras clasificaciones, por ejemplo, según el carácter de un solo chip o de varios chips, la vida útil, el consumo de energía o incluso la robustez en caso de tensiones bajo restricciones (como para ciertos equipos industriales, militares, espaciales, etc.)

Diodos emisores de luz ordinarios

Encendiendo
  • Señalización vial , iluminación de automóviles , motocicletas , camiones o bicicletas.
  • Señalización ferroviaria.
  • Iluminación invisible para cámaras de vigilancia (en infrarrojos).
  • Luminarias y alumbrado público (más recientemente), con por ejemplo Los Ángeles , la primera metrópoli que sustituyó sus 140.000 bombillas de alumbrado urbano por diodos electroluminiscentes entre 2009 y 2014, lo que debería reducir el equivalente a 40.500 toneladas de carbono las emisiones anuales de esta ciudad ( equivalente a las emisiones de 6.700 coches). Después del reembolso de la inversión, la ciudad también planea reducir sus costos de iluminación ahorrando $ 10 millones al año.
Mostrar
  • Señalización de estado de varios dispositivos (luces de advertencia en la parte frontal o en el circuito, salpicaderos de automóviles, equipos de seguridad).
  • Visualización alfabética o numérica de dispositivos de medición, calculadoras, relojes.
  • Visualización de niveles de medición (niveles de tanque, VU-metros ).
  • Visualización estática o dinámica de mensajes (registros luminosos).
Fuente de luz cuasi monocromática

Diodos emisores de luz blanca

La mejora de la eficiencia de los LED permite su uso como sustituto de las lámparas incandescentes o fluorescentes, siempre que estén instaladas en número suficiente:

En 2006, el grupo estadounidense Graffiti Research Lab lanzó un movimiento llamado Led throwies, que consiste en iluminar los lugares públicos agregando color a las superficies magnéticas. Para ello combinamos un LED, una batería de litio y un imán , y lanzamos el conjunto sobre una superficie magnética.

Los LED se utilizan para crear pantallas de video muy grandes (áreas de sala de TV en pasillos grandes, estadios, etc.).

La retroiluminación de la pantalla por diodos emisores de luz permite fabricar pantallas más delgadas, más brillantes, de mayor gama cromática y más económicas que su antecesora LCD retroiluminada por tubo fluorescente (tecnología CCFL ).

Aumento de los LED

En 2007, Audi y Lexus se beneficiaron de las exenciones de la Comisión Europea para comercializar modelos equipados con faros LED. En 2009, el Ferrari 458 Italia también innovó con faros LED. En 2020, la mayoría de los automóviles con un alto nivel de equipamiento se beneficiarán de las luces altas LED, que ahora son mucho más eficientes que las lámparas incandescentes halógenas .

Varias ciudades están sustituyendo su alumbrado público por LED para reducir la factura de la luz y la contaminación lumínica del cielo (iluminación dirigida hacia abajo). El uso de LED también es común en los semáforos . El ejemplo de Grenoble es el que se cita con mayor frecuencia: la ciudad ha logrado el retorno de la inversión en solo tres años. Efectivamente, los LED permiten ahorrar energía, pero son sobre todo los costes de mantenimiento los que bajan, debido a su robustez.

En 2010, la Régie Autonomous des Transports Parisiens (RATP) experimentó con espacios de iluminación en el metro de París, en particular en la estación Censier-Daubenton , la primera estación de metro completamente iluminada con esta tecnología. En 2012, considerando el producto maduro, RATP decidió cambiar toda su iluminación a tecnología LED. Se modificarán más de 250.000 luces, lo que convierte al metro de París en la primera red de transporte público a gran escala en adoptar "todo LED". El reemplazo de las luces se finalizó en 2016.

Salud

El método más rentable para fabricar LED, que consiste en combinar un diodo que emite una longitud de onda corta (en azul) con un fósforo amarillo para producir luz blanca, plantea la cuestión del componente intenso en la parte azul en el espectro de luz emitida. la luz, un componente conocido por alterar el reloj circadiano .

Sobre este tema, en Francia, la Agencia Nacional de Seguridad Alimentaria, Ambiental y de Salud Ocupacional (ANSES) recomienda ya no comercializar al público en general solo LED que no presenten un riesgo relacionado con el celeste, así como una actualización de la norma francoeuropea NF EN 62471 .

Medio ambiente

Se discute el impacto ambiental de los diodos emisores de luz, ya que su considerable desarrollo podría incrementar las tensiones en el mercado de ciertos recursos no renovables ( tierras raras o metales preciosos ) y porque la conversión del alumbrado urbano a LED a menudo parece conducir a un aumento en el mercado Iluminación global del cielo nocturno y, por tanto, de la contaminación lumínica , visible desde el espacio.

Por otro lado, los LED tienen un alto potencial de ahorro energético , si se razona su uso para evitar el riesgo de un efecto rebote .

Efectos sobre la vida silvestre

También existen preocupaciones sobre el impacto en la salud de las lámparas usadas incorrectamente. Así, según un estudio publicado en 2014 en la revista Ecological Applications , si bien la iluminación nocturna municipal e industrial ya ha cambiado la distribución de diferentes especies de invertebrados alrededor de las fuentes de luz y parece contribuir a la regresión o desaparición de muchas especies de mariposas, el alumbrado público. tiende a utilizar diodos emisores de luz a gran escala. Por tanto, cobra importancia la cuestión del impacto de los espectros de luz de las lámparas. Estos espectros de luz han cambiado mucho recientemente y volverán a cambiar con el desarrollo de los LED. Sin embargo, parece que el espectro de luz emitido por los LED puestos en el mercado en los años 2000-2014 atrae más a las polillas y algunos otros insectos que la luz amarilla de las bombillas de vapor de sodio, debido a su alta sensibilidad. De estos invertebrados nocturnos en el verde -Parte azul y ultravioleta del espectro. Las trampas para insectos voladores iluminadas equipadas con LED capturan un 48% más de insectos que las mismas trampas que utilizan lámparas de vapor de sodio, con un efecto también relacionado con la temperatura del aire (los invertebrados son animales de sangre fría, naturalmente más activos cuando sube la temperatura). Durante este estudio, se capturaron e identificaron más de 20.000 insectos: las especies atrapadas con mayor frecuencia fueron las mariposas y las moscas.

Estas lámparas son frías y no queman insectos como podrían hacerlo las lámparas halógenas, pero el atractivo de los LED para muchos invertebrados puede ser fatal para ellos; su vuelo se ve perturbado y, en la zona de captación, se encuentran en   situación de " trampa ecológica ", debido a que en gran medida están sobreexpuestos a depredadores como arañas y murciélagos , con posibles efectos ecológicos más globales si estas lámparas se utilizaran a gran escala (ruptura de las redes tróficas y posible reforzamiento de infestaciones de ciertos cultivos o silvicultura por "plagas fitosanitarias" atraídas por estas lámparas, como la dispar Bombyx , que ha sido fuente de daños importantes desde su introducción en Estados Unidos y que es muy atraído por la luz (los autores señalan los puertos donde la iluminación LED podría atraer directamente plagas o especies exóticas invasoras traídas accidentalmente por barcos) Estas especies anormalmente favorecidas pueden a su vez poner en peligro especies nativas raras o amenazadas.

El estudio de 2014 no pudo concluir que la manipulación de la temperatura de color de los LED disminuyó su impacto, pero los autores creen que el uso de filtros o una combinación de LED rojos, verdes y azules posiblemente podría disminuir este impacto. Atracción fatal, a costa de un aumento de la electricidad y consumo de energía gris o tierras raras . Concluyen que existe una necesidad urgente de investigación colaborativa entre ecólogos e ingenieros de iluminación para minimizar las consecuencias potencialmente negativas de futuros desarrollos en la tecnología LED. En sentido ascendente, el diseño ecológico de los LED podría facilitar el reciclaje de las lámparas usadas y, posteriormente, la reutilización de los LED de objetos obsoletos o al final de su vida útil. Asimismo, son posibles sistemas inteligentes para controlar la iluminación a las necesidades reales: lámparas equipadas con filtros que limitan las emisiones azul-verde y casi ultravioleta, mejor deflectadas, es decir que producen menos halo y menos deslumbramiento, iluminando solo a la intensidad necesaria y solo cuando sea necesario, mediante un proceso de iluminación inteligente que comprenda la detección de presencia y luz ambiental, si es posible integrado en una red inteligente o en un sistema ecodomótico más global. En 2014, cuatro ciudades, incluidas Burdeos , Riga en Letonia , Piaseczno en Polonia y Aveiro en Portugal probaron este tipo de solución en el marco del programa europeo “LITES” (cuando se instalan, estos sistemas son un 60% más caros, pero este costo adicional debe recuperarse rápidamente ahorrando electricidad y mejorando la calidad del ambiente nocturno ).

Notas y referencias

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Bibliografía

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Apéndices

Artículos relacionados

enlaces externos